陳其飄，游廣增

（1.華北電力大學(xué)云南電網(wǎng)研究生工作站，昆明 650217；2. 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司，昆明 650217）

0 前言

隨著交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)的逐步形成，并聯(lián)運行的交流和直流線路間的相互影響更加密切，系統(tǒng)的動態(tài)特性更加復(fù)雜。對于送端電網(wǎng)來說，當(dāng)直流發(fā)生閉鎖故障時，將會出現(xiàn)功率傳輸?shù)耐蝗蛔钄啵查g產(chǎn)生大量的過剩有功功率，從而導(dǎo)致送端電網(wǎng)的頻率升高。另一方面，由于閉鎖故障而產(chǎn)生的大量過剩有功功率將會轉(zhuǎn)移到正常的交流通道上，造成交流通道過載，從而大大地影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，研究直流閉鎖故障對電網(wǎng)的影響及應(yīng)采取的相應(yīng)措施具有重要的意義。

烏東德多端直流送出工程（即起點云南，落點廣東、廣西），外送規(guī)模初期5000兆瓦，遠期可達8000～10000兆瓦，以保障消納并提高云電外送的靈活性。由于烏東德多端直流輸電系統(tǒng)的容量較大并且云南電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，當(dāng)其發(fā)生單極閉鎖或雙極閉鎖時，將會產(chǎn)生較大的過剩功率，勢必會對云南電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。

確定烏東德多端直流單極閉鎖不發(fā)生高周切機情況下云南直流頻率限制控制器(frequency limit controller，F(xiàn)LC）的上調(diào)容量，然后分析在現(xiàn)有直流FLC的基礎(chǔ)上加入烏東德直流FLC對云南電網(wǎng)的影響，然后研究烏東德多端直流閉鎖對云南電網(wǎng)的影響以及相應(yīng)的穩(wěn)控切機措施。

1 烏東德多端直流輸電工程

烏東德三端直流輸電工程送端起點云南，受端落點廣東和廣西，其中云南向廣東送電5000兆瓦，云南向廣西送電3000兆瓦，總送電8000兆瓦。送端云南站的接入系統(tǒng)方案如下：烏東德電站投產(chǎn)后，烏東德電站左右岸分廠接入電網(wǎng)，其中一岸出三回500 kV線路至昆北換流站，線路長度為3×77 km。另外一岸出兩回500 kV至白邑、一回500 kV至龍海接入云南主網(wǎng)。2020年烏東德接入后，烏東德送端電網(wǎng)近區(qū)網(wǎng)架如圖1所示。

圖1 烏東德多直流送端近區(qū)網(wǎng)架圖

2 豐大方式下FLC協(xié)調(diào)配合方案

現(xiàn)有直流FLC的上調(diào)量和死區(qū)設(shè)置情況，然后提出烏東德云南側(cè)直流閉鎖時FLC總上調(diào)容量的設(shè)置，在豐大運行方式下分析加入烏東德直流FLC對云南電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的影響。

表1 現(xiàn)有直流FLC的上調(diào)量和死區(qū)設(shè)置情況

FLC上調(diào)容量設(shè)置方案的原則為在單極直流閉鎖下要能夠?qū)㈩l率高峰壓在50.6 Hz以下，因為云南電網(wǎng)設(shè)置50.8 Hz高周切機，在單極直流閉鎖下不應(yīng)發(fā)生高周切機，并考慮一定裕度，認為FLC應(yīng)將頻率高峰抑制在50.6 Hz以下。

在2020年BPA數(shù)據(jù)中，投入不同的直流FLC，上調(diào)總?cè)萘糠謩e為2680 MW，2280 MW，2040 MW，1800 MW，然后施加烏東德直流云南側(cè)單極直流閉鎖故障，觀察在不同F(xiàn)LC上調(diào)總?cè)萘肯拢到y(tǒng)頻率響應(yīng)峰值的大小。

從仿真結(jié)果可以看出在FLC上調(diào)容量為2680 MW和2280 MW時，可以滿足烏東德直流單極閉鎖后頻率峰值不超過0.6 Hz的條件；在FLC上調(diào)容量為2040 MW和1800 MW時，不能滿足烏東德直流單極閉鎖后頻率峰值不超過0.6 Hz的條件。當(dāng)烏東德發(fā)生單極直流閉鎖時，若想系統(tǒng)頻率峰值不超過50.6 Hz，F(xiàn)LC應(yīng)當(dāng)具有2280 MW以上的總上調(diào)容量。

