团林换流站极Ⅱ解锁时功率异常波动分析与处理

胡学兵

（国网湖北省电力公司检修公司特高压交直流运检中心，湖北 宜昌 443000）

团林换流站极Ⅱ解锁时功率异常波动分析与处理

胡学兵

（国网湖北省电力公司检修公司特高压交直流运检中心，湖北 宜昌 443000）

团林换流站极Ⅰ双极功率运行，解锁极Ⅱ的过程中双极总功率出现异常波动现象，通过对该问题的初步分析和在仿真系统上对该问题的复现，发现引起的原因为极Ⅰ和极Ⅱ的总功率参考值不一致，针对该问题，对直流控制系统软件进行了改进，增加了极Ⅰ和极Ⅱ间总功率参考值刷新功能，并进行了仿真试验，确定在任何工况下两极总功率参考值保持一致，避免了类似事件的发生。

总功率；波动；仿真试验；直流控制系统软件

1 国内电厂运行分析的现状

林枫直流工程（又称三沪Ⅱ回工程） 连接华中、华东电网，为上海世博会供电的重点建设项目，是三峡地下电厂电力外送重要通道、是世界上第一条采用同塔双回路架设的大截面、大容量、远距离输电的±500 kV直流线路，也是国内首次同走廊、大规模拆旧立新的输电线路[1]。

林枫直流工程的稳定运行对华中、华东两大电网的安全运行显得尤为重要，2012年8月22日500 kV团林换流站极Ⅰ双极功率模式运行状态，极Ⅱ单极功率模式热备用状态，解锁极Ⅱ的过程中双极总功率出现异常波动现象，对华中、华东电网两大电网的稳定运行构成威胁，因此准确查找异常波动的原因，并尽快进行处理，成为刻不容缓的事情[2-4]。

2 事件描述

2012年8月22日15∶41，团林换流站极Ⅰ双极功率模式运行状态，极Ⅱ单极功率模式热备用状态，解锁极Ⅱ的过程中双极总功率出现异常波动，几秒内双极总功率由500 MW异常波动至800 MW左右。具体过程如下：首先，极Ⅰ单极功率模式500 MW运行，接着运行人员将极Ⅰ功率模式切换到双极功率模式，双极功率定值为500 MW；然后，极Ⅱ选择单极功率模式，解锁极Ⅱ，极Ⅱ解锁至最小功率运行，功率定值150 MW；最后，极Ⅱ解锁之后，运行人员立即发现实际的双极总功率值不正确，双极实际功率上升到800MW左右，立即重新整定功率定值500MW和功率下降速率后，双极功率保持500MW运行。

3 原因初步分析

查看极控系统功率调节相关软件，运行人员设定的双极功率定值经过1个功率调节器产生极总功率参考值，程序中的功率调节器功能块如图1所示。

图1 功率调节器功能块

从图1可以看出，实际总功率参考值是由运行人员设定功率参考值、升降速率设定值确定的。查询当时最近相关事件分析本次解锁过程系统功率变化过程如下。

a） 2012年08月16日03∶57，在极Ⅰ直流系统停电检修期间，极Ⅱ因枫泾站内设备故障停运，团林站双极功率参考值保持在1 200 MW未变，此时双极功率升降速率设定值为21 MW/min，按照08月15日最后一次功率操作要求，双极功率升降速率设定值计算为（1 500 MW-1 200 MW）/15 min≈21 MW/min。

b)2012年08月22日15：36，极Ⅱ解锁前，极Ⅰ直流系统切换到双极功率控制模式，极Ⅱ直流系统切换为单极功率模式控制，运行人员设定了双极功率参考值为500 MW，速率保持在21 MW/ min。此时，极Ⅱ极控系统收到的总功率参考值Pref_I+M=500 MW,总功率升降速率设定值为21 MW/min,实际功率参考值Prmp_act从1 200 MW开始按照21MW/min的速率下降。

c)2012年08月22日15：41，在极Ⅱ极控系统实际功率参考值下降约5min后，极Ⅱ解锁，此时极Ⅱ极控系统实际功率参考值Prmp_act=1 200 MW-21×5MW=1 095MW，极Ⅱ由于处于单极功率模式150MW运行，其差值1 095MW-150MW=945MW通过极间通讯送至极Ⅰ极控系统进行功率调整，随着时间推移，该差值21MW/min速率下降。从解锁时刻故障录波来看，解锁时刻，极Ⅱ极控系统实际功率参考值约为1 164 MW，极Ⅰ极控系统实际功率参考值约为494 MW，由此导致极Ⅱ向极Ⅰ转移功率，引起解锁时双极功率未保持在500MW。

从以上变化过程可以看出，本次极Ⅱ解锁时双极功率未按照新的双极总功率参考值进行控制的原因，是由于双极间的实际总功率参考值存在差异，导致极Ⅱ的极间功率转移功能动作，功率向极Ⅰ转移，双极总功率增加。

