金华换流站功率回降与安稳控制策略配合分析

王永胜

（国网浙江省电力公司检修公司，浙江 武义 321200）

金华换流站功率回降与安稳控制策略配合分析

王永胜

（国网浙江省电力公司检修公司，浙江 武义 321200）

金华换流站安稳控制系统是复奉-宾金直流安全稳定控制系统的重要组成部分，是保证复奉直流、宾金直流以及特高压互联电网安全稳定运行的重要设备之一。分析了特高压宾金直流受端500 kV安全稳定控制装置、直流功率回降装置的通道配置、运行方式和稳定控制策略，对引起直流功率回降的保护策略进行了归纳，并详细分析了其与宾金直流安稳系统的配合和执行流程，为进行快速事故处理提供了重要依据。

安全稳定；控制系统；切机装置；直流功率回降；控制策略

特高压直流输电具有输送容量大、送电距离长、线路损耗低、工程投资省、走廊利用率高、运行方式灵活等优点，缓解了我国东部经济发达省份的电力紧缺问题。随着特高压直流工程容量的不断增大，以及交直流电网的混联，使电网安全稳定问题更加突出[1-2]。

金华换流站（简称金华站）安稳控制系统作为复奉-宾金安全稳定控制系统的一个重要组成部分，对保证特高压宾金直流受端电网安全，防止事故情况下系统发生稳定破坏和设备过载起着重要作用[3]。因此，对金华站功率回降和安稳系统控制配合策略进行了研究分析。

1 金华站安稳控制装置与通道

1.1 安稳控制装置

直流安全稳定控制装置的主要功能是根据当前运行方式以及控制策略，决定是否进行回降直流功率、切除发电厂机组、线路过流切负荷等操作[4]。金华站内一共配置2套安全稳定控制装置（简称安稳装置），每套由交流主机和直流从机组成。安稳装置的主要功能为：

（1）采集交流出线的三相电压、三相电流信号、分相保护动作信号。

（2）判断线路的投停运状态和跳闸故障。

（3）根据运行方式，采集电气量进行校核。

（4）当交流系统故障时，根据当前运行方式查询控制策略，回降直流功率；接收双龙变电站（简称双龙变）回降直流功率命令并转发至直流站控系统。

（5）通过光纤通道向直流站控系统转发回降直流功率命令。

1.2 宾金直流送出安控通道配置

宾金直流送出光纤切机通道均采用双路独立光纤通道，传送速降宾金直流功率的命令或远切发电厂机组的切机命令。通道配置如图1所示。

图1 宾金直流送出安控通道配置

2套安稳装置采用双主运行方式配置，每套装置分别根据控制策略向对应的速降直流装置发送速降直流命令，并向对应通道发送切除大唐宁德发电厂机组的命令，或接受双龙变发送的命令，向速降直流装置发送速降直流功率命令。

2 金华站安全稳定控制策略

2.1 安稳装置运行方式

金华站送出的安稳装置运行方式与3个潮流断面有关，潮流断面1：双金5873线、双华5874线、华双5875线、华龙5876线；潮流断面2：金丹5877线、金溪 5878线；潮流断面 3：金万5463线、华象5464。由3个潮流断面一共组成4种运行方式，如图2所示。

图2 安稳装置运行方式

当3个潮流断面中所有线路全部正常运行时，为运行方式1；当潮流断面1的4条线路任一条线路检修或故障而其他2个潮流断面中线路全部正常时，为运行方式2；当潮流断面2的2条线路任一条下路检修或故障而其他2个潮流断面中线路全部正常时，为运行方式3；当潮流断面3的2条线路任一条线路检修或故障而其他2个潮流断面中线路全部正常时，为运行方式4。

金华站在运行方式1的情况下，发生单线跳闸故障时，安稳装置在一个启动周期之后会自动从内部逻辑回路转为与图3对应的运行方式，此时会因检测出方式压板与电气量不一致而发出告警信号，但不闭锁。当跳闸线路恢复运行或方式压板切换至与系统运行方式一致时，安稳装置内部逻辑回路自动转到相应方式。若金华站安稳装置的切机方式不是“运行方式1”时，当系统发生故障导致安控切机在一个启动周期之后检测出方式压板与电气量不一致，装置在发出告警信号的同时会闭锁安稳装置，金华站安稳装置的功能转为不可用。

2.2 安控切机与速降直流功率配合

金华站安稳装置设有压板可人工设置不同切机方式，安控切机与速降直流功率配合方案流程如图3所示。

图3 速降直流功率与安稳切机关系

以运行方式1为例分析金华站发生不同故障时，安控切机与速降直流功率配合方案：当潮流断面1中任2线发生故障或无故障跳闸，且事故前4条线路的输出功率大于不同的动作定值时，安稳装置启动后根据策略表向速降直流功率装置发送速降直流功率命令，或者在发送命令的同时延时0.2 s向宁德发电厂发送切机命令。当金丹5877线、金溪5878线发生双线故障或无故障跳闸，且事故前金丹5877线、金溪5878线功率的和大于不同的切机动作定值时，安稳装置在启动后根据策略表向速降直流装置发送速降直流功率命令或在发送速降直流功率命令的同时向大唐宁德发电厂发出切机命令；当金万5463线、华象5464线发生双线故障或无故障跳闸，且事故前金万5463线、华象5464线和功率大于不同的切机动作定值时，安稳装置在启动后根据策略表向速降直流装置发送速降直流功率命令，并向大唐宁德发电厂发出切机命令。

