受端分層接入的特高壓直流系統(tǒng)無功控制策略分析

郝文斌，張振華，單浩東，張 楷

（國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟(jì)南 250118）

0 引言

特高壓廣固換流站無功控制在直流站控中，邏輯上相互獨(dú)立。兩個(gè)交流系統(tǒng)無功單元的投切動作是異步的，伴隨每次濾波器的投切，對另一交流系統(tǒng)的電壓可能會產(chǎn)生一定的擾動，考慮到兩個(gè)交流電網(wǎng)電氣上相距不遠(yuǎn)，很可能會存在一些相互耦合影響。需要根據(jù)詳細(xì)的系統(tǒng)等值，進(jìn)一步研究兩個(gè)交流電網(wǎng)無功控制之間的相互影響。

1 無功控制概述

500 kV和1 000 kV電網(wǎng)分別配置無功控制，無功控制功能在極控中實(shí)現(xiàn)，分為兩個(gè)應(yīng)用，分別控制500 kV和1 000 kV交流電網(wǎng)的無功平衡。兩個(gè)無功控制應(yīng)用功能上類似，彼此獨(dú)立，有各自的控制對象和控制邏輯。

為了控制與換流器系統(tǒng)、交流系統(tǒng)的無功交換和控制交流母線電壓，無功功率控制（RPC）會投切交流濾波器／并聯(lián)電容器組，來實(shí)現(xiàn)以下功能：滿足換流器消耗無功需要，使直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)交換的無功為設(shè)定值；滿足諧波濾波要求，使直流系統(tǒng)注入交流的諧波在允許范圍內(nèi)；控制交流電壓在設(shè)定值［1］。

2 無功控制分析

2.1 無功控制功能優(yōu)先級

RPC的各項(xiàng)功能具有不同的優(yōu)先級，如表1所示。無功控制各模塊的優(yōu)先級關(guān)系，如圖1所示。

根據(jù)所選子功能的優(yōu)先級，RPC將協(xié)調(diào)各子功能的投切操作，以滿足投切邏輯。優(yōu)先級1具有最高級別，某一優(yōu)先級的投切操作僅在完成投切操作后，且不與更高的優(yōu)先級限制條件沖突時(shí)才發(fā)出。過壓快切OVER VOLTAGE CONTROL為新增功能，其基礎(chǔ)段的實(shí)現(xiàn)方式為Umax控制，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段在無功控制未投入時(shí)也能切除濾波器，控制交流電壓在參考范圍。 U／Q控制功能不能同時(shí)有效［2］。

表1 無功控制優(yōu)先級

圖1 無功控制功能

2.2 無功控制子功能

過壓快切功能，檢測到母線電壓超過一定值，按照相應(yīng)的策略切除濾波器，以降低母線電壓。500 kV和1 000 kV無功控制分別監(jiān)視各自母線電壓水平，過壓快切時(shí)，切除的是對應(yīng)電網(wǎng)的交流濾波器。

2.2.1 過壓快切特點(diǎn)

過壓快切基礎(chǔ)段功能（Umax）特點(diǎn)：在無功控制投入時(shí)有效；在無功控制手、自動模式下均有效；需滿足ABS允許切除條件；隔離濾波器時(shí)需判斷下一組切除 （切除提前判斷出的下一組投切的濾波器）；只切除濾波器，跳開濾波器開關(guān)后鎖定開關(guān)。

過壓快切Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段功能特點(diǎn)：優(yōu)先級是最高；在無功控制投入退出時(shí)均有效；隔離濾波器時(shí)不判斷下一組切除（同類型切除從1A開始按編號次序依次切除）；濾波器隔離類型為，如果SC數(shù)量滿足，則先切除SC；如果SC可切數(shù)量不滿足，在達(dá)到當(dāng)前功率下的 ABS前，則判斷依次切第 A／B／C（500 kV）類型；達(dá)到當(dāng)前功率下ABS后，最小功率下ABS前，按濾波器切順序類型切除；只切除濾波器，過壓快切跳開交流濾波器開關(guān)后，鎖定開關(guān)［3］。

