CN106611958B - 一种±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种±1100kV特高压直流输电工程高低端换流器分层接入500kV/1000kV交流电网系统及其调试方法，系统包括两端换流站和直流输电线路，针对±1000kV特高压直流输电工程系统的调试方法包括：(一)±1100kV特高压直流输电工程多馈入系统计算分析；(二)编制±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统调试方案。本发明的特点表现在以下两个方面：(1)1100kV电压是目前最高的直流电压等级，高低端换流器分层接入交流系统试验方案要根据直流多馈入系统和设备性能，减少试验过程中对设备的冲击；(2)高低端换流器首次采用分层接入500kV/1000kV交流电网，该部分试验方案也是首次编制。
Description
技术领域
本发明涉及特高压直流输电领域，具体涉及一种±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法。
背景技术
±1100kV特高压直流输电工程是以直流电的方式传输电能，与±800kV特高压直流输电工程比较，特点是输送电力容量更大、距离更远，达3000km以上。
目前国内外尚未见到类似的有关±1100kV特高压高压直流输电工程高低端换流器分层接入系统试验方法的公开报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法，作为特高压直流输电工程系统调试的一部分内容，±1100kV特高压直流工程分层接入系统试验方法丰富了特高压直流工程系统调试的内容，通过分层接入方式系统试验，验证了分层接入系统的性能，为工程系统稳定运行提供了保障。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法，所述系统包括两端换流站和直流输电线路，所述两端换流站通过直流输电线路连接；两端换流站均采用双极换流器，每极换流器包括2个串联的12脉动换流器，串联电压按±(550+550)kV串联，高/低端换流器分层接入500kV/1000kV交流电网；±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统的主回路接线方式为±1100kV特高压直流输电工程高低压端换流器分层接入500kV/1000kV交流系统；所述方法包括下述步骤：
(1)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统(直流多馈入是指多条直流线路接入交流电网，1100kV高低端换流器分别接入500kV和1000kV交流电网，所以也可以视为直流多馈入)计算分析；
(2)编制±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方案；
(3)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统现场调试试验；
(4)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统试验结果分析；
(5)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统试验总结。
进一步地，所述步骤(1)的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统计算分析包括系统潮流计算、安全稳定计算和系统电磁暂态过电压计算。
进一步地，所述步骤(2)的±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统调试方案，包括：
<1>编制基本的控制保护试验方案；
<2>编制直流电压平衡控制试验方案；
<3>编制高低端换流变压器分接开关档位不一致试验方案；
<4>编制分层接入功率分配以及与安稳装置策略配合试验方案；
<5>编制附加功率控制试验方案；
<6>编制无功功率控制试验方案。
进一步地，所述步骤(3)的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统现场调试试验包括：
1>基本的控制保护试验；
2>直流电压平衡控制试验；
3>高低端换流变压器分接开关档位不一致试验；
4>分层接入功率分配以及与安稳装置策略配合试验；
5>附加功率控制试验；
6>无功功率控制试验。
进一步地，所述基本的控制保护试验包括：
1)高低端换流器大地/金属接线方式下的起动/停运、控制系统切换、功率升降等试验：用于确认±1100kV特高压直流输电工程系统起动/停运功能正常，实现±1100kV特高压直流输电工程系统的安全进行；
2)保护跳闸试验：用于确认一个换流器高压端或低压端保护跳闸动作正常，不会引起另一个换流器的征程运行；
3)稳态性能以及运行、控制模式试验：用于确认各种运行、控制模式的功能及其转换正常；
4)直流单极降压运行试验：高低端换流器分别降至平衡的电压水平运行。
进一步地，所述直流电压平衡控制试验包括；
A、一个换流器触发角突然增大或减小、瞬间造成高低端换流器电压不平衡的试验：用于确认±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统电压控制功能正常，以保证±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统试验的安全进行；
B、高低端换流变分接开关不对称，造成高低端换流器电压不平衡的试验：用于确认±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统电压控制功能正常，以保证±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统试验的安全进行。
