童凱，陸承宇，蔡耀紅，阮黎翔，宣佳卓

（國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

輸配電技術(shù)

特高壓直流輸電工程系統(tǒng)調(diào)試的安全技術(shù)措施研究

童凱，陸承宇，蔡耀紅，阮黎翔，宣佳卓

（國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014）

溪洛渡—金華±800 kV特高壓直流輸電工程交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)分階段投運(yùn)，為保證直流系統(tǒng)調(diào)試期間交流場(chǎng)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須進(jìn)行安全隔離。對(duì)交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)的相互影響因素進(jìn)行了詳細(xì)分析，并歸納總結(jié)，提出了相應(yīng)的軟/硬件安全隔離技術(shù)措施，可供后續(xù)有關(guān)直流工程參考。

賓金直流；系統(tǒng)調(diào)試；隔離措施

0 引言

直流輸電工程主要以中間不落點(diǎn)的兩端工程為主，可大功率、遠(yuǎn)距離、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地將電力直接送往負(fù)荷中心[1]。溪洛渡左岸—浙江金華±800 kV特高壓直流輸電工程（以下簡(jiǎn)稱溪浙工程）西起四川省宜賓市雙龍換流站，東至浙江省金華市金華換流站，直流線路長(zhǎng)度約1 670 km，雙極直流線路1回，每極有2個(gè)12脈動(dòng)換流器相串聯(lián)。額定電壓±800 kV，直流輸電容量8 000 MW，直流額定電流5 000 A。工程于2014年2月投運(yùn)交流系統(tǒng)，2014年3月投運(yùn)雙極低端，6月投產(chǎn)雙極。華中電網(wǎng)的雙龍換流站通常為整流站運(yùn)行，華東電網(wǎng)的金華換流站通常為逆變站運(yùn)行。

交流系統(tǒng)是±800 kV金華換流站500 kV配套送出工程，包括9個(gè)完整串、2個(gè)不完整串，10回500 kV線路和29臺(tái)開關(guān)。交流站系統(tǒng)啟動(dòng)試驗(yàn)分4個(gè)階段進(jìn)行，完成相關(guān)一次設(shè)備和二次設(shè)備的系統(tǒng)試驗(yàn)。交流系統(tǒng)啟動(dòng)期間，必須采取切實(shí)可行的措施，保證交流系統(tǒng)的斷路器和閘刀都能夠正常操作。交流系統(tǒng)啟動(dòng)和投產(chǎn)后的3個(gè)月內(nèi)，直流系統(tǒng)正處于調(diào)試階段。因此，在交流系統(tǒng)帶電后，必須采取有效措施，防止直流控制和保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)跳開已運(yùn)行的交流斷路器，以免造成不必要的負(fù)荷損失，影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行[2-5]。

本文重點(diǎn)對(duì)交流和直流系統(tǒng)之間有相互影響的各層面進(jìn)行分析，從軟/硬件角度提出了相應(yīng)的安全技術(shù)隔離措施。

1 軟件方面的技術(shù)措施

1.1 閥控系統(tǒng)與交流站控系統(tǒng)的聯(lián)鎖

溪浙工程直流控制系統(tǒng)由閥組控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱閥控系統(tǒng)）、極控制、直流站控、交流站控等系統(tǒng)組成。閥控系統(tǒng)的主要功能是接收直流極控制主機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行電流指令或點(diǎn)火角指令，再轉(zhuǎn)換成觸發(fā)脈沖來控制12脈動(dòng)換流器。交流站控的主要功能是對(duì)500 kV交流開關(guān)場(chǎng)進(jìn)行控制和監(jiān)視。閥控系統(tǒng)對(duì)閥組進(jìn)行順序控制時(shí)，會(huì)給交流站控系統(tǒng)發(fā)控制指令，操作相應(yīng)的開關(guān)刀閘。同時(shí)，交流站控系統(tǒng)也從閥控系統(tǒng)獲取閥組的狀態(tài)信息，作為交流場(chǎng)開關(guān)操作的聯(lián)鎖條件。交流系統(tǒng)帶電后，由于閥控系統(tǒng)尚處于調(diào)試階段，必須采取臨時(shí)措施來滿足交流站控系統(tǒng)對(duì)換流變壓器進(jìn)線開關(guān)和隔離刀閘操作的聯(lián)鎖條件，以及閉鎖閥控系統(tǒng)對(duì)交流站控的順序控制命令。

具體方法是在交流站控系統(tǒng)程序的相關(guān)頁面中分別對(duì)來自極1低端、極1高端、極2低端、極2高端閥控系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行置數(shù)。以極1低端為例，其強(qiáng)制信號(hào)如表1所示。

表1 交流站控系統(tǒng)信號(hào)

