金華換流站功率回降與安穩(wěn)控制策略配合分析

王永勝

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修公司，浙江 武義 321200）

金華換流站功率回降與安穩(wěn)控制策略配合分析

王永勝

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修公司，浙江 武義 321200）

金華換流站安穩(wěn)控制系統(tǒng)是復奉-賓金直流安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的重要組成部分，是保證復奉直流、賓金直流以及特高壓互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要設(shè)備之一。分析了特高壓賓金直流受端500 kV安全穩(wěn)定控制裝置、直流功率回降裝置的通道配置、運行方式和穩(wěn)定控制策略，對引起直流功率回降的保護策略進行了歸納，并詳細分析了其與賓金直流安穩(wěn)系統(tǒng)的配合和執(zhí)行流程，為進行快速事故處理提供了重要依據(jù)。

安全穩(wěn)定；控制系統(tǒng)；切機裝置；直流功率回降；控制策略

特高壓直流輸電具有輸送容量大、送電距離長、線路損耗低、工程投資省、走廊利用率高、運行方式靈活等優(yōu)點，緩解了我國東部經(jīng)濟發(fā)達省份的電力緊缺問題。隨著特高壓直流工程容量的不斷增大，以及交直流電網(wǎng)的混聯(lián)，使電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題更加突出[1-2]。

金華換流站（簡稱金華站）安穩(wěn)控制系統(tǒng)作為復奉-賓金安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，對保證特高壓賓金直流受端電網(wǎng)安全，防止事故情況下系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定破壞和設(shè)備過載起著重要作用[3]。因此，對金華站功率回降和安穩(wěn)系統(tǒng)控制配合策略進行了研究分析。

1 金華站安穩(wěn)控制裝置與通道

1.1 安穩(wěn)控制裝置

直流安全穩(wěn)定控制裝置的主要功能是根據(jù)當前運行方式以及控制策略，決定是否進行回降直流功率、切除發(fā)電廠機組、線路過流切負荷等操作[4]。金華站內(nèi)一共配置2套安全穩(wěn)定控制裝置（簡稱安穩(wěn)裝置），每套由交流主機和直流從機組成。安穩(wěn)裝置的主要功能為：

（1）采集交流出線的三相電壓、三相電流信號、分相保護動作信號。

（2）判斷線路的投停運狀態(tài)和跳閘故障。

（3）根據(jù)運行方式，采集電氣量進行校核。

（4）當交流系統(tǒng)故障時，根據(jù)當前運行方式查詢控制策略，回降直流功率；接收雙龍變電站（簡稱雙龍變）回降直流功率命令并轉(zhuǎn)發(fā)至直流站控系統(tǒng)。

（5）通過光纖通道向直流站控系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)回降直流功率命令。

1.2 賓金直流送出安控通道配置

賓金直流送出光纖切機通道均采用雙路獨立光纖通道，傳送速降賓金直流功率的命令或遠切發(fā)電廠機組的切機命令。通道配置如圖1所示。

圖1 賓金直流送出安控通道配置

2套安穩(wěn)裝置采用雙主運行方式配置，每套裝置分別根據(jù)控制策略向?qū)?yīng)的速降直流裝置發(fā)送速降直流命令，并向?qū)?yīng)通道發(fā)送切除大唐寧德發(fā)電廠機組的命令，或接受雙龍變發(fā)送的命令，向速降直流裝置發(fā)送速降直流功率命令。

2 金華站安全穩(wěn)定控制策略

2.1 安穩(wěn)裝置運行方式

金華站送出的安穩(wěn)裝置運行方式與3個潮流斷面有關(guān)，潮流斷面1：雙金5873線、雙華5874線、華雙5875線、華龍5876線；潮流斷面2：金丹5877線、金溪 5878線；潮流斷面 3：金萬5463線、華象5464。由3個潮流斷面一共組成4種運行方式，如圖2所示。

圖2 安穩(wěn)裝置運行方式

當3個潮流斷面中所有線路全部正常運行時，為運行方式1；當潮流斷面1的4條線路任一條線路檢修或故障而其他2個潮流斷面中線路全部正常時，為運行方式2；當潮流斷面2的2條線路任一條下路檢修或故障而其他2個潮流斷面中線路全部正常時，為運行方式3；當潮流斷面3的2條線路任一條線路檢修或故障而其他2個潮流斷面中線路全部正常時，為運行方式4。

