朱澤翔，張建新，付超，黃磊，李詩(shī)旸，邱建，謝宇翔，楊歡歡，徐光虎，姚文峰

(1. 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院，廣州510663；2. 中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣州510663)

0 引言

“十三五”至“十四五”初期，隨著云南省烏東德電站等大型水電機(jī)組相繼投產(chǎn)，豐水期電力供應(yīng)總體較為寬裕[1]。而貴州省煤炭供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、淘汰落后產(chǎn)能、煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，導(dǎo)致電力供應(yīng)能力有所下降。南方電網(wǎng)充分利用已有貴廣直流送電通道，新建云貴互聯(lián)通道，形成祿高肇多端直流，通過(guò)云貴水火互濟(jì)，利用云南、貴州電網(wǎng)豐枯期電力供需平衡特點(diǎn)，有效解決了貴州省“西電東送”電力電量不足的問(wèn)題。

目前，我國(guó)已投運(yùn)多個(gè)多端直流工程，如±160 kV南澳多端柔性直流[2 - 4]、±220 kV舟山多端柔性直流[5 - 6]，以及2020年陸續(xù)投產(chǎn)的±500 kV祿高肇三端常規(guī)直流、±500 kV 張北四端柔性直流[7 - 8]、±800 kV 昆柳龍三端混合直流。與兩端直流相比，多端直流能實(shí)現(xiàn)多個(gè)電源區(qū)域向多個(gè)負(fù)荷中心供電，運(yùn)行方式更加靈活經(jīng)濟(jì)[9]。然而隨著直流電壓等級(jí)的提高、輸電能力的增加、跨越區(qū)域的擴(kuò)大，多端直流對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的復(fù)雜影響，將越來(lái)越不能忽視。

跨區(qū)域遠(yuǎn)距離大容量直流輸電一旦發(fā)生故障，將會(huì)給電網(wǎng)造成巨大沖擊，造成嚴(yán)重的安全穩(wěn)定問(wèn)題。高壓直流輸電工程配置的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱穩(wěn)控系統(tǒng))在發(fā)生故障后采取緊急控制措施，是確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段[10 - 11]。目前研究工作集中于兩端直流安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，鮮有文獻(xiàn)研究多端直流故障特征對(duì)交流系統(tǒng)穩(wěn)定性影響，以及相應(yīng)安全穩(wěn)定控制措施。

祿高肇直流工程作為世界首個(gè)±500 kV三端常規(guī)直流工程，也是國(guó)內(nèi)首個(gè)在原有兩端直流基礎(chǔ)上改造的三端直流輸電工程。本文結(jié)合其多端直流運(yùn)行特點(diǎn)和直流故障特性，重點(diǎn)分析三端直流運(yùn)行方式下直流極故障、直流線路故障、雙極區(qū)故障下的系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制措施，針對(duì)多端常規(guī)直流功率損失量計(jì)算方法、換流站極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象、控制策略適應(yīng)性等關(guān)鍵問(wèn)題，提出多端直流安全穩(wěn)定控制策略及系統(tǒng)構(gòu)架。

1 祿高肇直流工程概況

祿高肇直流工程于2020年6月投產(chǎn)運(yùn)行，采用±500 kV、3 000 MW多端常規(guī)直流輸電方案，新建祿勸換流站和389 km直流線路，接入原有的高肇直流高坡?lián)Q流站，并同步對(duì)高肇直流的高坡?lián)Q流站和肇慶換流站控制保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，形成云南祿勸換流站—貴州高坡?lián)Q流站—廣東肇慶換流站的三端直流，系統(tǒng)接入方案如圖1所示。

圖1 祿高肇直流系統(tǒng)接入方案示意圖Fig.1 Schematic diagram of Lugaozhao DC system accession scheme

祿勸換流站通過(guò)4回500 kV交流線路與云南電網(wǎng)相連，配套電廠為烏東德左岸電站。高坡、肇慶換流站分別通過(guò)4回和2回500 kV交流線路與貴州電網(wǎng)、廣東電網(wǎng)相連。祿勸換流站與高坡、肇慶換流站互為異步運(yùn)行，高坡與肇慶換流站同在南方電網(wǎng)主網(wǎng)為同步運(yùn)行。