其中，通過將信號(hào)Q1—Q7置0來閉鎖極1低端閥控系統(tǒng)對(duì)換流變壓器進(jìn)線開關(guān)、隔離刀閘和接地刀閘的順序控制，防止相關(guān)的斷路器和刀閘在交流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)被誤分合。Q10—Q15中置1的信號(hào)是為了保證運(yùn)行人員能夠?qū)O1換流變壓器進(jìn)線開關(guān)和刀閘進(jìn)行正常操作，不會(huì)因?yàn)橹绷飨到y(tǒng)狀態(tài)不滿足聯(lián)鎖條件而被禁止。

1.2 直流站控至交流濾波器接口屏的無功控制

采用電網(wǎng)換相換流器的直流輸電換流站，不管是處于整流運(yùn)行還是逆變運(yùn)行狀態(tài)，直流系統(tǒng)都需要從交流系統(tǒng)吸收容性無功，即換流器對(duì)于交流系統(tǒng)而言總是一種無功負(fù)荷。因此每一個(gè)換流站都必須裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，用來進(jìn)行無功平衡和無功補(bǔ)償[6]。

溪浙工程金華換流站共配置4個(gè)交流濾波器大組，其中前3個(gè)大組由2個(gè)12/24次雙調(diào)諧濾波器小組和2個(gè)并聯(lián)電容器組成，最后1個(gè)大組由3個(gè)12/24次雙調(diào)諧濾波器小組和2個(gè)并聯(lián)電容器組成。直流站控系統(tǒng)的主要功能是直流場(chǎng)控制和無功功率控制。交流帶電期間，所有交流濾波器大組都作為運(yùn)行設(shè)備。然而，由于直流站控系統(tǒng)尚處于調(diào)試階段，如果在調(diào)試過程中誤投了交流濾波器或者并聯(lián)電抗器，就會(huì)造成系統(tǒng)無功過剩，引起交流母線電壓升高。所以，為了避免直流場(chǎng)分系統(tǒng)調(diào)試過程中誤投切交流濾波器小組，必須屏蔽直流站控中無功功率控制投切交流濾波器小組的命令。屏蔽投切命令的常用方法有2種：一是斷開直流站控系統(tǒng)與交流濾波器接口屏上DFU410裝置之間的通信，濾波器接口屏上的DFU410類似于測(cè)控裝置，接收直流站控的無功控制命令然后加以實(shí)施。這種方法雖然能夠有效防止誤投切濾波器，但會(huì)影響運(yùn)行人員在后臺(tái)對(duì)濾波器小組開關(guān)、刀閘的狀態(tài)監(jiān)視和正常操作。另一種方法是在直流站控程序中通過強(qiáng)制置位來屏蔽無功控制邏輯投切交流濾波器，具體的方法為：在直流站控系統(tǒng)程序的CPU1EBIN.CFC中，將“Inputs of data word 15-18”頁面的C16模塊輸入管腳由16#FFFF改為16#0000，將無功控制相關(guān)的參數(shù)都置為0，達(dá)到屏蔽無功控制自動(dòng)投切交流濾波器的目的，置數(shù)情況如表2所示。這種方法對(duì)運(yùn)行人員的狀態(tài)監(jiān)視和正常操作不會(huì)產(chǎn)生任何影響，金華換流站采用的就是這種方法。

表2 直流站控系統(tǒng)信號(hào)

2 硬件方面的技術(shù)措施

2.1 交流GIS至換流變壓器保護(hù)屏的電流回路

換流器所用的電力變壓器簡(jiǎn)稱為換流變壓器，它和普通的電力變壓器的機(jī)構(gòu)基本相同[7]。換流變壓器的保護(hù)和普通變壓器的保護(hù)配置基本相同，最大的不同在于換流變壓器保護(hù)按三重化配置，并在A，B屏分別配置了1臺(tái)三取二裝置，每臺(tái)三取二裝置都接收3套換流變壓器保護(hù)的保護(hù)動(dòng)作信息，只有2套相同類型的保護(hù)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，三取二裝置才會(huì)跳開交流進(jìn)線開關(guān)和閉鎖換流器。

在交流系統(tǒng)啟動(dòng)之前，極1高端、極1低端、極2高端、極2低端換流變壓器交流側(cè)的電流回路需在GIS就地匯控柜內(nèi)短接退出，防止交流側(cè)帶電后因換流變壓器保護(hù)仍在調(diào)試階段而影響調(diào)試和電流回路的安全。短接退出的具體做法是在端子排TA側(cè)短接并接地，打開電流端子連接片，從而實(shí)現(xiàn)電流回路的隔離。

2.2 交流場(chǎng)接口屏至閥組測(cè)量接口屏的電流回路

閥組測(cè)量接口屏是閥控系統(tǒng)的分布式輸入、輸出，其主要功能是對(duì)直流量和交流量進(jìn)行測(cè)量、濾波、預(yù)處理等，然后通過TDM總線發(fā)送給相應(yīng)的閥控系統(tǒng)。閥控系統(tǒng)根據(jù)測(cè)量接口屏采集的直流量和交流量，實(shí)現(xiàn)換流器的正常投/退、故障緊急投/退順序控制功能，以及閥組的角度限制和過負(fù)荷限制等功能。

