三端直流输电系统一送二方式下解锁与极投入时序研究.pdf

三端直流输电系统一送二方式下解锁与极投入时序研究李兵,方睿,叶露(中国南方电网超高压输电公司贵阳局,贵州 贵阳 )摘要:三端直流输电系统一送二方式下解锁和极投入过程中,整流站和任一逆变站解锁后,系统直流偏置电压会对第三站的解锁过程产生影响.基于工程案例,分析直流偏置电压导致第三站解锁不成功的原因,研究解锁时序,提出解决方案,并进行仿真分析论证.关键词:三端直流输电;解锁;极投入;直流偏置电压;时序中图分类号:TM D O I:/j c n k i d g j s S t u d yo nD e b l o c ka n dO n l i n eP o l e I n p u tT i m i n gS e q u e n c eo fT h r e e t e r m i n a lD CS y s t e mi nO n e f e e d t w oM o d eL IB i n g,F AN GR u i,Y EL u(EHVT r a n s m i s s i o nC o m p a n y,G u i y a n gB u r e a uo fC h i n aS o u t h e r nP o w e rG r i dC o,L t d,G u i y a n g ,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h ep r o c e s so fd e b l o c ka n do n l i n ep o l e i n p u to f t h et h r e e t e r m i n a lD Ct r a n s m i s s i o ns y s t e mi no n e f e e d t w om o d e,t h eD Cb i a sv o l t a g eo f t h e s y s t e mw i l l a f f e c t t h ed e b l o c kp r o c e s so f t h e t h i r ds t a t i o na f t e r t h e r e c t i f y i n gs t a t i o na n da n y i n v e r t e r s t a t i o na r ed e b l o c k e d B a s e do ne n g i n e e r i n g c a s e s,t h i s p a p e r a n a l y z e s t h e r e a s o n s f o r t h e f a i l u r e o f d e b l o c k i n gt h e t h i r ds t a t i o nc a u s e db yD Cb i a sv o l t a g e T h eu n l o c kt i m i n g i s s t u d i e d,s o l u t i o n s a r ep r o p o s e d,a n ds i m u l a t i o na n a l y s i si sc a r r i e do u t K e yw o r d s:t h r e e t e r m i n a lD Ct r a n s m i s s i o ns y s t e m;d e b l o c k;o n l i n ep o l e i n p u t;D Cb i a sv o l t a g e;t i m i n gs e q u e n c e收稿日期:作者简介:李兵(),从事高压直流换流站运行管理工作.引言并联接线方式是多端直流输电系统的一种合适的接线方式,现在已建成的多端直流输电系统也都采用这种接线方式.并联接线方式下,如不考虑线路压降,各换流站换流阀两端直流电压相同,系统处于运行状态时,接入的换流站无论是否解锁运行均承受直流偏置电压.云贵互联工程是 k V三端直流工程,采用典型的L C C三端并联电气接线.该工程在某次调试试运行时,一送二方式下,整流站和其中一逆变站先解锁运行,而另一逆变站解锁过程中因受直流偏置电压影响而解锁不成功.本文通过分析直流偏置电压作用下换流阀解锁不成功原因,研究解锁时序存在的问题,提出优化解锁时序方案,同时对极投入时序进行研究,优化控制逻辑.直流偏置电压一送二方式下,三端直流输电系统电气接线如图所示,换流站A为整流站,换流站B和换流站C为逆变站,H S S为直流高速断路器.图三端直流输电系统电气接线示意图高压直流输电系统的解锁启动是整流侧换流器和逆变侧换流站相互作用的过程,解锁启动过程中整流侧换流器钳制和维持电压,起建立直流电压的主导作用.三端直流输电系统并联接线一送二方式下,H S S、H S S、H S S 均在合位,整流站解锁后,逆变站换流阀上承受交流系统电压叠加直流电压,直流电压会对交流电压产生偏置作用,称为直流偏置电压.解锁不成功原因分析云贵互联工程(禄高肇直流)是国内首个 k V三端直流工程,其禄劝、高坡、肇庆分别对应图中换流系统解决方案电工技术 站A、换流站B、换流站C.