陳義宣，何燁，李玲芳，高杉雪

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)研究中心，云南 昆明 650011）

0 前言

永富直流工程額定直流電壓±500 kV，額定功率3000 MW，起于云南楚雄州永仁縣，止于云南文山州富寧縣。永富直流大量運(yùn)用了新技術(shù)新設(shè)備，首次在直流輸電系統(tǒng)中應(yīng)用直流輸電全送、分送新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)3000 MW電力全送云南、全送廣西及分送云南和廣西各1500 MW 三種運(yùn)行方式。隨著文山地區(qū)電解鋁不斷投產(chǎn)，滇東南地區(qū)的負(fù)荷快速增長，計(jì)劃安排永富直流回送云南，緩解地區(qū)電網(wǎng)主要斷面送電壓力。

文山電網(wǎng)是個(gè)弱受端電網(wǎng)，電磁環(huán)網(wǎng)復(fù)雜，電壓及熱穩(wěn)定問題突出，目前配有硯山穩(wěn)控系統(tǒng)，500 kV 紅硯雙回、500 kV 硯富雙回等線路發(fā)生N-2 故障，采取相應(yīng)的切負(fù)荷措施。隨著永富直流回送云南，交直流系統(tǒng)相互影響，穩(wěn)控系統(tǒng)將更加復(fù)雜，需對(duì)永富直流回送云南對(duì)硯山穩(wěn)控系統(tǒng)影響進(jìn)行分析。

本文分析了永富直流回送云南，文山地區(qū)電網(wǎng)穩(wěn)定特性變化，研究其對(duì)硯山穩(wěn)控系統(tǒng)影響，提出硯山穩(wěn)控系統(tǒng)改造方案。

1 硯山穩(wěn)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

硯山穩(wěn)控系統(tǒng)（如圖1 所示）目前有7 個(gè)廠站，其中500 kV 硯山變?yōu)榭刂浦髡荆? 個(gè)監(jiān)測站為220 kV 文山監(jiān)測站，5 個(gè)執(zhí)行站，分別為500 kV 富寧變、220 kV 魏橋鋁C、220 kV馬塘鋁、220 kV 神火鋁I、220 kV 神火鋁II。

圖1 硯山穩(wěn)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

硯山穩(wěn)控系統(tǒng)主要用于解決紅河～硯山雙線、硯山～富寧雙線N-2 后的熱穩(wěn)定或電壓穩(wěn)定問題；解決硯山主變N-2、富寧主變N-2 熱穩(wěn)定問題。

2 永富直流回送云南穩(wěn)定特性變化

500 kV 天星、柳井輸變電工程全部投產(chǎn)后，文山地區(qū)通過5 回500 kV 線路（魯天雙線、紅硯雙線、通柳單線）及2 回220 kV 線路（文南雙線）與主網(wǎng)聯(lián)系。永富直流回送云南后，魯天雙線N-2、紅硯雙線N-2、硯富雙線N-2 穩(wěn)定情況可以看出，永富直流回送雖然減輕了文山相關(guān)交流斷面功率，但電壓穩(wěn)定問題依然突出，對(duì)提高地區(qū)電壓穩(wěn)定水平有限。主要因?yàn)榻涣骶€路發(fā)生故障后，在暫態(tài)低電壓的過程中，直流回送量大大減小，如圖2 所示。

圖2 暫態(tài)低電壓的過程中永富直流功率變化曲線

因此，文山電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性及切負(fù)荷量大小與直流運(yùn)行回送量及直流的運(yùn)行狀態(tài)弱相關(guān)（基本無影響），與文山地區(qū)負(fù)荷強(qiáng)相關(guān)，而文山地區(qū)負(fù)荷可通過式（1）計(jì)算得到：

其中交流斷面功率P交=魯→天雙線+紅→硯雙線+通→柳單線+南→文雙線7 回?cái)嗝嬗泄Τ绷鳎?/p>

永富直流回送功率P直=富→硯雙線有功+富→柳單線有功+富寧4 臺(tái)主變下網(wǎng)有功。

因此硯山穩(wěn)控系統(tǒng)與永富直流穩(wěn)控系統(tǒng)可解耦，兩者無須進(jìn)行信息交互。

3 硯山穩(wěn)控系統(tǒng)改造

硯山穩(wěn)控系統(tǒng)除了應(yīng)適應(yīng)表1 的穩(wěn)定特性變化外，由于硯山～富寧線路N-2（柳井投產(chǎn)后，柳井～富寧檢修時(shí)），直流無法穩(wěn)定運(yùn)行，需配置最后斷路器保護(hù)及采用電氣量作為主判據(jù)。