1.1 運(yùn)行方式

祿高肇直流工程根據(jù)換流站接線方式、運(yùn)行極數(shù)量和電壓等級(jí)不同的組合，共計(jì)276種運(yùn)行方式，其主要分為雙端運(yùn)行方式和三端運(yùn)行方式。

1)雙端運(yùn)行方式主要考慮肇慶內(nèi)受功率方式，具體包括祿勸、肇慶雙端運(yùn)行方式，高坡、肇慶換流站雙端運(yùn)行方式以及祿勸、高坡雙端運(yùn)行方式(包括祿勸送高坡和高坡送祿勸兩種運(yùn)行方式)，共計(jì)4類運(yùn)行方式；

2)三端運(yùn)行方式只考慮云南外送功率方式，具體包括了“二送一”方式(祿勸、高坡送肇慶)和“一送二”方式(祿勸送高坡、肇慶)兩類運(yùn)行方式；而在三端運(yùn)行方式上缺極運(yùn)行方式，例如一極三端、一極兩端或者雙極兩端交叉運(yùn)行方式，均屬于三端運(yùn)行方式的特殊情況。

1.2 功率轉(zhuǎn)移策略

直流三端運(yùn)行方式下，發(fā)生極故障、直流線路故障或者直流功率調(diào)制控制功能動(dòng)作時(shí)會(huì)導(dǎo)致直流運(yùn)行功率發(fā)生轉(zhuǎn)移。為減少直流送電能力的損失，祿高肇三端直流采取以下功率轉(zhuǎn)移策略。

1)“一送二”方式下(祿勸送高坡、肇慶)，考慮到高坡、肇慶換流站在同一同步電網(wǎng)中，交流潮流方向?yàn)橘F州向廣東方向，為了減少直流功率轉(zhuǎn)移到交流斷面的影響，兩個(gè)受端的功率分配優(yōu)先滿足廣東端(肇慶站)功率受入；

2)“二送一”方式下(祿勸、高坡送肇慶)，考慮到祿勸、高坡?lián)Q流站在不同同步電網(wǎng)中，云南電網(wǎng)規(guī)模及系統(tǒng)穩(wěn)定能力小于南方電網(wǎng)主網(wǎng)，為了減少直流功率損失對(duì)云南電網(wǎng)的影響，兩個(gè)送端的功率分配優(yōu)先滿足云南端(祿勸站)功率送出；

3)換流站功率轉(zhuǎn)移后的功率水平不超過(guò)原有雙極功率水平。

1.3 直流高速并列開關(guān)

直流斷路器具備故障電流的切斷能力[12]，常用于多端直流輸電系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)直流電網(wǎng)站點(diǎn)的在線投退和直流線路故障的高速隔離。但是由于制造成本高昂、體積巨大等因素，±500 kV及以上高電壓等級(jí)的直流斷路器難以在電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用[13]。

直流高速并列開關(guān)(high speed switch, HSS)則是另一種廉價(jià)、有效、可推廣的技術(shù)方案，其具備毫秒級(jí)別的分合閘速度，也可以實(shí)現(xiàn)故障的快速隔離。但是其小電流開斷和大電流燃弧耐受特性，導(dǎo)致其無(wú)法在大電流下進(jìn)行開斷。因此，當(dāng)故障發(fā)生在非唯一送端站或者受端站(簡(jiǎn)稱非唯一站)時(shí)，需要將直流運(yùn)行功率降低至0，隔離故障站后，再恢復(fù)其他非故障站功率，期間直流零功率時(shí)間長(zhǎng)達(dá)600 ms。以“二送一”方式下祿勸站在線退站過(guò)程為例，非唯一站退站過(guò)程如圖2所示。明顯地，高速并列開關(guān)應(yīng)用引起的短時(shí)間不平衡功率對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定造成不可忽略的影響。

2 祿高肇直流系統(tǒng)故障穩(wěn)定性分析

2.1 直流極故障穩(wěn)定性分析

由于云南電網(wǎng)與南方電網(wǎng)主網(wǎng)處于不同的同步電網(wǎng)[14]，祿高肇直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)存在異步串聯(lián)和同步并聯(lián)兩種運(yùn)行方式，因而當(dāng)直流運(yùn)行極發(fā)生故障后穩(wěn)定問(wèn)題也表現(xiàn)在兩個(gè)方面：1)送受端電網(wǎng)功率不平衡導(dǎo)致的系統(tǒng)頻率越限問(wèn)題；2)直流功率大范圍轉(zhuǎn)移至交流系統(tǒng)導(dǎo)致的暫態(tài)失穩(wěn)和線路過(guò)載問(wèn)題[15]。

