三端直流換流站匯流母線區(qū)順控策略研究

侯譚松 郭天煒 賀強(qiáng)

摘要：祿高肇直流工程是國(guó)內(nèi)首個(gè)將兩端直流改為三端直流的±500 kV直流輸電工程，在原高肇直流工程的接線上并聯(lián)新增的祿勸站，構(gòu)成了LCC三端并聯(lián)的電氣接線結(jié)構(gòu)。高坡站的直流電氣接線與常規(guī)兩端直流換流站有較大區(qū)別，增加了匯流母線區(qū)和極性轉(zhuǎn)換母線區(qū)。目前高坡站匯流母線區(qū)及極性轉(zhuǎn)換母線區(qū)實(shí)際設(shè)計(jì)并投運(yùn)的順控操作有極投入、極退出以及匯流母線狀態(tài)轉(zhuǎn)換、極性轉(zhuǎn)換。現(xiàn)對(duì)上述順控操作過(guò)程進(jìn)行了分析，并結(jié)合南方電網(wǎng)高壓直流系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理規(guī)定，提出了改進(jìn)優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：三端直流;換流站;匯流母線;極性轉(zhuǎn)換;順控優(yōu)化

0 引言

祿高肇三端直流工程（云貴互聯(lián)通道工程）在原高肇直流工程的接線上并聯(lián)新增的祿勸站，構(gòu)成了LCC三端并聯(lián)的電氣接線結(jié)構(gòu)。其中，祿勸站和肇慶站電氣結(jié)構(gòu)與常規(guī)兩端直流換流站完全一致，均包含正、負(fù)兩極及相應(yīng)的直流場(chǎng)開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀等設(shè)備。而高坡站因需具備匯流和送/受端轉(zhuǎn)換功能，故高坡站直流電氣接線與常規(guī)兩端直流換流站有較大區(qū)別，增加了匯流母線區(qū)和極性轉(zhuǎn)換母線區(qū)。目前高坡站的順控操作包括匯流母線區(qū)云南（祿勸）側(cè)、貴州（高坡）側(cè)、廣東（肇慶）側(cè)三側(cè)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，同時(shí)3站均設(shè)計(jì)了極投入、極退出操作命令，高坡站還設(shè)置了極性轉(zhuǎn)換操作（極性正常或者極性反轉(zhuǎn)）命令。

本文介紹了換流站匯流母線區(qū)的順控操作，重點(diǎn)對(duì)順控過(guò)程及其效率和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析研究，指出其存在的不足，并提出了順控優(yōu)化方案。

1 換流站匯流母線區(qū)及極性轉(zhuǎn)換區(qū)簡(jiǎn)介

高坡站匯流母線區(qū)是3個(gè)站的電流交匯點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)3站功率匯集和分配，也是3個(gè)站的電氣隔離點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)三端/兩端運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。高坡站匯流母線區(qū)采用星型結(jié)構(gòu)連接，每站接線側(cè)均有高壓開(kāi)關(guān)（HSS）及刀閘、地刀，通過(guò)分合閘實(shí)現(xiàn)換流站（極）的投入和退出。匯流母線區(qū)包含祿勸側(cè)HSS開(kāi)關(guān)、高坡側(cè)HSS開(kāi)關(guān)和肇慶側(cè)HSS開(kāi)關(guān)及相應(yīng)的刀閘和地刀。祿勸側(cè)HSS開(kāi)關(guān)和肇慶側(cè)HSS開(kāi)關(guān)兩側(cè)均設(shè)置有刀閘和地刀，高坡側(cè)HSS開(kāi)關(guān)僅在一側(cè)設(shè)置刀閘和地刀。高坡站極性轉(zhuǎn)換母線區(qū)用于實(shí)現(xiàn)高坡站功率送出（整流）和受入（逆變）模式的轉(zhuǎn)換功能。祿高肇直流工程為常規(guī)直流工程，采用晶閘管閥。晶閘管閥具有單向?qū)ㄌ匦裕鹘?jīng)晶閘管閥電流的方向無(wú)法改變，高坡站需通過(guò)極性轉(zhuǎn)換母線區(qū)刀閘的連接關(guān)系，改變晶閘管閥的連接方向，來(lái)實(shí)現(xiàn)整流和逆變模式的切換。匯流母線區(qū)及極性轉(zhuǎn)換區(qū)如圖1所示。