3.1 配置最后斷路器保護(hù)

柳井投產(chǎn)后，柳井～富寧檢修時(shí)，當(dāng)發(fā)生硯山～富寧線路N-2 故障，富寧側(cè)的有效短路比僅為1.7，為極弱系統(tǒng)，直流不能穩(wěn)定運(yùn)行。

因此，為適應(yīng)永富直流回送，有效保護(hù)直流設(shè)備的正常運(yùn)行，需在富寧站（改造）和硯山站（改造）配置最后斷路器保護(hù)裝置，當(dāng)硯山～富寧雙線發(fā)生N-2 故障，主動(dòng)閉鎖永富直流。

若硯山斷路器裝置判出硯山～富寧雙回線路硯山側(cè)500 kV 最后斷路器跳閘，則向富寧站最后斷路器裝置發(fā)送閉鎖云南側(cè)直流命令，富寧斷路器裝置綜合判斷后再發(fā)送閉鎖信息給富寧換流站直流控保系統(tǒng)，通過富寧換流站直流控保系統(tǒng)最終閉鎖直流。具體如圖3 所示。

圖3 富寧換流站最后斷路器與直流控保接口圖

3.2 采用開關(guān)量作為無故障跳閘主判據(jù)

神火鋁I 和神火鋁II 全部達(dá)產(chǎn)后，500 kV富寧變最大下網(wǎng)負(fù)荷將超過1800 MW，若永富直流回送量與富寧變下網(wǎng)功率基本相等，則硯山～富寧雙線有功潮流基本為零。此時(shí)若發(fā)生硯山～富寧N-2 故障，由于永富直流無法穩(wěn)定運(yùn)行，需主動(dòng)閉鎖，永富直流閉鎖后，潮流轉(zhuǎn)移至220 kV 硯山～松林坡等斷面，存在電壓穩(wěn)定及熱穩(wěn)定問題，需聯(lián)切神火鋁負(fù)荷。

目前，基于電氣量的無故障跳閘判據(jù)主要是根據(jù)跳閘前后的有功、電流等電氣量變化進(jìn)行判別。若故障前線路有功在零功率附近，由于無故障跳閘后線路有功、電流等電氣量變化不明顯，穩(wěn)控裝置將無法準(zhǔn)確判出線路跳閘，裝置將拒動(dòng)。

因此，針對(duì)硯山～富寧雙線低功率發(fā)生故障仍有電壓穩(wěn)定問題等情況，需采用開關(guān)量作為無故障跳閘主判據(jù)，開關(guān)量判線路跳閘需滿足3 個(gè)條件：

1）邊或中開關(guān)至少有A、B、C 一相以上變位；

2）邊、中開關(guān)均停運(yùn)（故障前至少有一個(gè)開關(guān)為運(yùn)行）：即由運(yùn)行→停運(yùn)；

3）線路有功絕對(duì)值大小低于投運(yùn)功率定值（防誤）。

具體邏輯框圖如圖4 所示。

圖4 開關(guān)量無故障跳閘判據(jù)邏輯框圖

4 結(jié)束語

永富直流回送，減輕了文山地區(qū)電網(wǎng)相關(guān)斷面潮流，有利于緩解紅河～硯山等線路N-2后的熱穩(wěn)定問題，但電壓穩(wěn)定問題依然突出，仍需采取切負(fù)荷措施。文山電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性及切負(fù)荷量大小與直流運(yùn)行回送量及直流的運(yùn)行狀態(tài)弱相關(guān)，與文山地區(qū)負(fù)荷強(qiáng)相關(guān)，硯山穩(wěn)控系統(tǒng)與永富直流穩(wěn)控系統(tǒng)可解耦。

永富直流回送后，根據(jù)電網(wǎng)穩(wěn)定特性變化，需對(duì)硯山穩(wěn)控系統(tǒng)進(jìn)行改造；在硯山、富寧配置最后斷路器保護(hù)裝置；采用開關(guān)量作為硯山～富寧線路無故障跳閘主判據(jù)，以提高文山地區(qū)電網(wǎng)穩(wěn)定水平。