1)兩端方式下穩(wěn)定性分析結(jié)果

在2021年云南電網(wǎng)豐小運(yùn)行方式下[16]，祿勸送電3 000 MW兩端模式下，發(fā)生雙極閉鎖故障后云南電網(wǎng)最高頻率越限達(dá)50.70 Hz，采取穩(wěn)控系統(tǒng)切除機(jī)組1 000 MW后可控制最高頻率在50.50 Hz以下；祿勸受電3 000 MW兩端模式下，由于云南其他外送直流FLC上調(diào)容量受直流過(guò)負(fù)荷能力約束，而下調(diào)容量受直流運(yùn)行功率限制通常比較充足，祿高肇直流雙極閉鎖后無(wú)低頻問(wèn)題，無(wú)須采取額外切負(fù)荷控制措施。

在高肇兩端運(yùn)行方式下，雙極閉鎖后系統(tǒng)可保持穩(wěn)定，在少數(shù)檢修方式下存在暫態(tài)低電壓?jiǎn)栴}和線路過(guò)載問(wèn)題，通過(guò)穩(wěn)定控制措施切除貴州機(jī)組減少直流功率轉(zhuǎn)移可保障交流系統(tǒng)穩(wěn)定。

2)三端方式下穩(wěn)定分析結(jié)果

相比較兩端直流而言，直流三端運(yùn)行方式時(shí)直流結(jié)構(gòu)并不對(duì)稱，非唯一站故障只導(dǎo)致相應(yīng)站故障退出，不會(huì)導(dǎo)致整條直流閉鎖，唯一站故障才會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)運(yùn)行極三站閉鎖。

在祿高肇直流“一送二”三端方式下，無(wú)論送端極故障還是受端極故障，都會(huì)導(dǎo)致云南電網(wǎng)損失功率，使系統(tǒng)頻率越限，需通過(guò)切除云南電網(wǎng)機(jī)組來(lái)保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定；而“二送一”方式下，云南端極故障和貴州端極故障分別導(dǎo)致云南電網(wǎng)頻率越限問(wèn)題和主網(wǎng)下直流功率轉(zhuǎn)移至交流系統(tǒng)的暫態(tài)低電壓及線路過(guò)載問(wèn)題，需分別切除云南電網(wǎng)和貴州電網(wǎng)機(jī)組可保持系統(tǒng)穩(wěn)定。

但是需要注意的是，由于三端運(yùn)行方式下非唯一站故障后存在退站過(guò)程，若退站過(guò)程中存在HSS分閘失敗導(dǎo)致整極閉鎖的情況，穩(wěn)控措施將延后600 ms才會(huì)執(zhí)行，加重了相應(yīng)穩(wěn)定問(wèn)題的嚴(yán)重程度，需要通過(guò)增加安全穩(wěn)定控制切機(jī)量來(lái)保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

2.2 直流線路故障穩(wěn)定性分析

直流線路發(fā)生故障后，直流為減少閉鎖情況將進(jìn)入線路再啟動(dòng)過(guò)程。祿高肇直流再啟動(dòng)過(guò)程與兩端直流一致，單次再啟動(dòng)時(shí)間約750 ms(含去游離時(shí)間和直流恢復(fù)時(shí)間)，而在再啟動(dòng)失敗后的動(dòng)態(tài)過(guò)程，則根據(jù)三端運(yùn)行方式和故障線路采取不同恢復(fù)策略，相應(yīng)線路再啟動(dòng)時(shí)序圖如圖3所示。

1)當(dāng)?shù)摳哒刂绷鳛椤岸鸵弧狈绞綍r(shí)，若祿高段線路故障，且再啟動(dòng)次數(shù)達(dá)上限時(shí)，祿勸站進(jìn)入退站邏輯，對(duì)應(yīng)極切換至高坡送肇慶方式；若高肇段線路故障，且再啟動(dòng)次數(shù)達(dá)上限時(shí)，則閉鎖三站所對(duì)應(yīng)的故障極。