进一步地，所述高低端换流变压器分接开关档位不一致试验包括：
高低端换流变压器分接开关档位不一致，造成高低端换流器电压不平衡，同时造成500kV和1000kV交流侧谐波的变化，用于检验直流电压平衡控制功能。
进一步地，所述分层接入功率分配以及与安稳装置策略配合试验指的是分层接入方式下对功率转移分配功能以及安稳装置控制策略的配合进行试验验证，用于输送功率的转移是否会对受端2个交流电网的稳定性产生影响，包括：
高压端、低压端换流器采用分层接入500kV和1000kV 2个交流系统，如果双极功率控制模式下一个低端换流器退出运行，功率会转移到其余3个换流器(双极有4个换流器，一个换流器退出运行，功率就转带至其余3个换流器)，造成1000kV电网损失输送功率，500kV电网的输送功率增加；如果退出一个高压换流器极则是单极功率控制模式，损失的功率将转移到低压换流器，使得500kV电网损失的功率转移到1000kV电网中；因此在分层接入方式下对功率转移分配功能以及安稳装置控制策略的配合进行试验验证；检验直流功率的提升与回降功能、直流功率调制对增强系统阻尼的作用，以及安稳装置与直流控制系统接口试验。
进一步地，所述附加功率控制试验用于验证高低端换流器分层接入500kV和1000kV 2个交流系统，是否2个交流系统的稳定控制相对独立，且稳定控制模块输出的功率调制量相加作为总的功率调制量。
进一步地，所述无功功率控制试验用于验证：
换流站采用分层接入500kV/1000kV交流电网，分别配置500kV和1000kV系统无功控制来实现对2个交流系统实现独立的无功控制，500kV和1000kV系统无功控制以各自交流母线与系统的无功交换或电压作为控制目标；试验包括：滤波器投退、高端或低端换流器跳闸造成的电压波动性能验证。
进一步地，所述步骤(4)中，组织直流工程系统现场调试试验；现场调试试验方案的跟踪计算分析；对调试试验结果进行分析，对直流输电工程设备技术性能给出评价。
进一步地，所述步骤(5)中，对现场调试资料进行整理、归档；对±1100kV特高压直流输电工程系统调试结果进行分析、归纳；编写±1100kV特高压直流输电工程系统调试技术报告，对调试结果和结论进行分析研究，给出系统调试结论。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：
与±800kV高压直流输电工程系统调试方法比较，特高压直流输电工程系统调试方法有以下优点：
(1)±1100kV特高压直流工程主回路有46种接线方式，与±800kV高压直流输电工程主回路种接线方式相同，试验项目与±800kV特高压高压直流输电工程系统试验项目差不多，多了分层接入试验项目，使得调试范围更加全面，为设备投入运行提供依据。
(2)±1100kV特高压直流输电工程运行电压更高，输送功率更大，输电距离更远，对设备和系统性能要求更高。工程的系统调试是对整个直流系统性能的检验，故特高压直流系统调试方法比±800kV高压直流输电工程的更详细，内容更丰富。
(3)±1100kV特高压直流输电工程输电距离远，达到3000km以上，可以把我国西部的水电输送到东部沿海一带经济发达地区，有效地缓解了东部沿海地区供电紧张局面，有力地促进了西部和东部地区的经济发展。
(4)本发明将应用到准东—皖南±1100kV特高压直流输电示范工程系统调试，形成一整套特高压直流输电工程系统调试的方法和技术路线，为后续±1100kV建设的特高压直流输电工程系统调试提供经验借鉴和技术路线。准东—皖南±1100kV直流示范工程逆变侧高/低端换流器分层接入500kV/1000kV交流电网。这在我国直流输电技术工程上尚属首例。分层接入方式的系统试验要紧密结合特高压直流输电工程的特点，进行直流工程受端多馈入系统计算以及仿真试验分析，制定分层接入系统试验方案，安全高效优质地完成调试项目，通过工程的分层接入方式的系统试验和工程的实践，形成了一整套±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统试验的方法。
附图说明
图1是本发明提供的±1100kV特高压直流输电工程主回路接线图；
图2是本发明提供的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统试验方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明提供一种±1100kV特高压直流输电工程系统，所述系统包括两端换流站和直流输电线路，两端换流站通过直流输电线路连接；两端换流站均采用双极换流器，每极换流器包括2个串联的12脉动换流器，串联电压按±(550+550)kV串联；
单端换流站直流单极正常运行直流电压为±1100kV，单12脉动换流器运行直流电压为550kV。±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统的主回路接线方式为±1100kV特高压直流输电工程高低压端换流器分层接入500kV/1000kV交流系统；本发明提供的±1100kV特高压直流输电工程主回路接线图如图1所示。
本发明提供一种±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统调试方法，其流程图如图2所示，包括下述步骤：
(1)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统计算分析，包括系统潮流计算、安全稳定计算和系统电磁暂态过电压计算；
(2)编制±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方案；
