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天廣直流輸電系統(tǒng)無功控制異常分析及改進措施

文檔作者：楊帆，汲廣文檔來源：中國南方電網超高壓輸電公司廣州局		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月01日
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天廣直流輸電系統(tǒng)無功控制異常分析及改進措施
[摘要]
關鍵詞
0引言
楊 帆，汲廣
(中國南方電網超高壓輸電公司廣州局，廣東廣州 510405)
高壓直流輸電系統(tǒng)運行時，換流器裝置要從交流電網吸收容性無功，該部分無功主要由站內的交流濾
波器提供，進行就地補償。筆者介紹了天廣直流輸電系統(tǒng)無功控制原則和策略，同時結合一起有功功
率調整過程中出現(xiàn)的無功控制異常，深入分析天廣直流無功控制存在的問題，并提出了改進措施。
高壓直流輸電無功控制有功控制交流濾波器
直流輸電具有傳送功率大、線路造價低、控制性能
好等優(yōu)點，是目前發(fā)達國家作為高電壓、大容量、長距
離送電和異步聯(lián)網的重要手段【1 J。近年來，隨著天廣(天
生橋一廣東)、貴廣(貴州一廣東)直流輸電系統(tǒng)的相繼
投產，直流輸電工程在我國南方電網發(fā)揮了越來越重要
的作用
直流輸電的核心設備是換流器。根據(jù)換流器的工作
原理，換流器裝置無論以整流器方式或逆變器方式運行
時，都將從交流電網吸取無功功率，并在交流側和直流
側產生諧波電壓和諧波電流。為消除交流側諧波危害以
及為換流裝置提供必需的無功功率，高壓直流輸電系統(tǒng)
整流站和逆變站都必須配置交流濾波器 J。
作者介紹了天廣直流輸電系統(tǒng)無功控制原則，并從
一起因交流濾波器的退出導致限制直流電流的異常，分
析了無功控制設計不合理的部分，同時提出改進措施。
1天廣直流輸電系統(tǒng)無功控制
1．1天廣直流輸電系統(tǒng)換流站交流濾波器配置介紹
根據(jù)天廣直流的輸電容量， 天廣直流的2個換流站
(廣州站和馬窩站)交流濾波器配置如表1 Is]。
表1天廣直流廣州站和馬窩站交流濾波器配置圖
表1中的A型交流濾波器為濾除12／24次諧波的雙
調諧濾波器，B型交流濾波器為濾除3／36次諧波的雙調
諧濾波器，C型交流濾波器為濾除36或48次諧波的單
調諧濾波器。換流器解鎖時最少投入的小組交流濾波器
的組合為1A+1B，接下來順序投入1個A型、1個B
型，若所有的A、B型小組交流濾波器投入完畢，則投
收稿日期：2007—09—28
作者簡介：楊帆(1979一)，男，助理工程師，從事高壓直流輸
電運行維護工作；
汲廣(1977一)，男，工程師，從事高壓直流輸電管理工作。
26 i www．chinaet．net i電工技術
入C型濾波器。若某小組交流濾波器不可用， 則按照A
型、B型、C型濾波器的順序替代。退出時，按照“先
投入，先退出”的原則，這樣可以保證某小組交流濾波
器不會長時間的投入運行。
1．2天廣直流輸電系統(tǒng)無功控制原則
在天廣直流輸電系統(tǒng)中，無功控制負責完成對交流
濾波器的控制， 目前采用的是定無功控制方式，控制目
標是直流系統(tǒng)(含交流濾波器)與交流系統(tǒng)之間的無功平
衡，該平衡由換流器消耗的無功功率及交流濾波器產生
的無功功率共同確定 】。定無功控制方式是在滿足交流
母線電壓設定范圍和換流器的諧波濾波要求的前提下，
通過投切無功元件和調整換流變抽頭來盡可能地將直流
系統(tǒng)與交流系統(tǒng)之間的無功交換控制在預定的范圍內。
天廣直流定無功控制方式的控制原則如下：
(1)在無功控制環(huán)節(jié)內設3個定值：預設最大值p
(目前為100Mvar)、預設最小值p (目前為一100Mvar)
和預設控制帶寬p (目前為130Mvar)。
(2)直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)之間的無功交換(以流入直
流系統(tǒng)為正)為Q 一Q 其中，Q 為直流系統(tǒng)消耗