金華站在運行方式1的情況下，發(fā)生單線跳閘故障時，安穩(wěn)裝置在一個啟動周期之后會自動從內(nèi)部邏輯回路轉(zhuǎn)為與圖3對應(yīng)的運行方式，此時會因檢測出方式壓板與電氣量不一致而發(fā)出告警信號，但不閉鎖。當跳閘線路恢復運行或方式壓板切換至與系統(tǒng)運行方式一致時，安穩(wěn)裝置內(nèi)部邏輯回路自動轉(zhuǎn)到相應(yīng)方式。若金華站安穩(wěn)裝置的切機方式不是“運行方式1”時，當系統(tǒng)發(fā)生故障導致安控切機在一個啟動周期之后檢測出方式壓板與電氣量不一致，裝置在發(fā)出告警信號的同時會閉鎖安穩(wěn)裝置，金華站安穩(wěn)裝置的功能轉(zhuǎn)為不可用。

2.2 安控切機與速降直流功率配合

金華站安穩(wěn)裝置設(shè)有壓板可人工設(shè)置不同切機方式，安控切機與速降直流功率配合方案流程如圖3所示。

圖3 速降直流功率與安穩(wěn)切機關(guān)系

以運行方式1為例分析金華站發(fā)生不同故障時，安控切機與速降直流功率配合方案：當潮流斷面1中任2線發(fā)生故障或無故障跳閘，且事故前4條線路的輸出功率大于不同的動作定值時，安穩(wěn)裝置啟動后根據(jù)策略表向速降直流功率裝置發(fā)送速降直流功率命令，或者在發(fā)送命令的同時延時0.2 s向?qū)幍掳l(fā)電廠發(fā)送切機命令。當金丹5877線、金溪5878線發(fā)生雙線故障或無故障跳閘，且事故前金丹5877線、金溪5878線功率的和大于不同的切機動作定值時，安穩(wěn)裝置在啟動后根據(jù)策略表向速降直流裝置發(fā)送速降直流功率命令或在發(fā)送速降直流功率命令的同時向大唐寧德發(fā)電廠發(fā)出切機命令；當金萬5463線、華象5464線發(fā)生雙線故障或無故障跳閘，且事故前金萬5463線、華象5464線和功率大于不同的切機動作定值時，安穩(wěn)裝置在啟動后根據(jù)策略表向速降直流裝置發(fā)送速降直流功率命令，并向大唐寧德發(fā)電廠發(fā)出切機命令。

3 啟動安穩(wěn)裝置的直流功率回降

金華站直流功率回降分為啟動安穩(wěn)和不啟動安穩(wěn)裝置2種情況。其中啟動安穩(wěn)裝置的主要有絕對最小濾波器和保護啟動雙極平衡降功率2種情況，而且降功率均采用速降方式。閥結(jié)溫降功率（金華站只有極2才有該功能）、閥冷降功率、線路降壓再啟動導致的降功率、接地極過負荷降功率等只根據(jù)控制策略進行功率回降而不再啟動安穩(wěn)裝置。

3.1 絕對最小濾波器降功率與啟動安穩(wěn)裝置

金華站站控系統(tǒng)通過比較當前功率和絕對最小濾波器投入組數(shù)與功率對應(yīng)表，確定當前功率需要投入的絕對最小濾波器組數(shù)并作為一個判斷條件輸入邏輯判斷器，同時通過交流濾波器可用性條件判斷目前站內(nèi)可投入的濾波器組數(shù)。邏輯判斷器對2個組數(shù)進行求差，當差值小于等于零則判斷為站內(nèi)濾波器組數(shù)滿足絕對最小濾波器的要求，站控系統(tǒng)不動作也不發(fā)告警信號；當差值大于零且判斷為站內(nèi)可投入濾波器的組數(shù)不滿足絕對最小濾波器的要求，此時站控系統(tǒng)發(fā)絕對最小濾波器不滿足告警，并發(fā)送速降直流功率指令。金華站絕對最小濾波器降功率與對站啟動安穩(wěn)過程如圖4所示。

3.2 保護啟動雙極平衡降功率與安穩(wěn)動作配合

金華站只有雙極中性母線差動保護會啟動平衡雙極運行與啟動對站安穩(wěn)配合，雙極中性母線差動保護通過檢測流入雙極中性線區(qū)域的所有電流判斷是否發(fā)生故障。

圖4 絕對最小濾波器降功率與啟動安穩(wěn)流程

當系統(tǒng)為雙極運行方式時，極保護啟動雙極平衡分兩種情況：

（1）故障出現(xiàn)在保護區(qū)域1時，當站控系統(tǒng)檢測到差動保護值I_BNBDP_DIFF大于0.015 pu時，延時1 s發(fā)出告警信號，若I_BNBDP_DIFF>Δ則延時200 ms進行雙極平衡降功率，由于雙極平衡運行后，保護裝置仍能檢測到故障電流大于整定值，重新判斷時故障仍然存在，根據(jù)保護邏輯系統(tǒng)，延時2 s后雙極動作于Y閉鎖。保護區(qū)域1中極保護啟動雙極平衡流圖如圖5所示。