3 启动安稳装置的直流功率回降

金华站直流功率回降分为启动安稳和不启动安稳装置2种情况。其中启动安稳装置的主要有绝对最小滤波器和保护启动双极平衡降功率2种情况，而且降功率均采用速降方式。阀结温降功率（金华站只有极2才有该功能）、阀冷降功率、线路降压再启动导致的降功率、接地极过负荷降功率等只根据控制策略进行功率回降而不再启动安稳装置。

3.1 绝对最小滤波器降功率与启动安稳装置

金华站站控系统通过比较当前功率和绝对最小滤波器投入组数与功率对应表，确定当前功率需要投入的绝对最小滤波器组数并作为一个判断条件输入逻辑判断器，同时通过交流滤波器可用性条件判断目前站内可投入的滤波器组数。逻辑判断器对2个组数进行求差，当差值小于等于零则判断为站内滤波器组数满足绝对最小滤波器的要求，站控系统不动作也不发告警信号；当差值大于零且判断为站内可投入滤波器的组数不满足绝对最小滤波器的要求，此时站控系统发绝对最小滤波器不满足告警，并发送速降直流功率指令。金华站绝对最小滤波器降功率与对站启动安稳过程如图4所示。

3.2 保护启动双极平衡降功率与安稳动作配合

金华站只有双极中性母线差动保护会启动平衡双极运行与启动对站安稳配合，双极中性母线差动保护通过检测流入双极中性线区域的所有电流判断是否发生故障。

图4 绝对最小滤波器降功率与启动安稳流程

当系统为双极运行方式时，极保护启动双极平衡分两种情况：

（1）故障出现在保护区域1时，当站控系统检测到差动保护值I_BNBDP_DIFF大于0.015 pu时，延时1 s发出告警信号，若I_BNBDP_DIFF>Δ则延时200 ms进行双极平衡降功率，由于双极平衡运行后，保护装置仍能检测到故障电流大于整定值，重新判断时故障仍然存在，根据保护逻辑系统，延时2 s后双极动作于Y闭锁。保护区域1中极保护启动双极平衡流图如图5所示。

图5 保护区域1动作流程

（2）故障出现在保护区域2时，当站控系统检测到差动保护值I_BNBDP_DIFF大于0.015 pu时，延时1 s发出告警信号，若I_BNBDP_DIFF> Δ则延时200 ms进行双极平衡降功率，由于双极平衡运行时区域内电流很小，因此，极保护启动双极平衡后I_BNBDP_DIFF一般不会大于整定值，也即系统双极都以动作前双极中功率较低一极的功率运行。保护区域2中极保护启动双极平衡流图如图6所示。

4 不启动安稳装置的直流功率回降

4.1 阀冷功率回降

当出阀温度变送器检测值与进阀温度检测器检测值的差大于等于14.3℃（极1）/16℃时（极2），发出回降功率指令，以0.01 pu/s的速率回降相应极直流功率0.05 pu、功率回降结束后若仍然能检测到回降功率指令，则延时10 s后再回降相应极功率0.05 pu，若经过3次功率回降，故障指令仍然存在则金华站直流站控系统发送闭锁信号，闭锁相应极。金华站阀冷功率回降逻辑如7所示。

图6 保护区域2动作流程

图7 阀冷降功率流程

4.2 线路降压再启动导致的功率下降

当直流线路发生故障时，线路保护动作，要求执行线路故障恢复时序。线路重启逻辑通过要求移相操作，迅速将直流电压降到0，等待故障点去游离时间后，撤销移相命令，系统重新恢复故障前的运行状况，即线路保护再启动只有双换流器情况下才会进行降压再启动。

若保护全压再启动成功，则系统正常运行即不降压也不降功率。当系统在双极双换流器运行的情况下降压再启动成功，若故障前功率≤6 800 MW则故障极降压运行，非故障极全压运行，故障极一部分功率转带至非故障极运行，系统不损失功率，若故障前功率大于6 800 MW则降压运行后系统会启动秒级或小时级过负荷保护。当系统在单极双换流器运行的情况下降压再启动成功，若故障前功率≤2 800 MW则系统降压后不损失功率，若故障前功率＞2 800 MW则降压运行后，系统发功率回降命令给对站直流站控系统由对站直流站控系统根据具体情况进行降功率。

当系统单极运行时再启动不成功，则直接进行Y闭锁。当系统双极运行时单极再启动不成功，若故障前功率≤4 000 MW，则故障极Y闭锁，功率转带自非故障极，这种情况下不发生功率损失；若故障前功率＞4 200 MW则故障极Y闭锁，功率转带自非故障极后非故障极延时2 h启动小时级过负荷保护；若故障前功率＞4 800 MW则故障极Y闭锁，功率转带自非故障极后非故障极延时3 s启动秒级过负荷保护，将功率瞬时降至1.05 pu，延时2 h后启动小时级过负荷保护将功率瞬时降至1.0 pu。