圖2（a） 方案1下烏東德云南側(cè)單極閉鎖時系統(tǒng)頻率響應(yīng)

圖2（b） 方案2下烏東德云南側(cè)單極閉鎖時系統(tǒng)頻率響應(yīng)

圖2（c） 方案3下烏東德云南側(cè)單極閉鎖時系統(tǒng)頻率響應(yīng)

圖2（d） 方案4下烏東德云南側(cè)單極閉鎖時系統(tǒng)頻率響應(yīng)

圖3 投入烏東德直流FLC時穩(wěn)控切機后系統(tǒng)頻率響應(yīng)

由上面的計算結(jié)果，可得以下結(jié)論：

1）楚穗直流雙極閉鎖時，投入烏東德直流FLC后，可使云南電網(wǎng)最高頻率低于高周切機門檻（50.8 Hz），不會引起高周切機，穩(wěn)控切機可以減少1400 MW的切機量；

2）新東直流雙極閉鎖時，投入烏東德直流FLC后，穩(wěn)控切機可以減少810 MW的切機量；

由此可見，在現(xiàn)有的直流FLC的基礎(chǔ)上，再投入烏東德直流FLC的情況下，對云南的暫態(tài)穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定是有利的。

3 烏東德多端直流閉鎖故障分析

考慮投入現(xiàn)有云南直流FLC（投入方案為：魯西背靠背、金中、牛叢、滇西北直流）功能的前提下，本文對2020年豐大方式下烏東德多端直流單極、雙極閉鎖故障引起的頻率穩(wěn)定問題進行計算分析，經(jīng)分析，會引起云南電網(wǎng)高周切機的故障為云南側(cè)雙極和云南到廣東雙極閉鎖，系統(tǒng)頻率特性（2020豐大+考慮FLC）時系統(tǒng)頻率特性（2020豐大+考慮FLC）。

圖4（a） 烏東德云南側(cè)雙極閉鎖時

圖4（b） 烏東德云南到廣東側(cè)雙極閉鎖

當(dāng)云南直流FLC投入時，由計算結(jié)果可得以下結(jié)論：

1）當(dāng)直流閉鎖導(dǎo)致直流傳輸功率損失4000 MW以下時，不需要采取穩(wěn)控切機措施，云南電網(wǎng)的最高頻率在50.6 Hz以下；

2）烏東德直流發(fā)生云南側(cè)8000 MW雙極閉鎖時，云南電網(wǎng)最高頻率為51.504 Hz，大于火電機組OPC動作門檻值(51.5 Hz)，存在機組無序跳閘的風(fēng)險，需切除烏東德5臺機組，龍開口1臺，共計 4610 MW，可使云南電網(wǎng)恢復(fù)穩(wěn)定，云南電網(wǎng)的最高頻率為50.553 Hz，小于高周切機動作門檻值（50.8 Hz）；

3）烏東德直流發(fā)生云南到廣東5000 MW雙極閉鎖時，云南電網(wǎng)最高頻率為50.817 Hz，大于高周切機動作門檻值(50.8 Hz)，會引起高周切機動作，需切除烏東德2臺機組，共計1700 MW，云南電網(wǎng)的最高頻率為 50.522 Hz，小于高周切機動作門檻值（50.8 Hz）。

4 結(jié)束語

通過分析發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的直流FLC的基礎(chǔ)上，再投入烏東德直流FLC的情況下，對云南的暫態(tài)穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定是有利的。在加入現(xiàn)有云南直流FLC的情況下，通過對烏東德多端直流閉鎖故障分析發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)控拒動時云南側(cè)雙極閉鎖和云南到廣東雙極閉鎖將會引起云南電網(wǎng)的最高頻率超過高周切機動作門檻值（50.8 Hz）。分別對云南側(cè)雙極閉鎖和云南到廣東雙極閉鎖兩種故障情況，提出穩(wěn)控切機的具體措施，對烏東德多端直流投入運行后的云南電網(wǎng)運行具有實際的參考價值。另外，還需要分析云南電網(wǎng)在烏東德近區(qū)各種交流故障下潛在的風(fēng)險，以提高烏東德多端直流投入運行后云南電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。