2)當(dāng)?shù)摳哒刂绷鳛椤耙凰投狈绞綍r(shí)，若祿高段線路故障，且再啟動(dòng)次數(shù)達(dá)上限時(shí)，則閉鎖三站所對(duì)應(yīng)的故障極；若高肇段單極線路故障，且再啟動(dòng)次數(shù)達(dá)上限時(shí)，則肇慶站進(jìn)入退站邏輯，相應(yīng)極切換至祿勸送高坡模式。

直流雙極線路故障再啟動(dòng)失敗，會(huì)導(dǎo)致對(duì)應(yīng)端雙極閉鎖，可采取穩(wěn)定控制措施來(lái)保持系統(tǒng)。而直流線路故障啟動(dòng)成功，或者單極線路故障再啟動(dòng)失敗，不應(yīng)采取穩(wěn)控措施，且系統(tǒng)不發(fā)生穩(wěn)定問(wèn)題，因此祿高肇直流再啟動(dòng)次數(shù)成為了直流線路故障穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)?？紤]到云南電網(wǎng)頻率越限的問(wèn)題相較主網(wǎng)功率轉(zhuǎn)移的問(wèn)題更為突出，再啟動(dòng)次數(shù)主要受祿勸送高坡、肇慶方式下的故障穩(wěn)定特性制約。通過(guò)仿真研究，為了控制發(fā)生直流線路故障后云南的暫態(tài)最高頻率不超過(guò)50.50 Hz，祿高肇直流單極線路故障再啟動(dòng)設(shè)置為3次，雙極線路故障再啟動(dòng)設(shè)置為1次。

2.3 直流雙極平衡功能影響分析

兩端直流由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相互對(duì)稱，極少數(shù)情況下才會(huì)出現(xiàn)雙極電流不平衡的情況。但是對(duì)于三端直流而言，三站直流拓?fù)涞牟粚?duì)稱性導(dǎo)致在缺極運(yùn)行方式下，唯一站會(huì)存在雙極電流不平衡的情況。若此時(shí)在接地區(qū)或者雙極區(qū)再發(fā)生故障，會(huì)引起直流保護(hù)動(dòng)作平衡雙極電流，來(lái)降低入地電流。

以祿高肇直流“二送一”方式為例，直流雙極平衡響應(yīng)過(guò)程如圖4所示。祿勸雙極送電2 700 MW，高坡雙極送電300 MW方式下，祿勸換流站極1發(fā)生故障后，直流極1運(yùn)行在兩端模式，極2運(yùn)行在三端模式，肇慶換流站存在2 700 A的入地電流；若肇慶換流站雙極區(qū)再次發(fā)生故障，雙極平衡保護(hù)動(dòng)作，平衡肇慶站雙極電流，導(dǎo)致祿勸站極2功率降至150 MW。至此，祿勸站損失功率將達(dá)到2 550 MW，導(dǎo)致云南電網(wǎng)出現(xiàn)高頻問(wèn)題，需采取穩(wěn)定控制措施切除云南電網(wǎng)機(jī)組，保證電網(wǎng)頻率不超過(guò)50.50 Hz。

3 祿高肇直流故障穩(wěn)定控制策略

3.1 直流功率損失量的計(jì)算

直流功率損失量計(jì)算是多端直流安全穩(wěn)定控制策略的核心部分，決定了直流各端采取的控制措施量。在三端運(yùn)行方式下，除了傳統(tǒng)的直流極閉鎖故障外，直流極平衡保護(hù)動(dòng)作也會(huì)導(dǎo)致直流功率損失，因此穩(wěn)定控制策略的直流故障保護(hù)功能在制定上統(tǒng)一了閉鎖和速降兩種功率損失情況。

祿高肇直流的6個(gè)換流器作為獨(dú)立的功率損失單元，任一換流器換流器因閉鎖和雙極平衡保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致的換流器功率損失。單一換流器因閉鎖導(dǎo)致的功率損失量由穩(wěn)控裝置獲得，即在收到閉鎖信號(hào)后，從啟動(dòng)前初始斷面中獲取。而換流器速降功率損失量無(wú)法由穩(wěn)控裝置獲得，需要從本站的直流控制保護(hù)系統(tǒng)得到，并將其與故障前斷面功率值進(jìn)行比較，選擇兩者較小值作為最終的功率損失值。