(3)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统现场调试试验，包括：
<1>基本的控制保护试验，包括：
1)高低端换流器大地/金属接线方式下的起动/停运、控制系统切换、功率升降等试验：用于确认±1100kV特高压直流输电工程系统起动/停运功能正常，实现±1100kV特高压直流输电工程系统的安全进行；
2)保护跳闸试验：用于确认一个换流器高压端或低压端保护跳闸动作正常，不会引起另一个换流器的征程运行；
3)稳态性能以及运行、控制模式试验：用于确认各种运行、控制模式的功能及其转换正常；
4)直流单极降压运行试验：高低端换流器分别降至平衡的电压水平运行。
<2>直流电压平衡控制试验；所述直流电压平衡控制试验包括；
A、一个换流器触发角突然增大或减小、瞬间造成高低端换流器电压不平衡的试验：用于确认±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统电压控制功能正常，以保证±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统试验的安全进行；
B、高低端换流变分接开关不对称，造成高低端换流器电压不平衡的试验：用于确认±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统电压控制功能正常，以保证±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统试验的安全进行。
<3>高低端换流变压器分接开关档位不一致试验，包括：
高低端换流变压器分接开关档位不一致，造成高低端换流器电压不平衡，同时造成500kV和1000kV交流侧谐波的变化，用于检验直流电压平衡控制功能。
<4>分层接入功率分配以及与安稳装置策略配合试验：分层接入功率分配以及与安稳装置策略配合试验指的是分层接入方式下对功率转移分配功能以及安稳装置控制策略的配合进行试验验证，用于输送功率的转移是否会对受端2个交流电网的稳定性产生影响，包括：
高压端、低压端换流器采用分层接入500kV和1000kV 2个交流系统，如果双极功率控制模式下低端换流器退出运行，功率会转移到其余3个换流器，造成1000kV电网损失输送功率，500kV电网的输送功率增加；如果退出一个高压换流器极则是单极功率控制模式，损失的功率将转移到低压换流器，使得500kV电网损失的功率转移到1000kV电网中；因此在分层接入方式下对功率转移分配功能以及安稳装置控制策略的配合进行试验验证；检验直流功率的提升与回降功能、直流功率调制对增强系统阻尼的作用，以及安稳装置与直流控制系统接口试验。
<5>附加功率控制试验，附加功率控制试验用于验证高低端换流器分层接入500kV和1000kV 2个交流系统，是否2个交流系统的稳定控制相对独立，且稳定控制模块输出的功率调制量相加作为总的功率调制量。
<6>无功功率控制试验：无功功率控制试验用于验证：
换流站采用分层接入500kV/1000kV交流电网，分别配置500kV和1000kV系统无功控制来实现对2个交流系统实现独立的无功控制，500kV和1000kV系统无功控制以各自交流母线与系统的无功交换或电压作为控制目标；试验包括：滤波器投退、高端或低端换流器跳闸造成的电压波动性能验证。
(4)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统试验结果分析：组织直流工程系统现场调试试验；现场调试试验方案的跟踪计算分析；对调试试验结果进行分析，对直流输电工程设备技术性能给出评价。
(5)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统试验总结：对现场调试资料进行整理、归档；对±1100kV特高压直流输电工程系统调试结果进行分析、归纳；编写±1100kV特高压直流输电工程系统调试技术报告，对调试结果和结论进行分析研究，给出系统调试结论。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法，所述系统包括两端换流站和直流输电线路，所述两端换流站通过直流输电线路连接；两端换流站均采用双极换流器，每极换流器包括2个串联的12脉动换流器，串联电压按±(550+550)kV串联，高/低端换流器分层接入500kV/1000kV交流电网；±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统的主回路接线方式为±1100kV特高压直流输电工程高低压端换流器分层接入500kV/1000kV交流系统；所述系统调试方法包括下述步骤：
(1)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统计算分析；
(2)编制±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方案；
(3)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统现场调试试验；
(4)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统试验结果分析；
(5)±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统试验总结；
所述步骤(3)的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统现场调试试验包括：
1>基本的控制保护试验；
2>直流电压平衡控制试验；
3>高低端换流变压器分接开关档位不一致试验；
4>分层接入功率分配以及与安稳装置策略配合试验；
