云广特高压孤岛运行方式下单极闭锁性能试验分析.pdf

第４２卷第７期２０１４年４月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶＯ１．４２ＮＯ．７Ａｐｔ．１，２０１４云广特高压孤岛运行方式下单极闭锁性能试验分析余荣兴，刘茂涛（中国南方电网超高压输电公司广州局，广东广州５１０４０５）摘要：２Ｏ１３年５月２６日，为进一步验证云广特高压孤岛状态下的电压、频率控制策略，开展了孤岛方式下的单极闭锁性能试验。试验表明，孤岛系统出现单极闭锁后，机组发电功率和直流输送功率能协调控制，并恢复稳态。但整流站直流站控系统无功控制模式若为定无功功率控制模式，将导致孤岛系统交流电压控制失败，电压长期越限，引发交流滤波器过负荷跳闸，导致双极相继闭锁。试验结论为，云广特高压孤岛方式下，禁止整流站直流站控无功控制模式选择为定无功功率控制模式，同时有必要进一步开展后续试验，对当前孤岛系统交流电压控制策略是否足够安全可靠进行验证。关键词：特高压；孤岛运行；单极；闭锁试验；过电压；控制模式ＭｏｎｏｐｏｌｅＥＳＯＦｔｅｓｔｏｆＹｕｎ－ＧｕａｎｇＵＨＶＤＣｕｎｄｅｒｉｓｌａｎｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎ—ＹＵＲｏｎｇｘｉｎｇ，ＬＩＵＭａｏ－ｔａｎ（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＢｕｒｅａｕ，ＣＳＧＥＨＶＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｍｐａｎｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０４０５，Ｃｈｉｎａ）—Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＯｎＭａｙ２６，２０１３，ｍｏｎｏｐｏｌｅＥＳＯＦｔｅｓｔｏｆＹｕｎＧｕａｎｇＵＨＶＤＣｕｎｄｅｒｉｓｌａｎｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｓｈｏｗｓｄｕｒｉｎｇｉｓｌａｎｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｗｈｅｎｍｏｎｏｐｏｌｅＥＳＯＦｈａｐｐｅｎｅｄ，ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｐｏｗｅｒａｎｄＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｏｗｅｒｃａｎｒｅｓｔｏｒｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅ．Ｂｕｔ，ｉｆｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｏｆＤＣｓｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏＱ－ｍｏｄｅ，ＡＣｖｏｌｔａｇｅｍａｙｅｘｃｅｅｄｓａｆｅｒａｎｇｅｆｏｒａｌｏｎｇｔｉｍｅ，ａｎｄｔｈｅＡＣｆｉｌｔｅｒｏｆｒｅｃｔｉｆｉｅｒｍａｙｔｒｉｐｂｙｏｖｅｒｌｏａｄ，ｗｈｉｃｈａｔｌａｓｔｃａｕｓｅｓＦＡＳＯＦｏｆａｎｏｔｈｅｒｒｕｎｎｉｎｇｐｏｌｅ．ＩｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｗｈｅｎＹｕｎ・Ｇｕａｎｇ—ＵＨＶＤＣｉｓｕｎｄｅｒｉｓｌａｎｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ＱｍｏｄｅｉｓｆｏｒｂｉｄｄｅｎａｎｄｏｔｈｅｒｔｅｓｔｓａｌｅｎｅｃｅｓｓａｒｙｆｏｒｍａｋｉｎｇｓｕｒｅｔｈｅＡＣｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃｓｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｉｓｌａｎｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｓｓａｆｅｅｎｏｕｇｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＵＨＶＤＣ；ｉｓｌａｎｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｍｏｎｏｐｏｌｅ；ＥＳＯＦｔｅｓｔ；ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ；ｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅ中图分类号：ＴＭ７３２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４．３４１５（２０１４）０７．０１４６．