4.3 其他不启动安稳装置的功率回降

（1）接地极过负荷降功率：接地极过负荷保护主要通过检测接地极引线电流，当接地极电流中任何一个的绝对值大于保护定值时延时500 ms发出告警指令。单极运行时，若延时120 s后告警仍然存在则电流直接降至0.7 pu，双极运行时，若延时120 s后告警仍然存在则启动双极平衡保护，将电流大的一极的电流瞬间置位至与电流低的一极的电流一致。

（2）秒级过负荷降功率：当系统在双极运行情况下发生单极闭锁或其他原因导致运行极负荷大于1.2 pu时，运行极延时3 s启动秒级过负荷保护，将功率由1.2 pu瞬时降至1.05 pu。

（3）小时级过负荷降功率：当系统运行功率超过1.05 pu是，系统延时2 h启动小时级过负荷保护将功率由1.05 pu瞬时降至1.0 pu。

5 功率回降与安稳控制在事故处理中的处置原则

5.1 相继故障的处理策略

（1）发生在同一极的相继保护降功率：发生在同一极并且相距在1 s内的降功率，直流站控系统按照一次事件处理，也即只进行一次降功率。发生在同一极相距在1 s以外的降功率，按2次单独事件处理。每次降功率为本次保护单独要求的速降量，不是几次的累计。运行人员应立即做好分析，分析2次及以上的功率速降是否符合安稳要求，是否动作正确，随时准备接受调度令，恢复多降的直流功率。

（2）发生在同一极（换流器）的先降功率后闭锁：直流站控按发生的顺序分别按照降功率、极（换流器）闭锁给出信号。不考虑降功率和闭锁完全同时发生或降功率未结束时发生闭锁的情况。

（3）发生在同一极（换流器）的先闭锁后降功率：如为单极或同一单换流器的先闭锁后降功率，只按闭锁计算功率损失。如为一换流器闭锁、另一换流器降功率，按实际时间顺序处理。

（4）发生在不同极的同时或相继降功率和闭锁：按实际发生的降功率或闭锁给出相应信号，计算总的功率损失。

5.2 负荷转移处理策略

（1）一极保护降功率，另一极的负荷转移：绝对最小滤波降功率为双极降功率模式，将功率大的一极的功率瞬时置位至低的一极，因此，保护降功率启动安稳装置，在计算切机量时不考虑另一极补偿。

（2）一极闭锁，另一极负荷转移的判断：一极闭锁，如另一极处于双极功率控制模式且本极无降功率的保护动作，则执行负荷转移，一极闭锁，如另一极处于单极功率控制模式或极电流控制模式或本机存在降功率的保护动作，则不执行负荷转移。在另一极处于单极功率控制模式或极电流控制模式，无法进行负荷转移时，运行人员应做好非故障极的检查、分析，确认是否可以进行负荷转移。

（3）一换流器闭锁，同极另一换流器和另一极的负荷转移：一换流器闭锁，如闭锁换流器所在极为单极电流控制功率控制，则同极另一换流器执行负荷转移；一换流器闭锁，如另一极为双极功率控制，则另一极执行负荷转移，如另一极为单极电流或单极功率控制，则不执行负荷转移。在同极的另一换流器执行负荷转移时，运行人员应注意是否出现过负荷，若出现过负荷，应申请将负荷转移。若剩余换流器的总负荷出现过负荷，应立即申请降功率至额定值。

[1]赵婉君.高压直流输电工程技术[M].北京：中国电力出版社，2011.

[2]张立平，马进霞，吴小辰，等.高压直流极控系统与安全稳定控制装置接口方案 [J].电力系统自动化，2007，31（2）∶102-106.

[3]宋锦海，李雪明，姬长安，等.安全稳定控制装置的发展现状及展望[J].电力系统自动化，2005，29（23）∶91-96.

[4]陈兴华，吴国炳，张荫群，等.电网安全稳定控制装置标准化设计[J].南方电网技术，2010，4（1）∶39-42.

（本文编辑：杨 勇）

Analysis on Power Setback and Safety-Stability Control Strategy Coordination in Jinhua Converter Station

WANG Yongsheng
（State Grid Zhejiang Maintenance Company，Wuyi Zhejiang 321200，China）

As an important part of safety-stability control system Fufeng-Binjin HVDC transmission lines，safety-stability control system in Jinhua converter station is one of the devices that ensure operation safety and stability of Fufeng DC lines，Binjin DC lines as well as UHV interconnected power networks.The paper analyzes channel configuration，operation mode and stability control strategy of 500 kV DC power setback device at receiving end of UHV Binjin DC transmission lines；in addition，it summarizes protection strategies that cause DC power setback and analyzes strategy to coordinate with safety-stability control system of Binjin DC transmission lines and the execution process，providing key basis for fast accident disposal.

security and stability；control system；generator tripping device；DC power setback；control strategy

TM721.1

B

1007-1881（2015）11-0056-05

2015-09-17

王永胜（1985），男，硕士，从事直流换流站运行维护工作。