5>附加功率控制试验；
6>无功功率控制试验；
所述直流电压平衡控制试验包括；
A、一个换流器触发角突然增大或减小、瞬间造成高低端换流器电压不平衡的试验：用于确认±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统电压控制功能正常，以保证±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统试验的安全进行；
B、高低端换流变分接开关不对称，造成高低端换流器电压不平衡的试验：用于确认±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统电压控制功能正常，以保证±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统试验的安全进行；
所述高低端换流变压器分接开关档位不一致试验包括：
高低端换流变压器分接开关档位不一致，造成高低端换流器电压不平衡，同时造成500kV和1000kV交流侧谐波的变化，用于检验直流电压平衡控制功能。
2.如权利要求1所述的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法，其特征在于，所述步骤(1)的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统计算分析包括系统潮流计算、安全稳定计算和系统电磁暂态过电压计算。
3.如权利要求1所述的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法，其特征在于，所述步骤(2)的±1100kV特高压直流输电工程分层接入系统调试方案，包括：
<1>编制基本的控制保护试验方案；
<2>编制直流电压平衡控制试验方案；
<3>编制高低端换流变压器分接开关档位不一致试验方案；
<4>编制分层接入功率分配以及与安稳装置策略配合试验方案；
<5>编制附加功率控制试验方案；
<6>编制无功功率控制试验方案。
4.如权利要求1所述的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法，其特征在于，所述基本的控制保护试验包括：
1)高低端换流器大地/金属接线方式下的起动/停运、控制系统切换、功率升降等试验：用于确认±1100kV特高压直流输电工程系统起动/停运功能正常，实现±1100kV特高压直流输电工程系统的安全进行；
2)保护跳闸试验：用于确认一个换流器高压端或低压端保护跳闸动作正常，不会引起另一个换流器的征程运行；
3)稳态性能以及运行、控制模式试验：用于确认各种运行、控制模式的功能及其转换正常；
4)直流单极降压运行试验：高低端换流器分别降至平衡的电压水平运行。
5.如权利要求1所述的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法，其特征在于，所述分层接入功率分配以及与安稳装置策略配合试验指的是分层接入方式下对功率转移分配功能以及安稳装置控制策略的配合进行试验验证，用于输送功率的转移是否会对受端2个交流电网的稳定性产生影响，包括：
高压端、低压端换流器采用分层接入500kV和1000kV2个交流系统，如果双极功率控制模式下一个低端换流器退出运行，功率会转移到其余3个换流器，造成1000kV电网损失输送功率，500kV电网的输送功率增加；如果退出一个高压换流器极则是单极功率控制模式，损失的功率将转移到低压换流器，使得500kV电网损失的功率转移到1000kV电网中；因此在分层接入方式下对功率转移分配功能以及安稳装置控制策略的配合进行试验验证；检验直流功率的提升与回降功能、直流功率调制对增强系统阻尼的作用，以及安稳装置与直流控制系统接口试验。
6.如权利要求1所述的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法，其特征在于，所述附加功率控制试验用于验证高低端换流器分层接入500kV和1000kV2个交流系统，是否2个交流系统的稳定控制相对独立，且稳定控制模块输出的功率调制量相加作为总的功率调制量。
7.如权利要求1所述的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法，其特征在于，所述无功功率控制试验用于验证：
换流站采用分层接入500kV/1000kV交流电网，分别配置500kV和1000kV系统无功控制来实现对2个交流系统实现独立的无功控制，500kV和1000kV系统无功控制以各自交流母线与系统的无功交换或电压作为控制目标；试验包括：滤波器投退、高端或低端换流器跳闸造成的电压波动性能验证。
8.如权利要求1所述的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法，其特征在于，所述步骤(4)中，组织直流工程系统现场调试试验；现场调试试验方案的跟踪计算分析；对调试试验结果进行分析，对直流输电工程设备技术性能给出评价。
9.如权利要求1所述的±1100kV特高压直流输电工程分层接入方式系统调试方法，其特征在于，所述步骤(5)中，对现场调试资料进行整理、归档；对±1100kV特高压直流输电工程系统调试结果进行分析、归纳；编写±1100kV特高压直流输电工程系统调试技术报告，对调试结果和结论进行分析研究，给出系统调试结论。
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| ±1100kV特高压直流系统试验方案研究;杨万开 等;《电网技术》;20151005;第39卷(第10期);第2815-2821页 |
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