圖5 保護區(qū)域1動作流程

（2）故障出現(xiàn)在保護區(qū)域2時，當站控系統(tǒng)檢測到差動保護值I_BNBDP_DIFF大于0.015 pu時，延時1 s發(fā)出告警信號，若I_BNBDP_DIFF> Δ則延時200 ms進行雙極平衡降功率，由于雙極平衡運行時區(qū)域內(nèi)電流很小，因此，極保護啟動雙極平衡后I_BNBDP_DIFF一般不會大于整定值，也即系統(tǒng)雙極都以動作前雙極中功率較低一極的功率運行。保護區(qū)域2中極保護啟動雙極平衡流圖如圖6所示。

4 不啟動安穩(wěn)裝置的直流功率回降

4.1 閥冷功率回降

當出閥溫度變送器檢測值與進閥溫度檢測器檢測值的差大于等于14.3℃（極1）/16℃時（極2），發(fā)出回降功率指令，以0.01 pu/s的速率回降相應(yīng)極直流功率0.05 pu、功率回降結(jié)束后若仍然能檢測到回降功率指令，則延時10 s后再回降相應(yīng)極功率0.05 pu，若經(jīng)過3次功率回降，故障指令仍然存在則金華站直流站控系統(tǒng)發(fā)送閉鎖信號，閉鎖相應(yīng)極。金華站閥冷功率回降邏輯如7所示。

圖6 保護區(qū)域2動作流程

圖7 閥冷降功率流程

4.2 線路降壓再啟動導致的功率下降

當直流線路發(fā)生故障時，線路保護動作，要求執(zhí)行線路故障恢復時序。線路重啟邏輯通過要求移相操作，迅速將直流電壓降到0，等待故障點去游離時間后，撤銷移相命令，系統(tǒng)重新恢復故障前的運行狀況，即線路保護再啟動只有雙換流器情況下才會進行降壓再啟動。

若保護全壓再啟動成功，則系統(tǒng)正常運行即不降壓也不降功率。當系統(tǒng)在雙極雙換流器運行的情況下降壓再啟動成功，若故障前功率≤6 800 MW則故障極降壓運行，非故障極全壓運行，故障極一部分功率轉(zhuǎn)帶至非故障極運行，系統(tǒng)不損失功率，若故障前功率大于6 800 MW則降壓運行后系統(tǒng)會啟動秒級或小時級過負荷保護。當系統(tǒng)在單極雙換流器運行的情況下降壓再啟動成功，若故障前功率≤2 800 MW則系統(tǒng)降壓后不損失功率，若故障前功率＞2 800 MW則降壓運行后，系統(tǒng)發(fā)功率回降命令給對站直流站控系統(tǒng)由對站直流站控系統(tǒng)根據(jù)具體情況進行降功率。

當系統(tǒng)單極運行時再啟動不成功，則直接進行Y閉鎖。當系統(tǒng)雙極運行時單極再啟動不成功，若故障前功率≤4 000 MW，則故障極Y閉鎖，功率轉(zhuǎn)帶自非故障極，這種情況下不發(fā)生功率損失；若故障前功率＞4 200 MW則故障極Y閉鎖，功率轉(zhuǎn)帶自非故障極后非故障極延時2 h啟動小時級過負荷保護；若故障前功率＞4 800 MW則故障極Y閉鎖，功率轉(zhuǎn)帶自非故障極后非故障極延時3 s啟動秒級過負荷保護，將功率瞬時降至1.05 pu，延時2 h后啟動小時級過負荷保護將功率瞬時降至1.0 pu。

4.3 其他不啟動安穩(wěn)裝置的功率回降

（1）接地極過負荷降功率：接地極過負荷保護主要通過檢測接地極引線電流，當接地極電流中任何一個的絕對值大于保護定值時延時500 ms發(fā)出告警指令。單極運行時，若延時120 s后告警仍然存在則電流直接降至0.7 pu，雙極運行時，若延時120 s后告警仍然存在則啟動雙極平衡保護，將電流大的一極的電流瞬間置位至與電流低的一極的電流一致。

（2）秒級過負荷降功率：當系統(tǒng)在雙極運行情況下發(fā)生單極閉鎖或其他原因?qū)е逻\行極負荷大于1.2 pu時，運行極延時3 s啟動秒級過負荷保護，將功率由1.2 pu瞬時降至1.05 pu。

（3）小時級過負荷降功率：當系統(tǒng)運行功率超過1.05 pu是，系統(tǒng)延時2 h啟動小時級過負荷保護將功率由1.05 pu瞬時降至1.0 pu。

