特高壓直流輸電工程系統(tǒng)調(diào)試的安全技術(shù)措施研究

童凱，陸承宇，蔡耀紅，阮黎翔，宣佳卓

（國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014）

輸配電技術(shù)

特高壓直流輸電工程系統(tǒng)調(diào)試的安全技術(shù)措施研究

童凱，陸承宇，蔡耀紅，阮黎翔，宣佳卓

（國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014）

溪洛渡—金華±800 kV特高壓直流輸電工程交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)分階段投運，為保證直流系統(tǒng)調(diào)試期間交流場能夠安全穩(wěn)定運行，必須進行安全隔離。對交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)的相互影響因素進行了詳細分析，并歸納總結(jié)，提出了相應的軟/硬件安全隔離技術(shù)措施，可供后續(xù)有關(guān)直流工程參考。

賓金直流；系統(tǒng)調(diào)試；隔離措施

0 引言

直流輸電工程主要以中間不落點的兩端工程為主，可大功率、遠距離、點對點地將電力直接送往負荷中心[1]。溪洛渡左岸—浙江金華±800 kV特高壓直流輸電工程（以下簡稱溪浙工程）西起四川省宜賓市雙龍換流站，東至浙江省金華市金華換流站，直流線路長度約1 670 km，雙極直流線路1回，每極有2個12脈動換流器相串聯(lián)。額定電壓±800 kV，直流輸電容量8 000 MW，直流額定電流5 000 A。工程于2014年2月投運交流系統(tǒng)，2014年3月投運雙極低端，6月投產(chǎn)雙極。華中電網(wǎng)的雙龍換流站通常為整流站運行，華東電網(wǎng)的金華換流站通常為逆變站運行。

交流系統(tǒng)是±800 kV金華換流站500 kV配套送出工程，包括9個完整串、2個不完整串，10回500 kV線路和29臺開關(guān)。交流站系統(tǒng)啟動試驗分4個階段進行，完成相關(guān)一次設(shè)備和二次設(shè)備的系統(tǒng)試驗。交流系統(tǒng)啟動期間，必須采取切實可行的措施，保證交流系統(tǒng)的斷路器和閘刀都能夠正常操作。交流系統(tǒng)啟動和投產(chǎn)后的3個月內(nèi)，直流系統(tǒng)正處于調(diào)試階段。因此，在交流系統(tǒng)帶電后，必須采取有效措施，防止直流控制和保護系統(tǒng)調(diào)試時跳開已運行的交流斷路器，以免造成不必要的負荷損失，影響電網(wǎng)的安全運行[2-5]。

本文重點對交流和直流系統(tǒng)之間有相互影響的各層面進行分析，從軟/硬件角度提出了相應的安全技術(shù)隔離措施。

1 軟件方面的技術(shù)措施

1.1 閥控系統(tǒng)與交流站控系統(tǒng)的聯(lián)鎖

溪浙工程直流控制系統(tǒng)由閥組控制系統(tǒng)（以下簡稱閥控系統(tǒng)）、極控制、直流站控、交流站控等系統(tǒng)組成。閥控系統(tǒng)的主要功能是接收直流極控制主機的穩(wěn)定運行電流指令或點火角指令，再轉(zhuǎn)換成觸發(fā)脈沖來控制12脈動換流器。交流站控的主要功能是對500 kV交流開關(guān)場進行控制和監(jiān)視。閥控系統(tǒng)對閥組進行順序控制時，會給交流站控系統(tǒng)發(fā)控制指令，操作相應的開關(guān)刀閘。同時，交流站控系統(tǒng)也從閥控系統(tǒng)獲取閥組的狀態(tài)信息，作為交流場開關(guān)操作的聯(lián)鎖條件。交流系統(tǒng)帶電后，由于閥控系統(tǒng)尚處于調(diào)試階段，必須采取臨時措施來滿足交流站控系統(tǒng)對換流變壓器進線開關(guān)和隔離刀閘操作的聯(lián)鎖條件，以及閉鎖閥控系統(tǒng)對交流站控的順序控制命令。

具體方法是在交流站控系統(tǒng)程序的相關(guān)頁面中分別對來自極1低端、極1高端、極2低端、極2高端閥控系統(tǒng)的信號進行置數(shù)。以極1低端為例，其強制信號如表1所示。

