根据实际工程运行经验,按照直流运行模式具备转带能力的换流器,在故障时均能成功实现功率转带。基于此,本文提出结合直流运行模式的直流功率损失量“预估”计算方法和典型设计原则,并通过大量RTDS仿真实验和现在实际故障检验,验证了其正确性和实用性。
特高压直流换流器故障后的功率转带判断原则:同极的两个换流器之间,在定功率控制模式和双极功率控制模式下,具有相互功率转带能力;不同极换流器之间,仅在双极功率控制模式下,具有相互功率转带能力;在定电流控制模式下,换流器之间不具备功率转带能力。
此外,当发生在双极功率不平衡保护、接地极过流保护动作等情况下,直流功率可能快速大量回降,也会对电网稳定运行带来威胁,需采取控制措施。在具备数字光纤通信的条件下,直流控制保护系统可把当前的各换流器最大可传输的功率、直流快速回降的功率等信息发送给稳控装置,再由稳控装置结合一定的辅助判据综合决策,可提高控制的快速性、准确性和适应性。
四、控制策略
我国直流输电稳控系统,经过十多年的发展积累了丰富的工程经验,在控制策略的制定方面也日趋完善。特高压直流稳控系统的控制策略与常规稳控系统的控制策略类似,由故障元件、故障类型、断面功率和控制措施等元素组成,并以策略表形式体现。
随着多个特高压交直流输电通道的建成投产,控制策略的设计和制定面临新的要求,尤其体现在多个稳控系统和控制策略间的协调控制方面。以复奉直流、宾金直流为例,为了解决两大特高压直流送出的稳定问题,在复龙换流站、宜宾换流站、溪洛渡电厂等8个厂站配置了安全稳定控制装置,如图5所示。经计算,两大直流故障后均可能会切除向左、向右以及溪左三个电厂的机组,两个稳控系统之间的控制措施有重叠。若按传统的思路制定策略和实施方案,两套稳控系统间无信息交互和协调,当出现两大直流同时双极闭锁的极端故障时,某些机组会同时被两个主站发来的命令切除,从而导致控制措施量不足。
对于上述情况,需对两套稳控系统进行协调控制。将其中一个主站(复龙站)设置为协调控制主站,负责协调两大直流同时故障等极端情况下的全局优化控制。当宜宾站判出需采取切机控制措施时,在向电厂发送切机命令的同时,同步将切机信息发送至复龙站,由复龙站稳控装置进行协调控制。
此外,对于送端的切机控制策略,典型设计建议按照固定顺序“依次切机,达到需切容量为止”的原则,可避免在控制主站采用主辅运行模式,简化系统设计,提高可靠性。
五、总结
稳控系统的合理构架设计、稳控装置与直流控制保护系统之间的可靠接口设计、以及直流故障判据及控制策略的优化设计是确保特高压直流配套稳控系统可靠运行的重要前提。本文研究提出的特高压直流稳控系统典型设计方案,已在四川送出的三大特高压直流(复奉/锦苏/宾金)进行了实际工程应用,系统运行状态良好,多次正确动作,保障了电网稳定运行。典型设计方案对于后续的特高压直流稳定系统的设计和实施具有重要参考和借鉴意义。此外,多直流同时故障闭锁或换相失败的稳控策略及实施方案,以及如何减少稳控装置对于直流控制保护系统的依赖性,将是特高压直流稳定系统后续的研究方向和重点。