永富直流回送對硯山穩控系統影響研究

陳義宣，何燁，李玲芳，高杉雪

（云南電網有限責任公司電網規劃建設研究中心，云南 昆明 650011）

0 前言

永富直流工程額定直流電壓±500 kV，額定功率3000 MW，起于云南楚雄州永仁縣，止于云南文山州富寧縣。永富直流大量運用了新技術新設備，首次在直流輸電系統中應用直流輸電全送、分送新技術，可實現3000 MW電力全送云南、全送廣西及分送云南和廣西各1500 MW 三種運行方式。隨著文山地區電解鋁不斷投產，滇東南地區的負荷快速增長，計劃安排永富直流回送云南，緩解地區電網主要斷面送電壓力。

文山電網是個弱受端電網，電磁環網復雜，電壓及熱穩定問題突出，目前配有硯山穩控系統，500 kV 紅硯雙回、500 kV 硯富雙回等線路發生N-2 故障，采取相應的切負荷措施。隨著永富直流回送云南，交直流系統相互影響，穩控系統將更加復雜，需對永富直流回送云南對硯山穩控系統影響進行分析。

本文分析了永富直流回送云南，文山地區電網穩定特性變化，研究其對硯山穩控系統影響，提出硯山穩控系統改造方案。

1 硯山穩控系統現狀

硯山穩控系統（如圖1 所示）目前有7 個廠站，其中500 kV 硯山變為控制主站，1 個監測站為220 kV 文山監測站，5 個執行站，分別為500 kV 富寧變、220 kV 魏橋鋁C、220 kV馬塘鋁、220 kV 神火鋁I、220 kV 神火鋁II。

圖1 硯山穩控系統現狀

硯山穩控系統主要用于解決紅河～硯山雙線、硯山～富寧雙線N-2 后的熱穩定或電壓穩定問題；解決硯山主變N-2、富寧主變N-2 熱穩定問題。

2 永富直流回送云南穩定特性變化

500 kV 天星、柳井輸變電工程全部投產后，文山地區通過5 回500 kV 線路（魯天雙線、紅硯雙線、通柳單線）及2 回220 kV 線路（文南雙線）與主網聯系。永富直流回送云南后，魯天雙線N-2、紅硯雙線N-2、硯富雙線N-2 穩定情況可以看出，永富直流回送雖然減輕了文山相關交流斷面功率，但電壓穩定問題依然突出，對提高地區電壓穩定水平有限。主要因為交流線路發生故障后，在暫態低電壓的過程中，直流回送量大大減小，如圖2 所示。

圖2 暫態低電壓的過程中永富直流功率變化曲線

因此，文山電網電壓穩定性及切負荷量大小與直流運行回送量及直流的運行狀態弱相關（基本無影響），與文山地區負荷強相關，而文山地區負荷可通過式（1）計算得到：

其中交流斷面功率P交=魯→天雙線+紅→硯雙線+通→柳單線+南→文雙線7 回斷面有功潮流；

永富直流回送功率P直=富→硯雙線有功+富→柳單線有功+富寧4 臺主變下網有功。

因此硯山穩控系統與永富直流穩控系統可解耦，兩者無須進行信息交互。

3 硯山穩控系統改造

硯山穩控系統除了應適應表1 的穩定特性變化外，由于硯山～富寧線路N-2（柳井投產后，柳井～富寧檢修時），直流無法穩定運行，需配置最后斷路器保護及采用電氣量作為主判據。

3.1 配置最后斷路器保護

柳井投產后，柳井～富寧檢修時，當發生硯山～富寧線路N-2 故障，富寧側的有效短路比僅為1.7，為極弱系統，直流不能穩定運行。

因此，為適應永富直流回送，有效保護直流設備的正常運行，需在富寧站（改造）和硯山站（改造）配置最后斷路器保護裝置，當硯山～富寧雙線發生N-2 故障，主動閉鎖永富直流。

若硯山斷路器裝置判出硯山～富寧雙回線路硯山側500 kV 最后斷路器跳閘，則向富寧站最后斷路器裝置發送閉鎖云南側直流命令，富寧斷路器裝置綜合判斷后再發送閉鎖信息給富寧換流站直流控保系統，通過富寧換流站直流控保系統最終閉鎖直流。具體如圖3 所示。

圖3 富寧換流站最后斷路器與直流控保接口圖

3.2 采用開關量作為無故障跳閘主判據

神火鋁I 和神火鋁II 全部達產后，500 kV富寧變最大下網負荷將超過1800 MW，若永富直流回送量與富寧變下網功率基本相等，則硯山～富寧雙線有功潮流基本為零。此時若發生硯山～富寧N-2 故障，由于永富直流無法穩定運行，需主動閉鎖，永富直流閉鎖后，潮流轉移至220 kV 硯山～松林坡等斷面，存在電壓穩定及熱穩定問題，需聯切神火鋁負荷。

目前，基于電氣量的無故障跳閘判據主要是根據跳閘前后的有功、電流等電氣量變化進行判別。若故障前線路有功在零功率附近，由于無故障跳閘后線路有功、電流等電氣量變化不明顯，穩控裝置將無法準確判出線路跳閘，裝置將拒動。

因此，針對硯山～富寧雙線低功率發生故障仍有電壓穩定問題等情況，需采用開關量作為無故障跳閘主判據，開關量判線路跳閘需滿足3 個條件：

1）邊或中開關至少有A、B、C 一相以上變位；

2）邊、中開關均停運（故障前至少有一個開關為運行）：即由運行→停運；

3）線路有功絕對值大小低于投運功率定值（防誤）。

具體邏輯框圖如圖4 所示。

圖4 開關量無故障跳閘判據邏輯框圖

4 結束語

永富直流回送，減輕了文山地區電網相關斷面潮流，有利于緩解紅河～硯山等線路N-2后的熱穩定問題，但電壓穩定問題依然突出，仍需采取切負荷措施。文山電網電壓穩定性及切負荷量大小與直流運行回送量及直流的運行狀態弱相關，與文山地區負荷強相關，硯山穩控系統與永富直流穩控系統可解耦。

永富直流回送后，根據電網穩定特性變化，需對硯山穩控系統進行改造；在硯山、富寧配置最后斷路器保護裝置；采用開關量作為硯山～富寧線路無故障跳閘主判據，以提高文山地區電網穩定水平。