表1 交流站控系統(tǒng)信號

其中，通過將信號Q1—Q7置0來閉鎖極1低端閥控系統(tǒng)對換流變壓器進線開關(guān)、隔離刀閘和接地刀閘的順序控制，防止相關(guān)的斷路器和刀閘在交流系統(tǒng)正常運行時被誤分合。Q10—Q15中置1的信號是為了保證運行人員能夠?qū)O1換流變壓器進線開關(guān)和刀閘進行正常操作，不會因為直流系統(tǒng)狀態(tài)不滿足聯(lián)鎖條件而被禁止。

1.2 直流站控至交流濾波器接口屏的無功控制

采用電網(wǎng)換相換流器的直流輸電換流站，不管是處于整流運行還是逆變運行狀態(tài)，直流系統(tǒng)都需要從交流系統(tǒng)吸收容性無功，即換流器對于交流系統(tǒng)而言總是一種無功負荷。因此每一個換流站都必須裝設(shè)無功補償設(shè)備，用來進行無功平衡和無功補償[6]。

溪浙工程金華換流站共配置4個交流濾波器大組，其中前3個大組由2個12/24次雙調(diào)諧濾波器小組和2個并聯(lián)電容器組成，最后1個大組由3個12/24次雙調(diào)諧濾波器小組和2個并聯(lián)電容器組成。直流站控系統(tǒng)的主要功能是直流場控制和無功功率控制。交流帶電期間，所有交流濾波器大組都作為運行設(shè)備。然而，由于直流站控系統(tǒng)尚處于調(diào)試階段，如果在調(diào)試過程中誤投了交流濾波器或者并聯(lián)電抗器，就會造成系統(tǒng)無功過剩，引起交流母線電壓升高。所以，為了避免直流場分系統(tǒng)調(diào)試過程中誤投切交流濾波器小組，必須屏蔽直流站控中無功功率控制投切交流濾波器小組的命令。屏蔽投切命令的常用方法有2種：一是斷開直流站控系統(tǒng)與交流濾波器接口屏上DFU410裝置之間的通信，濾波器接口屏上的DFU410類似于測控裝置，接收直流站控的無功控制命令然后加以實施。這種方法雖然能夠有效防止誤投切濾波器，但會影響運行人員在后臺對濾波器小組開關(guān)、刀閘的狀態(tài)監(jiān)視和正常操作。另一種方法是在直流站控程序中通過強制置位來屏蔽無功控制邏輯投切交流濾波器，具體的方法為：在直流站控系統(tǒng)程序的CPU1EBIN.CFC中，將“Inputs of data word 15-18”頁面的C16模塊輸入管腳由16#FFFF改為16#0000，將無功控制相關(guān)的參數(shù)都置為0，達到屏蔽無功控制自動投切交流濾波器的目的，置數(shù)情況如表2所示。這種方法對運行人員的狀態(tài)監(jiān)視和正常操作不會產(chǎn)生任何影響，金華換流站采用的就是這種方法。

表2 直流站控系統(tǒng)信號

2 硬件方面的技術(shù)措施

2.1 交流GIS至換流變壓器保護屏的電流回路

換流器所用的電力變壓器簡稱為換流變壓器，它和普通的電力變壓器的機構(gòu)基本相同[7]。換流變壓器的保護和普通變壓器的保護配置基本相同，最大的不同在于換流變壓器保護按三重化配置，并在A，B屏分別配置了1臺三取二裝置，每臺三取二裝置都接收3套換流變壓器保護的保護動作信息，只有2套相同類型的保護同時動作時，三取二裝置才會跳開交流進線開關(guān)和閉鎖換流器。

在交流系統(tǒng)啟動之前，極1高端、極1低端、極2高端、極2低端換流變壓器交流側(cè)的電流回路需在GIS就地匯控柜內(nèi)短接退出，防止交流側(cè)帶電后因換流變壓器保護仍在調(diào)試階段而影響調(diào)試和電流回路的安全。短接退出的具體做法是在端子排TA側(cè)短接并接地，打開電流端子連接片，從而實現(xiàn)電流回路的隔離。

2.2 交流場接口屏至閥組測量接口屏的電流回路

閥組測量接口屏是閥控系統(tǒng)的分布式輸入、輸出，其主要功能是對直流量和交流量進行測量、濾波、預處理等，然后通過TDM總線發(fā)送給相應的閥控系統(tǒng)。閥控系統(tǒng)根據(jù)測量接口屏采集的直流量和交流量，實現(xiàn)換流器的正常投/退、故障緊急投/退順序控制功能，以及閥組的角度限制和過負荷限制等功能。

