團(tuán)林換流站極Ⅱ解鎖時(shí)功率異常波動(dòng)分析與處理

胡學(xué)兵

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司特高壓交直流運(yùn)檢中心，湖北 宜昌 443000）

團(tuán)林換流站極Ⅱ解鎖時(shí)功率異常波動(dòng)分析與處理

胡學(xué)兵

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司特高壓交直流運(yùn)檢中心，湖北 宜昌 443000）

團(tuán)林換流站極Ⅰ雙極功率運(yùn)行，解鎖極Ⅱ的過(guò)程中雙極總功率出現(xiàn)異常波動(dòng)現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)該問(wèn)題的初步分析和在仿真系統(tǒng)上對(duì)該問(wèn)題的復(fù)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)引起的原因?yàn)闃OⅠ和極Ⅱ的總功率參考值不一致，針對(duì)該問(wèn)題，對(duì)直流控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行了改進(jìn)，增加了極Ⅰ和極Ⅱ間總功率參考值刷新功能，并進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，確定在任何工況下兩極總功率參考值保持一致，避免了類似事件的發(fā)生。

總功率；波動(dòng)；仿真試驗(yàn)；直流控制系統(tǒng)軟件

1 國(guó)內(nèi)電廠運(yùn)行分析的現(xiàn)狀

林楓直流工程（又稱三滬Ⅱ回工程） 連接華中、華東電網(wǎng)，為上海世博會(huì)供電的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，是三峽地下電廠電力外送重要通道、是世界上第一條采用同塔雙回路架設(shè)的大截面、大容量、遠(yuǎn)距離輸電的±500 kV直流線路，也是國(guó)內(nèi)首次同走廊、大規(guī)模拆舊立新的輸電線路[1]。

林楓直流工程的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)華中、華東兩大電網(wǎng)的安全運(yùn)行顯得尤為重要，2012年8月22日500 kV團(tuán)林換流站極Ⅰ雙極功率模式運(yùn)行狀態(tài)，極Ⅱ單極功率模式熱備用狀態(tài)，解鎖極Ⅱ的過(guò)程中雙極總功率出現(xiàn)異常波動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)華中、華東電網(wǎng)兩大電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅，因此準(zhǔn)確查找異常波動(dòng)的原因，并盡快進(jìn)行處理，成為刻不容緩的事情[2-4]。

2 事件描述

2012年8月22日15∶41，團(tuán)林換流站極Ⅰ雙極功率模式運(yùn)行狀態(tài)，極Ⅱ單極功率模式熱備用狀態(tài)，解鎖極Ⅱ的過(guò)程中雙極總功率出現(xiàn)異常波動(dòng)，幾秒內(nèi)雙極總功率由500 MW異常波動(dòng)至800 MW左右。具體過(guò)程如下：首先，極Ⅰ單極功率模式500 MW運(yùn)行，接著運(yùn)行人員將極Ⅰ功率模式切換到雙極功率模式，雙極功率定值為500 MW；然后，極Ⅱ選擇單極功率模式，解鎖極Ⅱ，極Ⅱ解鎖至最小功率運(yùn)行，功率定值150 MW；最后，極Ⅱ解鎖之后，運(yùn)行人員立即發(fā)現(xiàn)實(shí)際的雙極總功率值不正確，雙極實(shí)際功率上升到800MW左右，立即重新整定功率定值500MW和功率下降速率后，雙極功率保持500MW運(yùn)行。

3 原因初步分析

查看極控系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)相關(guān)軟件，運(yùn)行人員設(shè)定的雙極功率定值經(jīng)過(guò)1個(gè)功率調(diào)節(jié)器產(chǎn)生極總功率參考值，程序中的功率調(diào)節(jié)器功能塊如圖1所示。