在祿高肇直流運(yùn)行于“二送一”方式下，兩個(gè)送端之間異步運(yùn)行，直流故障后穩(wěn)定問(wèn)題和控制措施相對(duì)獨(dú)立，可由祿勸、高坡站作為策略執(zhí)行主站，針對(duì)各自故障后的穩(wěn)定問(wèn)題，獨(dú)立設(shè)置控制策略。并且，當(dāng)直流發(fā)生故障后，兩個(gè)送端主站分別根據(jù)各站的功率損失量計(jì)算控制量進(jìn)行切機(jī)。

圖5 不同直流運(yùn)行方式的接線示意圖Fig.5 Schematic diagram of different DC operation modes

在祿高肇直流運(yùn)行于“一送二”方式下，送端除了根據(jù)自身的最終損失功率外，還需要與兩個(gè)受端的最終功率損失進(jìn)行比較，并選取兩者大值作為送端的最終功率損失。并且對(duì)于極閉鎖故障而言，由于直流線路存在功率損耗，無(wú)法根據(jù)單一受端極閉鎖的損失功率反向準(zhǔn)確推算送端的損失功率。因此在直流受端極閉鎖時(shí)，需要對(duì)相應(yīng)的功率損失量進(jìn)行網(wǎng)損補(bǔ)償。

特別注意的是，傳統(tǒng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)僅依靠自采集信息進(jìn)行控制，能夠獨(dú)立、有效、可靠地保護(hù)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。而多端直流復(fù)雜的運(yùn)行特性導(dǎo)致安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)極大地依賴于直流控制保護(hù)系統(tǒng)的可靠性和信息的準(zhǔn)確性，削弱了原有的穩(wěn)控系統(tǒng)的獨(dú)立性。

3.2 換流站極性反轉(zhuǎn)的處理

祿高肇直流的換流站采用常規(guī)電流源型換流器，當(dāng)潮流方向發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，需要改變電壓極性和直流場(chǎng)的接線結(jié)構(gòu)。圖5展示了“二送一”和“一送二”三端運(yùn)行方式下直流廠站接線圖。直流處于“二送一”方式時(shí)，高坡?lián)Q流站雙極換流器接入直流線路的方式為極性正常方式，極1換流器母線連接極1直流線路，極2換流器母線連接極2直流線路。而直流處于“一送二”方式時(shí)，高坡?lián)Q流站雙極換流器接入直流線路方式為極性反轉(zhuǎn)方式，雙極換流器與雙極直流線路交叉相連。

在“一送二”方式下，若祿勸換流站發(fā)生單極閉鎖故障后，祿勸換流站安全穩(wěn)定控制裝置會(huì)收到肇慶換流站對(duì)應(yīng)極以及高坡?lián)Q流站另一極的閉鎖信號(hào)。若不特殊處理，當(dāng)功率損失量超過(guò)穩(wěn)定控制策略門檻時(shí)，安全穩(wěn)定控制措施將動(dòng)作。但這個(gè)突破了穩(wěn)定導(dǎo)則中“直流系統(tǒng)單極閉鎖不采取穩(wěn)定控制措施”[17]的要求。因此，對(duì)于多端直流輸電系統(tǒng)而言，若存在極性反轉(zhuǎn)的情況時(shí)，需將同一直流線路連接的運(yùn)行極作為同一極層，并且當(dāng)不同極層發(fā)生故障的時(shí)候，才采取穩(wěn)定控制措施。

3.3 安全穩(wěn)定控制策略的選擇

祿勸換流站作為祿高肇直流云南端的控制主站，其控制策略與電網(wǎng)、直流的運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)密切。因此安全穩(wěn)定控制策略需根據(jù)孤島/聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、直流送受電狀態(tài)進(jìn)行選擇。

首先，直流孤島和聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)穩(wěn)定特性差別巨大，因此先根據(jù)孤島判別系統(tǒng)的結(jié)果選擇聯(lián)網(wǎng)控制策略或者孤島控制策略。然后，再根據(jù)祿勸換流站送電或受電方式再進(jìn)行策略的選擇?？紤]到運(yùn)行規(guī)定和設(shè)備可靠性，祿勸站配置有送受電壓板和電氣量自動(dòng)判別兩種送受電方式的判別邏輯。當(dāng)二者判定結(jié)果不一致時(shí)，裝置告警并閉鎖涉及送受電方式的策略功能。最后，若判定為送電模式，再根據(jù)控制字從“一送二方式”、“二送一方式”和“兩端方式”3種直流故障保護(hù)策略中進(jìn)行。