極1高端、極1低端、極2高端、極2低端換流變壓器交流側(cè)的電流測量回路，從GIS經(jīng)過交流場接口屏后再送給閥組測量接口屏。交流場接口屏是交流場測控的一部分，因此，要隔離至閥組測量接口屏的電流回路，又不影響交流場的正常操作，就需要在交流啟動前在交流場接口屏短接端子排內(nèi)側(cè)并接地，打開電流端子連接片，從而實現(xiàn)電流回路的隔離，防止交流側(cè)帶電后影響閥控系統(tǒng)的調(diào)試和電流回路的安全。

2.3 直流控制保護系統(tǒng)跳換流變壓器交流進線開關(guān)的出口回路

對換流變壓器保護及直流控制系統(tǒng)交流側(cè)電流回路采取隔離措施的目的是屏蔽交流側(cè)電流對直流控制保護系統(tǒng)調(diào)試的影響。同樣，在直流控制保護系統(tǒng)調(diào)試過程中也必須采取措施，防止跳開正常運行的交流場開關(guān)，所以要在4個換流變壓器間隔相關(guān)的斷路器保護屏上斷開直流控制保護系統(tǒng)跳開關(guān)的二次回路。以極1高端為例，必須斷開極1高端閥組保護A/B屏、極1高端換流變壓器保護A/B屏、極1高端換流變壓器非電量保護A/B屏和極1高端保護接口屏的跳閘回路。其中：極1高端保護接口屏的跳閘回路包含了閥控系統(tǒng)、極控系統(tǒng)以及水冷系統(tǒng)等跳開換流變壓器進線開關(guān)的回路。

3 結(jié)語

本文主要從溪浙工程金華換流站直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)因素進行分析和研究，因閥控系統(tǒng)、直流站控系統(tǒng)等直流控制保護系統(tǒng)均會對交流場的正常運行造成影響，因此必須從軟件和硬件上采取安全技術(shù)隔離措施。

采取安全隔離措施后，在金華站交流場啟動以及極1、極2低端啟動過程中，均未發(fā)生因直流控制保護系統(tǒng)調(diào)試而造成交流場開關(guān)誤動作的情況，驗證了所有的安全技術(shù)隔離措施考慮充分、效果良好，為今后交流系統(tǒng)帶電而直流系統(tǒng)仍在調(diào)試的直流工程提供了有益的參考和借鑒[8]。

[1]劉振亞．特高壓交直流電網(wǎng)[M]．北京：中國電力出版社，2013．

[2]齊旭，增德文，史大軍，等．特高壓直流輸電對系統(tǒng)安全穩(wěn)定影響研究[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（2）∶1-6．

[3]吳寶英，陳允鵬，陳旭，等．±800 kV云廣直流輸電工程對南方電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（22）∶5-12．

[4]周保榮，金小明，吳小辰，等．溪洛渡、糯扎渡直流輸電規(guī)模對南方電網(wǎng)安全穩(wěn)定影響[J]．南方電網(wǎng)技術(shù)，2009，3（1）∶7-11．

[5]張爽，劉寶柱，田蓓，等．±660 kV直流輸電系統(tǒng)故障對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響[J]．寧夏電力，2012（2）∶15-19．

[6]趙畹君．高壓直流輸電工程技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2010．

[7]浙江大學發(fā)電教研組直流輸電教研組．直流輸電[M]．北京：電力工業(yè)出版社，1982．

[8]王茂忠，李林,種芝藝，等．寶雞—德陽±500 kV直流輸電工程極1運行極2調(diào)試的安全技術(shù)措施[J]．電力建設(shè)，2011，32（10）∶78-81．

（本文編輯：龔皓）

Study on the Technical Safety Measures for UHV DC Transmission Project Commissioning

TONG Kai，LU Chengyu，CAI Yaohong，RUAN Lixiang，XUAN Jiazhuo
（State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

AC system and DC system in±800 kV Xiluodu-Jinhua UHV DC transmission project will be put into operation in different stages.During the commissioning of DC system，the safe and stable operation of AC system is guaranteed by the isolation between two systems.In this paper，the interaction between two systems is analyzed and summarized.The technical isolation measures for software and hardware are proposed，which can be further referenced by similar DC projects in future

Binjin DC transmission；systems commissioning；isolation measure

TM733

：B

：1007-1881（2014）12-0001-03

2014-09-22

童凱（1984-），男，浙江金華人，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護試驗研究和直流控制保護調(diào)試相關(guān)工作。