圖1 功率調(diào)節(jié)器功能塊

從圖1可以看出，實(shí)際總功率參考值是由運(yùn)行人員設(shè)定功率參考值、升降速率設(shè)定值確定的。查詢當(dāng)時(shí)最近相關(guān)事件分析本次解鎖過(guò)程系統(tǒng)功率變化過(guò)程如下。

a） 2012年08月16日03∶57，在極Ⅰ直流系統(tǒng)停電檢修期間，極Ⅱ因楓涇站內(nèi)設(shè)備故障停運(yùn)，團(tuán)林站雙極功率參考值保持在1 200 MW未變，此時(shí)雙極功率升降速率設(shè)定值為21 MW/min，按照08月15日最后一次功率操作要求，雙極功率升降速率設(shè)定值計(jì)算為（1 500 MW-1 200 MW）/15 min≈21 MW/min。

b)2012年08月22日15：36，極Ⅱ解鎖前，極Ⅰ直流系統(tǒng)切換到雙極功率控制模式，極Ⅱ直流系統(tǒng)切換為單極功率模式控制，運(yùn)行人員設(shè)定了雙極功率參考值為500 MW，速率保持在21 MW/ min。此時(shí)，極Ⅱ極控系統(tǒng)收到的總功率參考值Pref_I+M=500 MW,總功率升降速率設(shè)定值為21 MW/min,實(shí)際功率參考值Prmp_act從1 200 MW開(kāi)始按照21MW/min的速率下降。

c)2012年08月22日15：41，在極Ⅱ極控系統(tǒng)實(shí)際功率參考值下降約5min后，極Ⅱ解鎖，此時(shí)極Ⅱ極控系統(tǒng)實(shí)際功率參考值Prmp_act=1 200 MW-21×5MW=1 095MW，極Ⅱ由于處于單極功率模式150MW運(yùn)行，其差值1 095MW-150MW=945MW通過(guò)極間通訊送至極Ⅰ極控系統(tǒng)進(jìn)行功率調(diào)整，隨著時(shí)間推移，該差值21MW/min速率下降。從解鎖時(shí)刻故障錄波來(lái)看，解鎖時(shí)刻，極Ⅱ極控系統(tǒng)實(shí)際功率參考值約為1 164 MW，極Ⅰ極控系統(tǒng)實(shí)際功率參考值約為494 MW，由此導(dǎo)致極Ⅱ向極Ⅰ轉(zhuǎn)移功率，引起解鎖時(shí)雙極功率未保持在500MW。

從以上變化過(guò)程可以看出，本次極Ⅱ解鎖時(shí)雙極功率未按照新的雙極總功率參考值進(jìn)行控制的原因，是由于雙極間的實(shí)際總功率參考值存在差異，導(dǎo)致極Ⅱ的極間功率轉(zhuǎn)移功能動(dòng)作，功率向極Ⅰ轉(zhuǎn)移，雙極總功率增加。

4 仿真分析

4.1 雙極總功率波動(dòng)原因及復(fù)現(xiàn)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題分析，發(fā)現(xiàn)這次雙極總功率波動(dòng)的原因是由于極Ⅱ的雙極總功率參考值和極Ⅰ雙極總功率參考值不同造成的。

針對(duì)這種情況，在許繼的三滬Ⅱ回仿真系統(tǒng)上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，采用和現(xiàn)場(chǎng)相同的操作方式，試驗(yàn)室仿真操作過(guò)程如下：極Ⅰ、極Ⅱ均雙極功率模式運(yùn)行，兩極均降壓80%，總功率1 200 MW，極Ⅰ轉(zhuǎn)為單極功率控制（極Ⅰ為600 MW），閉鎖極Ⅰ，極Ⅱ變?yōu)? 200 MW，接著極Ⅱ跳閘。極Ⅰ單極功率模式解鎖到500 MW長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。極Ⅱ選擇全壓運(yùn)行方式，極Ⅱ由雙極功率模式切換到單極功率模式，極Ⅰ由單極功率模式切換到雙極功率模式，極Ⅱ單極功率解鎖[5]。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際波形如圖2、圖3，試驗(yàn)室仿真波形如圖4所示。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)極Ⅱ解鎖過(guò)程中的極Ⅰ錄波圖

圖3 現(xiàn)場(chǎng)極Ⅱ解鎖過(guò)程中的極Ⅱ錄波圖

兩個(gè)波形對(duì)比總結(jié)：從兩次波形的比較可以看出，在試驗(yàn)室內(nèi)依照林楓直流的全部操作過(guò)程進(jìn)行試驗(yàn)，可以得到跟現(xiàn)場(chǎng)換流站內(nèi)完全一樣的波動(dòng)結(jié)果，說(shuō)明在這種操作模式下，雙極總功率波動(dòng)是個(gè)必然結(jié)果，需要對(duì)控制軟件進(jìn)行完善，來(lái)避免這種特殊工況下的波動(dòng)。