可以注意到，兩端策略僅使用本站閉鎖信息，“二送一方式”除了使用本站閉鎖信息外還使用直流功率速降信息，而“一送二方式”需要使用三站的功率損失信息。直流保護(hù)策略的適應(yīng)性如表1所示。明顯地，“一送二方式”直流故障保護(hù)策略可以適應(yīng)其他類型的直流故障保護(hù)策略，在實(shí)際運(yùn)行中可以僅投入該保護(hù)策略保護(hù)功能。但考慮到直流建設(shè)期間的過(guò)渡性，不同策略均保留在穩(wěn)控系統(tǒng)內(nèi)。

表 1 祿勸換流站直流故障保護(hù)策略適應(yīng)性Tab.1 Adaptation of DC faults protection strategy in Luquan station

高坡?lián)Q流站作為貴州端的策略主站，則在原有兩端直流故障保護(hù)策略基礎(chǔ)上，新增“二送一方式”下雙極功率損失保護(hù)策略，并適應(yīng)原有兩端高肇直流的故障保護(hù)策略。

4 祿高肇近區(qū)交流故障穩(wěn)定性與控制策略

祿高肇直流投產(chǎn)后，祿勸換流站近區(qū)交流側(cè)穩(wěn)定問(wèn)題主要是配套電廠出線雙線跳閘后存在功角穩(wěn)定問(wèn)題和線路過(guò)載問(wèn)題，以及換流站交流斷面雙線跳閘后配套電廠的功角穩(wěn)定問(wèn)題。兩者均可在故障發(fā)生后通過(guò)切除配套電廠予以解決。

但是，交流外送線路跳閘保護(hù)控制策略是以交流外送斷面功率作為策略實(shí)施的物理量。當(dāng)換流站送電或停運(yùn)時(shí)，外送斷面功率為配套電廠功率與直流功率的差；而當(dāng)換流站受電時(shí)，則為配套電廠功率與直流功率的和，計(jì)算的切機(jī)量會(huì)超過(guò)電廠功率，需調(diào)整切機(jī)系數(shù)或者降低切機(jī)定值，才能保證控制策略的適應(yīng)?？紤]到南方電網(wǎng)總體送電方向?yàn)槲麟姈|送方向，配套電廠大發(fā)與云南受電方式幾乎很少同時(shí)安排。因此，直流內(nèi)送時(shí)安全穩(wěn)定控制參數(shù)的設(shè)置簡(jiǎn)化處理，并通過(guò)預(yù)先控制機(jī)組開機(jī)和直流功率，來(lái)保證策略的適應(yīng)性。

高坡?lián)Q流站原只作為直流送端運(yùn)行，三端改造之后新增受電運(yùn)行方式，接收云南送來(lái)的水電。近區(qū)交流穩(wěn)定問(wèn)題為高坡?lián)Q流站送/受電方式下送/受電通道雙線跳閘后其余線路過(guò)載問(wèn)題，通過(guò)回降直流和切貴州機(jī)組可以解決，僅需對(duì)現(xiàn)有穩(wěn)控系統(tǒng)進(jìn)行改造即滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。

對(duì)于肇慶換流站而言，無(wú)論改造前后，其只作為直流的受端運(yùn)行，近區(qū)交流穩(wěn)定問(wèn)題與之前一致。即，廣東雙回受電通道斷開后直流功率無(wú)法送出，導(dǎo)致?lián)Q流站電壓快速升高，需閉鎖直流，現(xiàn)有控制措施可以適應(yīng)。

5 祿高肇直流安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)架構(gòu)

5.1 設(shè)計(jì)原則

祿高肇直流安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)在構(gòu)建時(shí)，除了解決祿高肇直流投產(chǎn)后系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題外，還遵循以下原則。

圖6 祿高肇多端直流穩(wěn)定控制系統(tǒng)構(gòu)架圖Fig.6 Structure of Lugaozhao multi-terminal DC project stability control system

1)新增云南端穩(wěn)定控制裝置，與云南電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)解耦，僅解決祿勸換流站配套電廠及交流送出線路相關(guān)的穩(wěn)定問(wèn)題。