4 仿真分析

4.1 双极总功率波动原因及复现

通过对现场问题分析，发现这次双极总功率波动的原因是由于极Ⅱ的双极总功率参考值和极Ⅰ双极总功率参考值不同造成的。

针对这种情况，在许继的三沪Ⅱ回仿真系统上对现场问题进行复现，采用和现场相同的操作方式，试验室仿真操作过程如下：极Ⅰ、极Ⅱ均双极功率模式运行，两极均降压80%，总功率1 200 MW，极Ⅰ转为单极功率控制（极Ⅰ为600 MW），闭锁极Ⅰ，极Ⅱ变为1 200 MW，接着极Ⅱ跳闸。极Ⅰ单极功率模式解锁到500 MW长时间运行。极Ⅱ选择全压运行方式，极Ⅱ由双极功率模式切换到单极功率模式，极Ⅰ由单极功率模式切换到双极功率模式，极Ⅱ单极功率解锁[5]。

现场实际波形如图2、图3，试验室仿真波形如图4所示。

图2 现场极Ⅱ解锁过程中的极Ⅰ录波图

图3 现场极Ⅱ解锁过程中的极Ⅱ录波图

两个波形对比总结：从两次波形的比较可以看出，在试验室内依照林枫直流的全部操作过程进行试验，可以得到跟现场换流站内完全一样的波动结果，说明在这种操作模式下，双极总功率波动是个必然结果，需要对控制软件进行完善，来避免这种特殊工况下的波动。

图4 试验室仿真波形图

4.2 控制保护改进措施

针对现场出现的情况，必须将控制保护软件进行改进，具体改进方案如图5所示，增加极Ⅰ和极Ⅱ间总功率参考值刷新功能，刷新的原则是主极刷新从极，确保在任何时刻双极总功率参考值相等。

图5 控制软件改进方案

新增的直流极控系统具体软件见图6，仿真图见图7。

图6 控制软件修改图

图7 修改软件后仿真波形图

采用修改后的控制程序进行试验，采用同4.1中试验室相同仿真操作过程。试验室仿真波形见图7。

从波形中可以看出，在极Ⅱ单极功率模式解锁之前，极Ⅱ的双极总功率参考值已经与极Ⅰ保持了严格的一致，极Ⅱ解锁过程中双极总功率保持恒定，控制系统的改进措施能够合理的避免在这种特殊工况下的总功率波动。

5 结束语

针对林枫直流输电系统团林换流站极Ⅰ双极功率运行，解锁极Ⅱ的过程中双极总功率出现异常波动现象，经过试验室的仿真分析，发现了是由于在系统运行模式转变过程中，功率调节器输出的总功率参考值发生跳变，造成了极Ⅰ、极Ⅱ总功率参考值不相等，在极Ⅱ解锁过程中引起双极总功率的波动。

在许继的仿真试验系统上还原的现场双极功率波动的工况，制定了控制保护系统软件修改方案，增加了极Ⅰ和极Ⅱ间总功率参考值刷新功能，并进行了仿真试验。经过仿真试验验证，修改后的控制保护软件能够保证在任何工况下极Ⅰ、极Ⅱ总功率参考值保持一致，避免类似情况的发生，提高了跨区直流输电系统的稳定性。

[1]赵婉君.高压直流输电工程技术 [M].北京：中国电力出版社，2004.

[2]浙江大学发电教研组直流输电科研组.直流输电 [M].北京：电力工业出版社，1982.

[3]焦秀英，刘宁.向家坝—上海特高压直流输电换流阀塔水路的分析 [J].高压电器，2012，48（1）：13-16.

[4]田庆，王晓希.高压直流控制与保护系统配置不当分析 [J].高压电器，2008，44（5）：432-434.

[5]POVH D.Role of HVDC transmission in future energy development[J].IEEE Power Engineering Review，2000，145 （2）：10-25.

Analysis and Treatment of Abnormal Fluctuation on the Unlocking Power of Tuanlin Converter Station PoleⅡ

HU Xuebin

（State Grid Hubei Maintenance Company,Yichang,Hubei 443000,China)

Tuanlin converter station run with bipolar power of polarⅠ. However, the total power of bipolar fluctuated abnormally during the unlocking process of polarⅡ. Through analyzing and reiterating the problem by simulation, it is found that the problem was caused by different total power reference values between polarⅠ and polarⅡ.To solve the problem, the software of DC control system has been improved, and the function of power reference value updating has been added. After simulation experiment, it has been verified that the total power reference values of the two polar will keep the same under any conditions. Similar accidents could be avoided.

overall power;fluctuation;simulation experiment;DC control system software

TM863

A

1671-0320（2016）02-0027-03

2015-11-20，

2016-01-26

胡学兵（1982），男，湖北宜昌人，2006年毕业于三峡大学电气工程及其自动化专业，工程师，从事高压直流输电技术工作。