圖4 試驗(yàn)室仿真波形圖

4.2 控制保護(hù)改進(jìn)措施

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的情況，必須將控制保護(hù)軟件進(jìn)行改進(jìn)，具體改進(jìn)方案如圖5所示，增加極Ⅰ和極Ⅱ間總功率參考值刷新功能，刷新的原則是主極刷新從極，確保在任何時(shí)刻雙極總功率參考值相等。

圖5 控制軟件改進(jìn)方案

新增的直流極控系統(tǒng)具體軟件見(jiàn)圖6，仿真圖見(jiàn)圖7。

圖6 控制軟件修改圖

圖7 修改軟件后仿真波形圖

采用修改后的控制程序進(jìn)行試驗(yàn)，采用同4.1中試驗(yàn)室相同仿真操作過(guò)程。試驗(yàn)室仿真波形見(jiàn)圖7。

從波形中可以看出，在極Ⅱ單極功率模式解鎖之前，極Ⅱ的雙極總功率參考值已經(jīng)與極Ⅰ保持了嚴(yán)格的一致，極Ⅱ解鎖過(guò)程中雙極總功率保持恒定，控制系統(tǒng)的改進(jìn)措施能夠合理的避免在這種特殊工況下的總功率波動(dòng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)林楓直流輸電系統(tǒng)團(tuán)林換流站極Ⅰ雙極功率運(yùn)行，解鎖極Ⅱ的過(guò)程中雙極總功率出現(xiàn)異常波動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)室的仿真分析，發(fā)現(xiàn)了是由于在系統(tǒng)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)變過(guò)程中，功率調(diào)節(jié)器輸出的總功率參考值發(fā)生跳變，造成了極Ⅰ、極Ⅱ總功率參考值不相等，在極Ⅱ解鎖過(guò)程中引起雙極總功率的波動(dòng)。

在許繼的仿真試驗(yàn)系統(tǒng)上還原的現(xiàn)場(chǎng)雙極功率波動(dòng)的工況，制定了控制保護(hù)系統(tǒng)軟件修改方案，增加了極Ⅰ和極Ⅱ間總功率參考值刷新功能，并進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)仿真試驗(yàn)驗(yàn)證，修改后的控制保護(hù)軟件能夠保證在任何工況下極Ⅰ、極Ⅱ總功率參考值保持一致，避免類似情況的發(fā)生，提高了跨區(qū)直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

[1]趙婉君.高壓直流輸電工程技術(shù) [M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[2]浙江大學(xué)發(fā)電教研組直流輸電科研組.直流輸電 [M].北京：電力工業(yè)出版社，1982.

[3]焦秀英，劉寧.向家壩—上海特高壓直流輸電換流閥塔水路的分析 [J].高壓電器，2012，48（1）：13-16.

[4]田慶，王曉希.高壓直流控制與保護(hù)系統(tǒng)配置不當(dāng)分析 [J].高壓電器，2008，44（5）：432-434.

[5]POVH D.Role of HVDC transmission in future energy development[J].IEEE Power Engineering Review，2000，145 （2）：10-25.

Analysis and Treatment of Abnormal Fluctuation on the Unlocking Power of Tuanlin Converter Station PoleⅡ

HU Xuebin

（State Grid Hubei Maintenance Company,Yichang,Hubei 443000,China)

Tuanlin converter station run with bipolar power of polarⅠ. However, the total power of bipolar fluctuated abnormally during the unlocking process of polarⅡ. Through analyzing and reiterating the problem by simulation, it is found that the problem was caused by different total power reference values between polarⅠ and polarⅡ.To solve the problem, the software of DC control system has been improved, and the function of power reference value updating has been added. After simulation experiment, it has been verified that the total power reference values of the two polar will keep the same under any conditions. Similar accidents could be avoided.

overall power;fluctuation;simulation experiment;DC control system software

TM863

A

1671-0320（2016）02-0027-03

2015-11-20，

2016-01-26

胡學(xué)兵（1982），男，湖北宜昌人，2006年畢業(yè)于三峽大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，工程師，從事高壓直流輸電技術(shù)工作。