高坡站匯流母線區(qū)及極性轉(zhuǎn)換區(qū)的開(kāi)關(guān)、刀閘、地刀設(shè)備編號(hào)及其作用如表1所示。

極性正常時(shí)，合上極母線刀閘05105（05205）將極母線連接至極性轉(zhuǎn)換母線，合上匯流母線刀閘05100（05200）將極性轉(zhuǎn)換母線連接至匯流母線，通過(guò)配置祿高段直流線路（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“線路1”）和高肇段直流線路（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“線路2”）狀態(tài)（即操作HSS1、HSS3開(kāi)關(guān)及其兩側(cè)刀閘、地刀及線路地刀），可以構(gòu)成高坡站直流功率送出的接線方式。極性反轉(zhuǎn)時(shí)，合上極母線刀閘05105A（05205A），將極母線連接至極性轉(zhuǎn)換母線，合上匯流母線刀閘05200（05100），將極性轉(zhuǎn)換母線連接至匯流母線，通過(guò)配置線路1和線路2狀態(tài)，可以構(gòu)成高坡站直流功率受入的接線方式。

05121和05122刀閘屬于大地金屬轉(zhuǎn)換母線刀閘。極性正常時(shí)，若極1（極2）單極運(yùn)行，則應(yīng)合上05122（05121）刀閘，將大地金屬轉(zhuǎn)換母線連接至極性轉(zhuǎn)換母線，并通過(guò)將極匯流母線刀閘05200（05100）連接至對(duì)極直流線路，構(gòu)成金屬回線接線方式;極性反轉(zhuǎn)時(shí)，若極1（極2）單極運(yùn)行，則應(yīng)合上05121（05122）刀閘，將大地金屬轉(zhuǎn)換母線連接至極性轉(zhuǎn)換母線，并通過(guò)將極匯流母線刀閘連接至對(duì)極直流線路，構(gòu)成金屬回線接線方式。

2 匯流母線區(qū)現(xiàn)有順控操作分析

2.1 ? ?匯流母線祿勸側(cè)（肇慶側(cè)）操作

目前高坡站匯流母線區(qū)域的順控操作包括極1（極2）匯流母線高坡側(cè)（祿勸側(cè)/肇慶側(cè)）的4種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，直流站控程序中定義的4種狀態(tài)如表2所示。

根據(jù)南方電網(wǎng)高壓直流系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理規(guī)定，涉及上述開(kāi)關(guān)設(shè)備的有線路1（線路2）的運(yùn)行、冷備用、檢修3種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，以及高坡站（祿勸站/肇慶站）的在線投退，線路1（線路2）的狀態(tài)與匯流母線祿勸側(cè)（肇慶側(cè)）的狀態(tài)對(duì)應(yīng)如表3所示。

如表2、表3所示，根據(jù)直流調(diào)規(guī)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，正常運(yùn)行時(shí)匯流母線祿勸側(cè)（肇慶側(cè)）不存在操作至熱備用狀態(tài)的情況，繼續(xù)保留匯流母線祿勸側(cè)（肇慶側(cè)）熱備用狀態(tài)可能會(huì)增加運(yùn)維人員誤操作的可能性，因此建議取消“匯流母線祿勸側(cè)（肇慶側(cè)）熱備用”操作順控命令。同時(shí)，因?yàn)椤皡R流母線祿勸側(cè)（肇慶側(cè)）接地”操作順控命令僅僅用于對(duì)應(yīng)的HSS開(kāi)關(guān)檢修，實(shí)際運(yùn)行中較少出現(xiàn)，即使出現(xiàn)，點(diǎn)擊順控執(zhí)行和分別合上HSS開(kāi)關(guān)兩側(cè)的地刀的操作效率不相上下，若繼續(xù)保留“匯流母線祿勸側(cè)（肇慶側(cè)）接地”操作順控命令，會(huì)增加運(yùn)行人員誤以為該命令與調(diào)度下發(fā)的“將祿高段（高肇段）直流線路操作到檢修狀態(tài)”一致，而導(dǎo)致誤操作。因此，為了降低運(yùn)行人員誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，提出以下優(yōu)化建議：

（1）將“匯流母線祿勸側(cè)（肇慶側(cè)）連接/停運(yùn)”的順控命令改為“祿高段（高肇段）直流線路運(yùn)行/冷備用”命令，兩者是完全對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此無(wú)需修改軟件邏輯，僅修改人機(jī)界面即可。

（2）取消“匯流母線祿勸側(cè)（肇慶側(cè)）熱備/接地”的順控命令，僅修改人機(jī)界面，無(wú)需修改軟件邏輯。

2.2 ? ?匯流母線高坡側(cè)操作

下面研究高坡站在線投退過(guò)程與匯流母線高坡側(cè)狀態(tài)的關(guān)系。從極控程序可以看出，匯流母線高坡側(cè)的極母線高速開(kāi)關(guān)（0510/0520）及匯流母線刀閘（05100/05200）、極性轉(zhuǎn)換母線地刀（051007/052007）構(gòu)成了匯流母線高坡側(cè)的順控操作命令。順控操作指令（極性正常時(shí)）如圖2所示。