０４０引言￣８００ｋＶ云广特高压直流工程额定电压＋８００ｋＶ，额定输送容量５０００Ｍｗ，是世界上首个特高压直流输电工程。孤岛运行方式是＋８００ｋＶ云广特高压直流工程设计的正常运行方式之一，采用楚雄侧孤岛方式运行，可以降低云广特高压双极闭锁等故障对云南电网的冲击０－５１。孤岛运行方式下，送端电网薄弱，一旦发生单极或双极闭锁，由于换流站大量无功补偿设备和发电机带空载长线路，会导致孤岛系统交流电压急剧升高，若控制不当将导致严…重的电网和设备事故Ｌ６。２０１３年５月２６日，云广特高压直流系统开展“”孤岛调试补充试验中的单极闭锁性能试验项目，试验内容为，系统进入楚雄侧孤岛运行方式，双极输送功率达到４９００ＭＷ后，在楚雄站极１直流保护系统１模拟直流低电压保护（２７ＤＣ）动作，检验孤岛系统电压、频率等是否能及时恢复至安全稳定水平。试验结果为：在楚雄站极１直流保护系统１模拟直流低电压保护（２７ＤＣ）动作后，极ｌ双阀组正确ＥＳＯＦ，极１闭锁大约４Ｓ后，楚雄站所有在运行状态的交流滤波器，过流保护相继动作，交流滤波器全部切除，极２因无滤波器运行而启动ＦＡＳＯＦ逻辑，表明单极闭锁后孤岛系统稳定控制失败。１试验过程中的功率控制极１闭锁后，云广直流系统的频率控制功能（ＦＬＣ）和发电厂的自动发电控制（ＡＧＣ）功能协调作用，逐步调整发电机组发电功率和楚穗直流输送功率至稳定范围。楚穗直流功率参考值仍然为４９００ＭＷ，极２过负荷运行，先启动３Ｓ过负荷Ｓ．ＯＶＥＲＬＯＡＤ，后启动小时过负荷Ｈ．ＯＶＥＲＬＯＡＤ，图Ｉ第一条虚线为极１闭锁时刻，也即大约极２的电力系统保护与控制表１整流侧直流站控系统防止交流场电压严重越限而设置的滤波器控制策略表Ｔａｂｌｅ１ＣｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃｓｏｆＤＣＳＣｔｏａｖｏｉｄｈｕｇｅｅｘｃｅｅｄｉｎｇｏｆＡＣｖｏｌｔａｇｅｉｎｒｅｃｔｉｆｉｅｒｓｔａｔｉｏｎ试验过程中，交流场电压仅满足整流站直流站控系统过压切除交流滤波器逻辑１，即交流电压仅满足大于５８８ｋＶ的判据条件，在此逻辑下直流站控系统陆续切除４小组交流滤波器，楚雄站交流电压开始阶跃式下降，并保持在大约５８０～５９０ｋＶ之间。值得注意的是，虽然试验过程中直流站控系统测得的无功交换也已经越限，但由于直流站控逻辑中无功越限切交流滤波器，其无功越限延时要达到１０Ｓ才会出口，而图２中切除滤波器延时大约只有流场电压超过５８８ｋＶ，而不是由于系统无功越限。极２的３Ｓ过负荷结束，小时过负荷开始，直流功率输送能力从１．２５ｐｕ降为１．１ｐｕ，无功需求再次突然减少，楚雄站交流电压再次跃升至６２４ｋＶ左右。３试验过程中的无功和交流滤波器控制试验过程中，直流站控对无功和交流滤波器的控制与当前逻辑是完全吻合的。图３为试验过程中１Ｓ，因此，当时直流站控切除交流滤波器是由于交楚雄站无功交换和滤波器控制命令录波图。父况咀雎、／一—］一ｆ∞≮∞∞∞∞∞蟹｛ｊ《戡＃靛ｌ㈣搿蟛舔辨静∽∞瓣鹫㈣氍猫Ｅ瓣蛰赣蕊嚣蕊魏甄饕瓣蛳瓣辫搿臻爵穗＃赫赫魏糍黼簿辫《蘸蠹｝∞∞濑黜褥｛秘濑＃ｅｃ藏＃§∞搿《ｌｌｌ×ａ１Ｐｃ０』｜＿＿＿＿＿＿一直流系统无功交换值¨ｆ—ｒＬＪ＿＿＿］■厂～∞∞∞ｉｉ！ｌｌ｛ｌｌｉ嚣！。ｅ女ｌ《ｌ＃《％㈣黜女０㈣ｉ￥ＬＪ一：ｃ※∞棼ｉ罄ｉｉｌ∞８Ｉ黜｛０＃ｉ∞∞｝０ｉｌ簦０ｌ黼；瓣！《鳇萎《麓ｆ赫＃；８勰￥８辑！。８㈣黜ｆ黼瓣ｌ州｝１ｎ∞｝一ｔ０直流站控切滤波器命令Ｉ－＿■●■■●ｓｌ∞∞媾｝｝糍群｝辩ｌ糍。辩ｌ群｝瓣ｌ群ｌ撵｝§臻《｝ｉｉ０辫爨群辩曩藏藕嚣避群箍鏊｝躲群｝｝爨ｌ搿§≈格§辩辫＃自辩｝ｌ群。ｌ糕姆￡ｎ１ｍＡｎＩ单组滤波：￣（５６２ＡＣＦ）提供的无功计一——————ｒＬ～——————————————＿，一算值ｊｊ图３试验过程中楚雄站无功交换和滤波器控制命令录波图Ｆｉｇ．３ＲｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｅｘｃｈａｎｇｅｏｆＤＣｓｙｓｔｅｍａｎｄＡＣＦｃｏｎｔｒｏｌｃｏｍｍａｎｄ从图３可以看出，试验中首先经历了电压越限（大于５８８ｋＶ），延时１Ｓ陆续切除４组交流滤波器的阶段，此阶段系统提供无功始终越限，但由于未达到无功越限１０Ｓ的延时，直流站控未发出由于无功越限切除交流滤波器的命令。极２的３Ｓ过负荷延时达到以后，交流电压再次陡增，延时１Ｓ后直流站控系统再次发出切除交流滤波器的命令，但由于当时交流滤波器小组保护的过流保护定值已达到，全站所有交流滤波器已全部切除，极２处于无交流滤波器运行状态，同时，由于所有Ａ／Ｂ型滤波器均处于５ｍｉｎ放电时间内，无备用Ａ／Ｂ型滤波器可以投入运行，２Ｓ后极２启动ＦＡＳＯＦ。暂态故障录波图显示试验时在投入状态的５６２交流滤波器，随着交流电压的跃升，其计算无功从正常运行时的１９０Ｍｖａｒ不断跃升至跳闸前的２９０Ｍｖａｒ，过负荷水平达到１５２％。４结论相比于以往孤岛方式下的双极闭锁试验，本次单极闭锁试验过程中，楚雄换流站交流过电压水平余荣兴，等云广特高压孤岛运行方式下单极闭锁性能试验分析．．１４９．．其实不是很高，最大值仅６２０ｋＶ，但由于楚雄站无—功控制模式不是设定为Ｕｍｏｄｅ，而是设定为正常联网运行时的Ｑ．