2)對(duì)于云南受電方式下的穩(wěn)定問(wèn)題，通過(guò)送電方式措施和方式預(yù)控解決，直流閉鎖故障不額外采取切負(fù)荷措施。

3)對(duì)于祿高肇直流投產(chǎn)后新增的穩(wěn)定問(wèn)題，貴州端、廣東端通過(guò)改造現(xiàn)有穩(wěn)控裝置控制策略進(jìn)行適應(yīng)，與各省區(qū)電網(wǎng)的接口方式不發(fā)生變化。

5.2 總體構(gòu)架

綜合考慮系統(tǒng)穩(wěn)定特性、裝置可靠性、運(yùn)維便利性、建設(shè)過(guò)渡適應(yīng)性以及未來(lái)可擴(kuò)展性等因素，對(duì)不同運(yùn)行方式分別采取針對(duì)性的穩(wěn)定控制策略和程序邏輯結(jié)構(gòu)，能夠?qū)O閉鎖和多端直流拓?fù)洳粚?duì)稱運(yùn)行時(shí)功率損失故障采取控制保護(hù)措施，祿高肇多端直流穩(wěn)定控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

祿勸換流站安全穩(wěn)定控制裝置實(shí)現(xiàn)與直流站控系統(tǒng)的接口，接收高坡、肇慶換流站穩(wěn)控裝置發(fā)送的換流變壓器功率、直流運(yùn)行狀態(tài)、直流閉鎖和直流故障速降信息；配置直流聯(lián)網(wǎng)/孤島、兩端/三端運(yùn)行方式下的直流功率損失故障保護(hù)功能，接收云南交流站點(diǎn)安全穩(wěn)定控制裝置發(fā)送的線路投停、跳閘信息；配置云南送/受電方式下祿勸換流站交流出線雙線跳閘事故保護(hù)功能，接收烏東德左岸電廠及多直流協(xié)調(diào)主站上送的可切量信息和發(fā)送切機(jī)命令。

高坡?lián)Q流站安全穩(wěn)定控制裝置實(shí)現(xiàn)與直流站控系統(tǒng)的接口，新增三端運(yùn)行方式下直流功率損失故障保護(hù)功能，接收貴州交流站安全穩(wěn)定控制裝置回降直流命令，并根據(jù)送電、受電方式轉(zhuǎn)發(fā)至直流站控系統(tǒng)，接收貴州電網(wǎng)上送的可切容量信息和發(fā)送切機(jī)命令。

肇慶換流站安全穩(wěn)定控制裝置實(shí)現(xiàn)與祿高肇直流站控系統(tǒng)的接口，接收廣東交流站安全穩(wěn)定裝置發(fā)送的最后斷路器跳閘命令，并將該命令信息轉(zhuǎn)發(fā)至直流站控系統(tǒng)。

另外，祿高肇直流安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)需要從直流控制保護(hù)系統(tǒng)獲取直流解閉鎖信號(hào)和直流功率速降信號(hào)，并向直流控制保護(hù)系統(tǒng)發(fā)送調(diào)制、緊急閉鎖命令。傳統(tǒng)硬接線的接口方案只能實(shí)現(xiàn)有限數(shù)據(jù)的傳輸，不能滿足多端直流運(yùn)行中復(fù)雜而精準(zhǔn)的控制要求[18]。因此祿高肇直流安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)與直流控制保護(hù)系統(tǒng)采用光纖數(shù)字化接口方式，這也是南方電網(wǎng)范圍內(nèi)首次使用數(shù)字化接口方案。

6 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合祿高肇直流多端運(yùn)行特點(diǎn)及直流故障特征，分析了多端常規(guī)直流故障及近區(qū)交流故障系統(tǒng)穩(wěn)定特性及控制措施，針對(duì)多端常規(guī)直流功率損失量計(jì)算方法、換流站極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象、控制策略適應(yīng)性等關(guān)鍵問(wèn)題，提出了多端直流安全穩(wěn)定控制策略及系統(tǒng)構(gòu)架。

多端直流安全穩(wěn)定控制技術(shù)在祿高肇直流工程中的應(yīng)用，為多端直流在南方電網(wǎng)大功率安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支撐，提高了交直流異同步混聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定能力，也為多端直流輸電技術(shù)發(fā)展和推廣應(yīng)用提供了必要條件。