云广直流系统仅带小湾电厂孤岛运行的调试与分析.pdf

2 0 1 1 年 第 5卷 第 5 期 2 0 l 1 Vo 1 5No 5 南 方 电 网 技 术 S oUTH E RN P oW ER S YS TE M TECHNoLoGY 特约专稿 F e a t u r e d Ar t i c l e s 文章编 号 ：1 6 7 4 0 6 2 9 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 0 0 1 0 6 中图分 类号 ：T M7 2 1 1 ； T M7 1 2 文献标志码 ：A 云广直流系统仅带小湾电厂孤岛运行的调试与分析 洪潮，李岩，杨煜，贾磊，李明，许爱东 ( 南方 电网科学研究 院，广 州 5 1 0 0 8 0 ) 摘要：楚雄侧孤岛运行是云广直流输电系统的正常运行方式之一。 介绍了云广直流仅带小湾电厂孤岛运行方式的调试项 目，包括联网一 孤岛运行方式转换试验、孤岛系统稳态运行以及运行过程 中模拟故障或扰动的试验。基于该孤岛运行方 式的现场调试，对系统的实际运行特性进行了分析，结果初步验证了云广直流孤岛运行方式的可行性。现场试验及分析 为进一步开展后续孤岛运行方式调试打下了基础，并为系统处于这种孤 岛方式时的实际运行提供指导。 关键词：特高压直流输电；孤岛运行；现场调试 On- s i t e Co m m i s s i o n i ng a nd Ana l ys i s o n t he I s l a ndi ng Ope r a t i o n o f Yun na n- Gua ng do ng UHVDC Sy s t e m S uppl i e d Onl y b y Xi a o wa n Po we r Pl a n t HONG Ch a o ， LI Ya n， YAN G Yu， J I A Le i ， LI M i ng ， XU Ai d o ng ( E l e c t r i c P o we r R e s e a r c h I n s t i t u t e ， C S G G u a n g z h o u 5 1 0 0 8 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：I s l a n d i n g o p e r a t i o n a t C h u x i o n g s i d e i s a n o r m a l o p e r a t i o n mo d e f o r Yu n n a n Gu a n g d o n g UHVDC t r a n s mi s s i o n s y s t e m Th e p a p e r d e s c r i b e s t h e o n s i t e c o mmi s s i o n i n g t e s t s o f t h e s y s t e m i s l a n d i n g o p e r a t i o n a s i t i s s u p p l i e d o n l y b y Xi a o wa n P o we r P l a n t a t Ch u x i o n g s i d e ，i n c l u d i n g t h e t e s t s o f mo d e c h a n g i n g b e t we e n AC DC p a r a l l e l o p e r a t i o n a n d i s l a n d i n g o p e r a t i o n ，o f s t e a d y s t a t e p e r f o r ma n c e ， a n d o f d y n a mi c p e r f o r ma n c e wi t h d i s t u r b a n c e s o r f a u l t s o c c u r r e d i n i s l a n d i n g o p e r a t i o n Ba s e d o n t h e t e s t i n g r e s u l t s ， t h e a c t u a l i s l a n d i n g s y s t e m o p e r a t i o n p e r f o r ma n c e i s a n a l y z e d ， a n d i t i s p r o v e s t h a t t h e s y s t e m r u n s s mo o t h l y i n t h e i s l a n d i n g o p e r a t i o n mo d e T h e t e s t s a n d a n a l y s i s p r o v i d e a t e c h n i c a l f o u n d a t i o n for f u r t h e r o n s i t e c o m mi s s i o n i n g o f t h e s y s t e m i s l a n d i n g o p e r a t i o n a n d a g u i d a n c e for i t s a c t u a l o p e r a t i o n a s i t b e i n g i n s u c h i s l a n d i n g o p e r a t i o n m o d e Ke y wo r d s ： UHVDC t r a n s mi s s i o n ， i s l a n d i n g o p e r a t i o n ， o n s i t e c o mm i s s i o n i n g 云南一广东_+ 8 0 0 k V直流输 电工程 ( 下称云广 直流工程 )在规划设计阶段就提 出了其送端楚雄侧 联网和孤岛两种方式均为正常运行方式l J J 。 