極1高端、極1低端、極2高端、極2低端換流變壓器交流側(cè)的電流測(cè)量回路，從GIS經(jīng)過交流場(chǎng)接口屏后再送給閥組測(cè)量接口屏。交流場(chǎng)接口屏是交流場(chǎng)測(cè)控的一部分，因此，要隔離至閥組測(cè)量接口屏的電流回路，又不影響交流場(chǎng)的正常操作，就需要在交流啟動(dòng)前在交流場(chǎng)接口屏短接端子排內(nèi)側(cè)并接地，打開電流端子連接片，從而實(shí)現(xiàn)電流回路的隔離，防止交流側(cè)帶電后影響閥控系統(tǒng)的調(diào)試和電流回路的安全。

2.3 直流控制保護(hù)系統(tǒng)跳換流變壓器交流進(jìn)線開關(guān)的出口回路

對(duì)換流變壓器保護(hù)及直流控制系統(tǒng)交流側(cè)電流回路采取隔離措施的目的是屏蔽交流側(cè)電流對(duì)直流控制保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試的影響。同樣，在直流控制保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試過程中也必須采取措施，防止跳開正常運(yùn)行的交流場(chǎng)開關(guān)，所以要在4個(gè)換流變壓器間隔相關(guān)的斷路器保護(hù)屏上斷開直流控制保護(hù)系統(tǒng)跳開關(guān)的二次回路。以極1高端為例，必須斷開極1高端閥組保護(hù)A/B屏、極1高端換流變壓器保護(hù)A/B屏、極1高端換流變壓器非電量保護(hù)A/B屏和極1高端保護(hù)接口屏的跳閘回路。其中：極1高端保護(hù)接口屏的跳閘回路包含了閥控系統(tǒng)、極控系統(tǒng)以及水冷系統(tǒng)等跳開換流變壓器進(jìn)線開關(guān)的回路。

3 結(jié)語

本文主要從溪浙工程金華換流站直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)因素進(jìn)行分析和研究，因閥控系統(tǒng)、直流站控系統(tǒng)等直流控制保護(hù)系統(tǒng)均會(huì)對(duì)交流場(chǎng)的正常運(yùn)行造成影響，因此必須從軟件和硬件上采取安全技術(shù)隔離措施。

采取安全隔離措施后，在金華站交流場(chǎng)啟動(dòng)以及極1、極2低端啟動(dòng)過程中，均未發(fā)生因直流控制保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試而造成交流場(chǎng)開關(guān)誤動(dòng)作的情況，驗(yàn)證了所有的安全技術(shù)隔離措施考慮充分、效果良好，為今后交流系統(tǒng)帶電而直流系統(tǒng)仍在調(diào)試的直流工程提供了有益的參考和借鑒[8]。

[1]劉振亞．特高壓交直流電網(wǎng)[M]．北京：中國電力出版社，2013．

[2]齊旭，增德文，史大軍，等．特高壓直流輸電對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定影響研究[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（2）∶1-6．

[3]吳寶英，陳允鵬，陳旭，等．±800 kV云廣直流輸電工程對(duì)南方電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（22）∶5-12．

[4]周保榮，金小明，吳小辰，等．溪洛渡、糯扎渡直流輸電規(guī)模對(duì)南方電網(wǎng)安全穩(wěn)定影響[J]．南方電網(wǎng)技術(shù)，2009，3（1）∶7-11．

[5]張爽，劉寶柱，田蓓，等．±660 kV直流輸電系統(tǒng)故障對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響[J]．寧夏電力，2012（2）∶15-19．

[6]趙畹君．高壓直流輸電工程技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2010．

[7]浙江大學(xué)發(fā)電教研組直流輸電教研組．直流輸電[M]．北京：電力工業(yè)出版社，1982．

[8]王茂忠，李林,種芝藝，等．寶雞—德陽±500 kV直流輸電工程極1運(yùn)行極2調(diào)試的安全技術(shù)措施[J]．電力建設(shè)，2011，32（10）∶78-81．

（本文編輯：龔皓）

Study on the Technical Safety Measures for UHV DC Transmission Project Commissioning

TONG Kai，LU Chengyu，CAI Yaohong，RUAN Lixiang，XUAN Jiazhuo
（State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

AC system and DC system in±800 kV Xiluodu-Jinhua UHV DC transmission project will be put into operation in different stages.During the commissioning of DC system，the safe and stable operation of AC system is guaranteed by the isolation between two systems.In this paper，the interaction between two systems is analyzed and summarized.The technical isolation measures for software and hardware are proposed，which can be further referenced by similar DC projects in future

Binjin DC transmission；systems commissioning；isolation measure

TM733

：B

：1007-1881（2014）12-0001-03

2014-09-22

童凱（1984-），男，浙江金華人，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)試驗(yàn)研究和直流控制保護(hù)調(diào)試相關(guān)工作。