在某次调试试运行过程中,换流站B解锁前发生跳闸,解锁不成功.通过录波文件分析当时运行工况,解锁前,换流站B单换流阀承受交流相电压峰值UV k V p e a k.换流站B作为主站下发解锁命令,换流站A、C解锁后,直流电压建立,此时换流站B的阀控触发脉冲还未使能,其换流阀处于闭锁状态,相当于外加 k V直流偏置电压,分配到个单阀,Ud k V d c.该工况下单换流阀上电压为交流相电压与直流偏置电压的叠加,单换流阀由 个晶闸管单元组成,不考虑不均匀系数影响,晶闸管级负向峰值为:V()/k V考虑交流不均匀系数 ,直流不均匀系数 ,最终计算晶闸管级负向电压最小值V m i n k V,接近T VM板最小负向电压检测值 V.再考虑阀间电压分布不均匀系数及实际工程的测量误差,部分T VM板不能发出正常回检信号,超过冗余值,导致阀无回检越限跳闸.解锁时序研究通过上述分析,发现直流偏置电压的产生及持续时间与三站解锁时序有关.三端直流解锁时序最初设计时,参考两端直流的解锁逻辑,整流站收到主站解锁命令和其中一个逆变站的脉冲使能信号后直接解锁,令一逆变站避开暂态过程,延迟s解锁,时序如图所示,其过程R T D S仿真结果如图所示,在s延时过程中,换流站B的换流阀将承受约 k V的直流偏置电压,可能导致跳闸.图常规三端直流一送二方式解锁时序示意图图常规时序解锁过程R T D S仿真结果为避免直流偏置电压导致跳闸,考虑将两个逆变站视为一个整体,整流站收到两个脉冲使能信号后才能解锁,直流电压随后建立,时序如图所示,其过程R T D S仿真结果如图所示,换流站B、C先释放脉冲,此时不会建立电压、电流,换流站A收到两站使能信号后释放脉冲,三站直流电压、电流快速建立,三站解锁成功.在三站脉冲均释放前,直流母线上不会产生直流电压,符合预期效果.图优化后一送二方式解锁时序示意图图优化时序后解锁过程R T D S仿真结果极投入时序优化三端直流输电系统运行方式灵活,具备第三站极在线投入的功能.一送二模式时,先将待投入站运行至闭锁状态,另外两站移相,合对应的H S S开关,检测到H S S开关合位后,两站取消移相,恢复功率,投入站延时 m s释放触发脉冲解锁.以换流站B在线投入为例,换流站A移相,合H S S 开关,收到H S S合位信号后,取消移相,换流站A、C重启,建立直流电压、电流,换流站B延时 m s以控电流模式解锁,时序如图所示.图一送二方式换流站B投入时序示意图该控制策略下,换流站B解锁前 m s,直流母线已建立直流电压,换流阀上会承受直流偏置电压,可能导致无回检越限跳闸,投入过程R T D S仿真结果如图所示.根据解锁过程分析,优化解锁时序可以消除直流偏置电压影响.同理,将极投入策略进行优化,待投入站收到H S S合位信号后直接解锁,取消 m s延时,整流站收到两站的脉冲使能信号后才能取消移相,执行重启,恢复电压、电 流,优 化 后 的 投 入 时 序 如 图所 示,其 过 程R T D S仿真结果如图所示.电工技术系统解决方案图一送二方式换流站B投入过程仿真结果图优化后极投入时序示意图从仿真结果可以看出,极投入命令下达后,换流站A移相,相应H S S开关合闸后,换流站B即释放脉冲,换流站A收到使能信号后取消移相,直流电压、电流重新建立.换流站B释放脉冲前,极母线上无直流电压,符合预期效果.结语本文从三端高压直流输电系统典型并联L C C电气接图优化时序后极投入过程R T D S仿真结果线特点分析了直流偏置电压产生的原理,结合工程实践中一起解锁不成功案例,探讨了直流偏置电压对换流阀解锁启动过程的影响,进一步研究从三站解锁时序入手,消除直流偏置电压的措施,提出了可行性方案.同时,基于相同的原理,分析了三端直流输电系统第三站在线投退控制策略,提出时序优化方案,通过仿真论证了优化效果.参考文献 邓珂琳高压直流分断技术在多端高压直流输电系统中的应用研究D北京:北京交通大学,李兵石永立王秋阳,等云贵互联工程高坡换流站直流滤波器改造研究J电工技术,():李志平,洪潮,靳巩磊,等高压直流换流器解锁启动原理及工程验证J南方电网技术,():侯谭松,郭天炜,贺强三端直流换流站汇流母线区顺控策略研究J机电信息,():(上接第 页)率需求,该分析方法的工作效率较常见的分析方法有明显提升.虽然本文在调度防误操作拓扑分析的研究上有一些成果,但是还有进步的空间,例如调度操作票的格式和数据属性不符合常用格式,或者调度数据缺乏完整性等问题.在后续研究中,将针对以上问题展开更深层次的研究,从根本上解决问题,完善电网防误操作分析内容.参考文献 史玉良,张坤,荣以平,等智能电网系统中费控服务的优化调度研究J计算机学报,():余文辉,尹立彬,梁耀文雾计算在智能电网需求调度中的应用J计算机工程与设计,():郑逸凡,周赣,傅萌,等基于图形处理器加速的电网全网拓扑分析算法J电力自动化设备,():张亮,屈刚,李慧星,等智能电网电力监控系统网络安全态势感知平台关键技术研究及应用J上海交通大学学报,(S):王永明智能电网调度控制系统的二次设备防误技术J电力系统自动化,():肖彦娟,丁坚勇基于故障树的电气主接线可靠性及薄弱环节分析J电测与仪表,():唐鹤,陈锦荣考虑线路运行状态的智能电网调度自适应控制研究J电网与清洁能源,():系统解决方案电工技术