2.2.2 過壓快切動作策略

表2 過壓快切動作策略［2］

判斷條件 動作策略 其他保護(hù)配合Ⅱ段1.2 p u＜U ac≤1.3 p u，6 3 0 k V＜U ac500≤6 8 2.5 k V，1 2 6 0 k V＜U ac1000≤1 3 6 5 k V 5 0 0 k V:每隔1 s切除3小組交流濾波器。1 0 0 0 k V:每隔1 s切除2小組交流濾波器。先切到當(dāng)前功率下的絕對最小濾波器組數(shù)，若判斷動作條件仍滿足，繼續(xù)切，直到最小功率下的絕對最小濾波器。鎖定切除的濾波器和投入低抗的開關(guān)最終由交流濾波器母線過電壓保護(hù)動作Ⅲ段1.3 p u＜U ac 6 8 2.5 k V＜U ac 5 0 0 1 3 6 5 k V＜U ac1000 5 0 0 k V:每隔2 5 0 m s切除3小組交流濾波器。1 0 0 0 k V:每隔2 5 0 m s切除2小組交流濾波器。先切到當(dāng)前功率下的絕對最小濾波器組數(shù)，若判斷動作條件仍滿足，繼續(xù)切，直到最小功率下的絕對最小濾波器。鎖定切除的濾波器和投入低抗的開關(guān)最終由交流濾波器母線過電壓保護(hù)／換流變過壓保護(hù)動作

廣固站500 kV交流電壓基準(zhǔn)值為525 kV，1 000 kV交流電壓基準(zhǔn)值為1 050 kV，交流過電壓控制僅切除交流濾波器至絕對最小濾波器。過壓快切動作策略如表2所示，具體功能如下。

1）基礎(chǔ)段：最高穩(wěn)態(tài)電壓＜Uac＜1.1 pu 時(shí)，每隔3 s切除1小組交流濾波器，直到當(dāng)前功率下的絕對最小濾波器。調(diào)度部門應(yīng)盡快將交流系統(tǒng)電壓控制在最高穩(wěn)態(tài)電壓范圍內(nèi)，以防在此期間再次發(fā)生故障，造成換流站設(shè)備損壞。此基礎(chǔ)段的實(shí)現(xiàn)方式為Umax功能。

2）Ⅰ段：1.1 pu＜Uac≤1.2 pu 時(shí)，500 kV 交流濾波器每隔8 s切除3小組（1 000 kV切2小組）交流濾波器，達(dá)到當(dāng)前功率的絕對最小濾波器后，如果過電壓定值依然滿足，則每隔8 s切除3小組（1 000 kV切2小組）交流濾波器直到最小功率下的絕對最小濾波器。當(dāng)前功率絕對最小濾波器不滿足會同時(shí)導(dǎo)致功率回降。

3）Ⅱ段：1.2 pu＜Uac≤1.3 pu 時(shí)，每隔 1 s 切除 3小組（1 000 kV切2小組）交流濾波器，達(dá)到當(dāng)前功率的絕對最小濾波器后，如果過電壓定值依然滿足，則每隔1 s切除3小組（1 000 kV切2小組）交流濾波器直到最小功率下的絕對最小濾波器。

4）Ⅲ段：1.3 pu＜Uac時(shí)，每隔 250 ms切除 3 小組（1 000 kV切2小組）交流濾波器，達(dá)到當(dāng)前功率的絕對最小濾波器后，如果過電壓定值依然滿足，則每隔250 ms切除3小組（1 000 kV切2小組）交流濾波器直到最小功率下的絕對最小濾波器，最終由交流濾波器過電壓保護(hù)或換流變過電壓保護(hù)動作。

交流濾波器過電壓控制切除濾波器的過程中，在達(dá)到當(dāng)前功率的絕對最小濾波器或最小功率下的絕對最小濾波器前，若某一輪次待切交流濾波器不足3小組（1 000 kV切2小組）時(shí)，則切除濾波器的小組數(shù)可根據(jù)實(shí)際投入的交流濾波器數(shù)量設(shè)為2、1組（1 000 kV 可設(shè) 1 小組）［4］。

3 結(jié)語

受端分層接入的特高壓直流輸電工程的無功控制策略與常規(guī)直流存在差異，差異體現(xiàn)在定值整定和控制策略上。但是受端500 kV交流網(wǎng)與1 000 kV交流網(wǎng)可能存在相互耦合的影響，無功控制策略還需在工程中進(jìn)一步驗(yàn)證和改進(jìn)，為以后工程提供研究基礎(chǔ)。