ｍｏｄｅ，导致直流站控并没有根据楚雄站交流场的电压来控制滤波器的投退，楚雄站交流场电压较长时间大幅越限，最终全站所有交流滤波器由于长期过载而跳闸。试验说明孤岛方式下，—楚雄站若无功控制采用Ｑｍｏｄｅ，将存在无法有效控制孤岛系统交流电压的风险。—另外，由于无功控制Ｕｍｏｄｅ方式下，电压越限后也需要５ｓ的延时才开始切除交流滤波器，建—议进一步开展楚雄站无功控制为Ｕｍｏｄｅ模式下的单极闭锁性能试验，以进一步检验交流滤波器过流保护与直流站控系统无功／电压控制的配合逻辑，保证孤岛方式下单极闭锁时孤岛系统交流电压能够恢复至正常范围。参考文献［１］罗磊，盛琰，王清坚，等．特高压直流输电系统顺序控制的研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１１，３９（２３）：３０．３３．ＬＵＯＬｅｉ，ＳＨＥＮＧＹａｎ，ＷＡＮＧＱｉｎｇ－ｊｉａｎ，ｅｔａ１．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｉｎＵＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ—ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（２３）：３０３３．［２］霍鹏飞，王国功，刘敏，等．向上±８００ｋＶ特高压直流输电工程的直流保护闭锁策略［Ｊ１．电力系统保护与控制，２０１１，３９（９）：１３７－１３９．——ＨＵＯＰｅｎｇｆｅｉ，ＷＡＮＧＧｕｏｇｏｎｇ，ＬＩＵＭｉｎ，ｅｔａ１．ＴｈｅＤＣｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｌｏｃｋｓｔｒａｔｅｇｙｉｎＸｉａｎｇｊｉａｂａ－Ｓｈａｎｇｈａｉ＋８００ｋＶＵＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ—ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（９）：１３７１３９．［３］张爱玲，姚致清，涂仁川Ｉ，等．云广特高压直流输电工程站控系统的设计缺陷及改进分析［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１１，３９（４）：１１７－１２３．ＺＨＡＮＧＡｉ－ｌｉｎｇ，ＹＡＯＺｈｉ－ｑｉｎｇ，ＴＵＲｅｎ－ｃｈｕａｎ，ｅｔａ１．ＤｅｓｉｇｎｌｉｍｉｔａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｓｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｎＹｎｎｇｕａｎｇＵＨＶＤＣｐｒｏｊｅｃｔ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ—ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３９（４）：１１７１２３．［４］李召兄，文俊，徐超，等．特高压同塔双回输电线路的潜供电流［Ｊ］．电工技术学报，２０１０，２５（１１）：１４８．１５４．ＬＩＺｈａｏ－ｘｉｏｎｇ，ＷＥＮＪｕｎ，ＸＵＣｈａｏ，ｅｔａ１．Ｓｅｃｏｎｄａｒｙａｒｃ—ｃｕｒｒｅｎｔｏｆＵＨＶｄｏｕｂｌｅｃｉｒｃｕｉｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１０，２５（１１１：１４８－１５４．［５］王建宁，宣白云．变压器绝缘纸板及出线装置等成型绝缘件国产化现状及展望［Ｊ］．电工技术学报，２０１１，—２６５）：１９２１９８．—ＷＡＮＧＪｉａｎ－ｎｉｎｇ，ＸＵＡＮＢａｉｙｕｎ．Ｄｏｍｅｓｔｉｃｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｐｒｅｓｓｂｏａｒｄｓａｎｄｏｕｔｌｅｔｄｅｖｉｃｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ—Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１１，２６（５）：１９２１９８．［６］赵书强，李勇，王春丽．基于可信性理论的输电网规划方法【ＪＪ。电工技术学报，２０１１，２６（６）：１６６．１７１．—ＺＨＡＯＳｈｕｑｉａｎｇ，ＬＩＹｏｎｇ，ＷＡＮＧＣｈｕｎ－ｌｉ．Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｅｘｐａｎｓｉｏｎｐｌａｎｎｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｃｒｅｄｉｂｉｌｉｔｙｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１１，２６（６）：１６６－１７１．［７］贾旭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