大容量直流输电系统送端孤岛运行作 为一种正 常运行方式在我国尚未实际应用过。云广直流工程 孤岛调试前 ，对于直流输 电孤岛运行 的实际特性 ， 南方 电网仅仅是在天广直流控制保护系统改造后进 行了少量的现场试验。云广直流工程额定功率大且 送端换流站远离电源，送端孤岛运行 的一个显著特 点是 ，与联网运行方式相比较楚雄换流站交流母线 处的短路容量显著降低 ，可能使直流输电系统在极 低的 ( 有效 ) 短路比工况下运行 J ，从而引发孤岛 系统及其中设备安全方面的问题【2 J 。 对于云广直流工程孤岛运行方式存在的问题 ， 前期已采用多种分析方法和仿真工具进行了较为全 面的研究，在楚雄站配置了相关设备，并在直流控 制保护系统中采取了针对性的控制措施【 2 J ， 孤岛运 行现场调试正是基于这些成果而开展的。 本文对云广直流工程的孤岛运行方式作了简要 介绍 ，结合孤岛运行现场调试 的目的，介绍 了云广 直流l丁程仅带小湾电厂孤岛运行调试试验的项 目安 排 ，基于 已开展 的现场调试过程和试验结果分析 ， 重点对孤岛方式实际运行特性和有关控制策略的响 应性能进行了评估。 1 云广直流仅带小湾电厂孤 岛运行方式及 调试 项 目 1 1 云广直流仅带小湾电厂孤岛运行方式简介 云广直流工程楚雄侧孤岛运行方式是相对于联 网方式而言的。联网运行方式是指云广直流与主网 交流系统采用并联运行的方式。图 1所示为 2 0 1 1 年联网运行楚雄侧接线图 。 万方数据 2 南方电网技术 第 5 卷 孤岛方式是指楚雄换流站与小湾 、金安桥水电 站及相关 5 0 0 k V交流输 电线路构成独立系统 ， 断开 与交流主网联系的运行方式L l J 。 本文重点介绍的云 广直流仅带小湾 电厂孤岛运行方式的接线 图如图 2 所示 ， 该方式通过将小湾至和平 5 0 0 k V线路与和平 至楚雄站的一 回线路在和平站内配 串，断开和平至 楚雄站另一回线路形成_ 2 ， ；同时 ，小湾至楚雄站 2 回 5 0 0 k V线路正常投入运行 ， 形成小湾 电站通过 3 回 5 0 0 k v线路接人楚雄站的孤岛系统 ， 而金安桥电 厂接入楚雄站的 2回 5 0 0 k V线路断开。 小湾 小湾 漫湾 至宝峰 图 1 云广直流联 网运行方式接线图 Fig 1 Th e AC DC Pa r all e l Op e r a t ion Mo d e o f Y u n n a nG u a n g d o n g D C P r o j e c t 漫湾 至宝峰 图 2 云广直流楚雄侧仅带小湾电厂的孤岛运行方式接线图 F ig 2 Th e Is l a n d i n g Op e r a t i o n Mo d e of Yu n n a nGu a n gd o n g DC P r o j e c t S u p p li e d o n ly b y X ia o wa n P o we r P la n t 1 2 云广直流仅带小湾 电厂孤岛运行调试项 目 孤岛运行调试项 目安排的原则如下 ： 1 )完整的孤岛运行调试共包括 7个阶段 ，每 个调试阶段中各项试验的直流功率最大稳态运行值 相同，阶段的划分按照直流功率R4 , N大安排。每 个阶段调试结束后，在完成对试验结果分析、发现 问题处理的基础上，才能继续开展下一阶段的调试 工作。 2 )先开展云广直流楚雄侧仅带一个电厂的试 验 ，再进行 同时带小湾和金安桥电厂的孤岛运行试 验。根据小湾和金安桥电厂机组的投产时间， 确定 先进行楚雄侧仅带小湾电厂的试验。 3 )具体试验项 目安排尽可能完整地考虑实际 孤岛运行 中需要进行 的操作以及可能出现的故障或 扰动【 6 。特别地 ，考虑到云广直流双极闭锁引起的 过电压问题及有关应对措施是决定能否在实际运行 中采用孤岛方式的关键因素l 2 】 ， 调试项 目中安排 了 不同直流功率运行条件下的双极闭锁试验 。 云广直流仅带小湾电厂的现场调试包括调试计 划中的 2个阶段 ， 第 1 、 2阶段调试分别安排了直流 功率最大稳态运行值不超过 1 0 0 0 Mw和 1 6 0 0 Mw 共 1 7项试验 ，如表 1 和表 2所示 。 表 1 云广直流孤岛运行第 1阶段现场调试项目 T a b 1 Th e On s it e T e s t I t e ms o f Yu n n a n Gu an g d o n g DC Sy s t e m I s l a n d i n g Op e r a t ion i n S t a g e 1 注 ：直流功率为 1 0 0 0Mw。 表 2 云广直流孤岛运行第 2阶段现场调试项目 T a b 2 T h e On s it e T e s t It ems o f Yun n a nGu a n g d on g DC Sy s t em Isla n d i n g Op er a t i o n i n Stag e 2 注：直流功率为 1 6 0 0 Mw。 万方数据 第 5期 洪潮，等 ：云广直流系统仪带小湾电厂孤岛运行的调试与分析 2 联网一 孤岛运行方式的转换试验 2 1 联网运行转孤岛运行试验 云广直流楚雄侧孤岛运行可 以从联网运行通过 正常的操作转入 ，也可能由于与主网联络线路故障 跳闸而进入 。由于云广直流针对孤岛运行设计 了专 门的控制策略，例如进入孤岛运行后将 自 动关闭功 率振荡阻尼 ( P S D P S S) 、自动启用楚雄侧频率限制 控制 ( F L C) 、以及双极闭锁后抑制过电压的特殊控 制逻辑等。因此，正确识别孤岛运行状态对于云广 直流安全可靠运行十分重要。 为正确、 快速地识别孤岛一 联网运行方式， 在楚 雄侧专门配置了一个孤岛判别系统 ，运行 中根据网 络拓扑结构 自动进行孤岛运行状态快速识别 ，判别 结果送至云广直