三端直流換流站匯流母線區順控策略研究

侯譚松 郭天煒 賀強

摘要：祿高肇直流工程是國內首個將兩端直流改為三端直流的±500 kV直流輸電工程，在原高肇直流工程的接線上并聯新增的祿勸站，構成了LCC三端并聯的電氣接線結構。高坡站的直流電氣接線與常規兩端直流換流站有較大區別，增加了匯流母線區和極性轉換母線區。目前高坡站匯流母線區及極性轉換母線區實際設計并投運的順控操作有極投入、極退出以及匯流母線狀態轉換、極性轉換。現對上述順控操作過程進行了分析，并結合南方電網高壓直流系統調度運行管理規定，提出了改進優化建議。

關鍵詞：三端直流;換流站;匯流母線;極性轉換;順控優化

0 引言

祿高肇三端直流工程（云貴互聯通道工程）在原高肇直流工程的接線上并聯新增的祿勸站，構成了LCC三端并聯的電氣接線結構。其中，祿勸站和肇慶站電氣結構與常規兩端直流換流站完全一致，均包含正、負兩極及相應的直流場開關、刀閘、地刀等設備。而高坡站因需具備匯流和送/受端轉換功能，故高坡站直流電氣接線與常規兩端直流換流站有較大區別，增加了匯流母線區和極性轉換母線區。目前高坡站的順控操作包括匯流母線區云南（祿勸）側、貴州（高坡）側、廣東（肇慶）側三側的狀態轉換，同時3站均設計了極投入、極退出操作命令，高坡站還設置了極性轉換操作（極性正常或者極性反轉）命令。

本文介紹了換流站匯流母線區的順控操作，重點對順控過程及其效率和風險進行了分析研究，指出其存在的不足，并提出了順控優化方案。

1 換流站匯流母線區及極性轉換區簡介

高坡站匯流母線區是3個站的電流交匯點，實現3站功率匯集和分配，也是3個站的電氣隔離點，實現三端/兩端運行方式的轉換。高坡站匯流母線區采用星型結構連接，每站接線側均有高壓開關（HSS）及刀閘、地刀，通過分合閘實現換流站（極）的投入和退出。匯流母線區包含祿勸側HSS開關、高坡側HSS開關和肇慶側HSS開關及相應的刀閘和地刀。祿勸側HSS開關和肇慶側HSS開關兩側均設置有刀閘和地刀，高坡側HSS開關僅在一側設置刀閘和地刀。高坡站極性轉換母線區用于實現高坡站功率送出（整流）和受入（逆變）模式的轉換功能。祿高肇直流工程為常規直流工程，采用晶閘管閥。晶閘管閥具有單向導通特性，流經晶閘管閥電流的方向無法改變，高坡站需通過極性轉換母線區刀閘的連接關系，改變晶閘管閥的連接方向，來實現整流和逆變模式的切換。匯流母線區及極性轉換區如圖1所示。

高坡站匯流母線區及極性轉換區的開關、刀閘、地刀設備編號及其作用如表1所示。

極性正常時，合上極母線刀閘05105（05205）將極母線連接至極性轉換母線，合上匯流母線刀閘05100（05200）將極性轉換母線連接至匯流母線，通過配置祿高段直流線路（以下簡稱“線路1”）和高肇段直流線路（以下簡稱“線路2”）狀態（即操作HSS1、HSS3開關及其兩側刀閘、地刀及線路地刀），可以構成高坡站直流功率送出的接線方式。極性反轉時，合上極母線刀閘05105A（05205A），將極母線連接至極性轉換母線，合上匯流母線刀閘05200（05100），將極性轉換母線連接至匯流母線，通過配置線路1和線路2狀態，可以構成高坡站直流功率受入的接線方式。

05121和05122刀閘屬于大地金屬轉換母線刀閘。極性正常時，若極1（極2）單極運行，則應合上05122（05121）刀閘，將大地金屬轉換母線連接至極性轉換母線，并通過將極匯流母線刀閘05200（05100）連接至對極直流線路，構成金屬回線接線方式;極性反轉時，若極1（極2）單極運行，則應合上05121（05122）刀閘，將大地金屬轉換母線連接至極性轉換母線，并通過將極匯流母線刀閘連接至對極直流線路，構成金屬回線接線方式。

2 匯流母線區現有順控操作分析

2.1 ? ?匯流母線祿勸側（肇慶側）操作

目前高坡站匯流母線區域的順控操作包括極1（極2）匯流母線高坡側（祿勸側/肇慶側）的4種狀態之間的轉換，直流站控程序中定義的4種狀態如表2所示。

根據南方電網高壓直流系統調度運行管理規定，涉及上述開關設備的有線路1（線路2）的運行、冷備用、檢修3種狀態之間的轉換，以及高坡站（祿勸站/肇慶站）的在線投退，線路1（線路2）的狀態與匯流母線祿勸側（肇慶側）的狀態對應如表3所示。

如表2、表3所示，根據直流調規及運行經驗，正常運行時匯流母線祿勸側（肇慶側）不存在操作至熱備用狀態的情況，繼續保留匯流母線祿勸側（肇慶側）熱備用狀態可能會增加運維人員誤操作的可能性，因此建議取消“匯流母線祿勸側（肇慶側）熱備用”操作順控命令。同時，因為“匯流母線祿勸側（肇慶側）接地”操作順控命令僅僅用于對應的HSS開關檢修，實際運行中較少出現，即使出現，點擊順控執行和分別合上HSS開關兩側的地刀的操作效率不相上下，若繼續保留“匯流母線祿勸側（肇慶側）接地”操作順控命令，會增加運行人員誤以為該命令與調度下發的“將祿高段（高肇段）直流線路操作到檢修狀態”一致，而導致誤操作。因此，為了降低運行人員誤操作的風險，提出以下優化建議：

（1）將“匯流母線祿勸側（肇慶側）連接/停運”的順控命令改為“祿高段（高肇段）直流線路運行/冷備用”命令，兩者是完全對應的關系，因此無需修改軟件邏輯，僅修改人機界面即可。

（2）取消“匯流母線祿勸側（肇慶側）熱備/接地”的順控命令，僅修改人機界面，無需修改軟件邏輯。

2.2 ? ?匯流母線高坡側操作

下面研究高坡站在線投退過程與匯流母線高坡側狀態的關系。從極控程序可以看出，匯流母線高坡側的極母線高速開關（0510/0520）及匯流母線刀閘（05100/05200）、極性轉換母線地刀（051007/052007）構成了匯流母線高坡側的順控操作命令。順控操作指令（極性正常時）如圖2所示。