5 功率回降與安穩(wěn)控制在事故處理中的處置原則

5.1 相繼故障的處理策略

（1）發(fā)生在同一極的相繼保護降功率：發(fā)生在同一極并且相距在1 s內(nèi)的降功率，直流站控系統(tǒng)按照一次事件處理，也即只進行一次降功率。發(fā)生在同一極相距在1 s以外的降功率，按2次單獨事件處理。每次降功率為本次保護單獨要求的速降量，不是幾次的累計。運行人員應(yīng)立即做好分析，分析2次及以上的功率速降是否符合安穩(wěn)要求，是否動作正確，隨時準備接受調(diào)度令，恢復多降的直流功率。

（2）發(fā)生在同一極（換流器）的先降功率后閉鎖：直流站控按發(fā)生的順序分別按照降功率、極（換流器）閉鎖給出信號。不考慮降功率和閉鎖完全同時發(fā)生或降功率未結(jié)束時發(fā)生閉鎖的情況。

（3）發(fā)生在同一極（換流器）的先閉鎖后降功率：如為單極或同一單換流器的先閉鎖后降功率，只按閉鎖計算功率損失。如為一換流器閉鎖、另一換流器降功率，按實際時間順序處理。

（4）發(fā)生在不同極的同時或相繼降功率和閉鎖：按實際發(fā)生的降功率或閉鎖給出相應(yīng)信號，計算總的功率損失。

5.2 負荷轉(zhuǎn)移處理策略

（1）一極保護降功率，另一極的負荷轉(zhuǎn)移：絕對最小濾波降功率為雙極降功率模式，將功率大的一極的功率瞬時置位至低的一極，因此，保護降功率啟動安穩(wěn)裝置，在計算切機量時不考慮另一極補償。

（2）一極閉鎖，另一極負荷轉(zhuǎn)移的判斷：一極閉鎖，如另一極處于雙極功率控制模式且本極無降功率的保護動作，則執(zhí)行負荷轉(zhuǎn)移，一極閉鎖，如另一極處于單極功率控制模式或極電流控制模式或本機存在降功率的保護動作，則不執(zhí)行負荷轉(zhuǎn)移。在另一極處于單極功率控制模式或極電流控制模式，無法進行負荷轉(zhuǎn)移時，運行人員應(yīng)做好非故障極的檢查、分析，確認是否可以進行負荷轉(zhuǎn)移。

（3）一換流器閉鎖，同極另一換流器和另一極的負荷轉(zhuǎn)移：一換流器閉鎖，如閉鎖換流器所在極為單極電流控制功率控制，則同極另一換流器執(zhí)行負荷轉(zhuǎn)移；一換流器閉鎖，如另一極為雙極功率控制，則另一極執(zhí)行負荷轉(zhuǎn)移，如另一極為單極電流或單極功率控制，則不執(zhí)行負荷轉(zhuǎn)移。在同極的另一換流器執(zhí)行負荷轉(zhuǎn)移時，運行人員應(yīng)注意是否出現(xiàn)過負荷，若出現(xiàn)過負荷，應(yīng)申請將負荷轉(zhuǎn)移。若剩余換流器的總負荷出現(xiàn)過負荷，應(yīng)立即申請降功率至額定值。

[1]趙婉君.高壓直流輸電工程技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2011.

[2]張立平，馬進霞，吳小辰，等.高壓直流極控系統(tǒng)與安全穩(wěn)定控制裝置接口方案 [J].電力系統(tǒng)自動化，2007，31（2）∶102-106.

[3]宋錦海，李雪明，姬長安，等.安全穩(wěn)定控制裝置的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].電力系統(tǒng)自動化，2005，29（23）∶91-96.

[4]陳興華，吳國炳，張蔭群，等.電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制裝置標準化設(shè)計[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2010，4（1）∶39-42.

（本文編輯：楊 勇）

Analysis on Power Setback and Safety-Stability Control Strategy Coordination in Jinhua Converter Station

WANG Yongsheng
（State Grid Zhejiang Maintenance Company，Wuyi Zhejiang 321200，China）

As an important part of safety-stability control system Fufeng-Binjin HVDC transmission lines，safety-stability control system in Jinhua converter station is one of the devices that ensure operation safety and stability of Fufeng DC lines，Binjin DC lines as well as UHV interconnected power networks.The paper analyzes channel configuration，operation mode and stability control strategy of 500 kV DC power setback device at receiving end of UHV Binjin DC transmission lines；in addition，it summarizes protection strategies that cause DC power setback and analyzes strategy to coordinate with safety-stability control system of Binjin DC transmission lines and the execution process，providing key basis for fast accident disposal.

security and stability；control system；generator tripping device；DC power setback；control strategy

TM721.1

B

1007-1881（2015）11-0056-05

2015-09-17

王永勝（1985），男，碩士，從事直流換流站運行維護工作。