的無功；Q 為交流濾波器提供的無功。
(3)直流系統(tǒng)功率下降時，直流系統(tǒng)消耗的無功
同時也下降，當向交流系統(tǒng)輸送的無功Qsys< 時，
直流系統(tǒng)切除一組交流濾波器。
(4)直流系統(tǒng)功率上升時，直流系統(tǒng)消耗的無功Q
同時也上升， 當從交流系統(tǒng)吸收的無功Q B>(Q +Q )
時(目前Q +Q 為30 Mvar)，直流系統(tǒng)投入一組交流
濾波器。這也表明p 未參與無功控制【7 J。定無功功率
控制特性曲線如圖1。
退出濾波器
圖1定無功功率控制特性曲線
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為避免投入運行的小組交流濾波器過負荷，同時保
證濾除諧波的效果，無功控制系統(tǒng)設置了小組交流濾波
器組合的監(jiān)視功能。當某一組合的交流濾波器不可用
時， 系統(tǒng)會發(fā)出直流限電流的告警信號， 同時降低直流
的輸送電流到限定值。如1A+I B組合和2A組合的小組
交流濾波器不可用時，導致的直流電流限定值如表2
(Bipl00％：雙極額定電壓運行；Mono80％：單極80％
額定電壓運行)。
表2 1A+1 B組合和2A組合的小組交流濾波器不可用時的
直流電流限定值表
馬窩站導致的電流限定值／A 廣州站導致的電流限定值／A
不可用潞Bip Mono Bip Mono Bip Mono Bip Mono Bip Mono Bip Mono
波器組合100％ 100％ 80％ 80％ 70％ 70％ 100％ 100％ 80％ 80％ 70％ 70％
】A+ 】B 一 一 54O 】530 540 990 一 一 720 l530 540 l260
2A 引0 — 540 】530 540 990 900 — 720 l530 540 1260
2一起功率調整過程中出現(xiàn)的無功控制異常
2．1異常過程
2．1．1功率調整前系統(tǒng)運行方式
(1)直流系統(tǒng)方式：雙極方式；
(2)功率傳輸模式：極1定電流模式，極2定功率
模式；
(3)運行參數(shù)： =1400MW， 。=1400A， 葩=
1400A ；
(4)廣州站投入交流濾波器：4A+2B+1 C(注：該C
型交流濾波器為手動投入狀態(tài))。
2．1．2 異常過程
調度下令：(1)將天廣直流極1電流定值設定為
1 000A；(2)將天廣直流雙極功率設定為1 000MW。運行
人員按照調度指令首先執(zhí)行第一步指令。第一步指令成
功執(zhí)行完畢后， =1 400MW， =1 000A，， 2=1 800A；
緊接著，運行人員開始執(zhí)行第二步指令。廣 、It站自動退
出2小組A型交流濾波器；這時，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出直流限
電流的告警信號，雙極電流自動限制到900A；3min后，
退出的2小組A型交流濾波器放電完畢，直流限電流的
告警信號自動復歸，雙極電流又自動升高到1 000A。
2．2異常分析
第二步指令如果能夠成功執(zhí)行完畢，則 =1 O00M W’
kkl=1 000A，，dp0l =1 000A。在雙極功率由1 400MW調整
到1000MW 過程中， 因投入的C型小組交流濾波器為
不選擇狀態(tài)，系統(tǒng)不會自動退出，根據(jù)小組交流濾波器
“先投入， 先退出” 的原則， 系統(tǒng)自動退出了2小組A
型交流濾波器，退出的交流濾波器需要有3min的放電
時間，在放電時問內系統(tǒng)認為該小組交流濾波器不可用
(不可以投入運行)， 故系統(tǒng)退出2小組A型濾波器后，
認為該2組A型交流濾波器不可用，依據(jù)小組交流濾波
器組合的監(jiān)視功能：當2小組A型交流濾波器不可用
線路技術 蠶
時，雙極電流需要限制到900A(見表2)，故監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)
出直流限電流的告警信號，雙極電流自動限制到900A；
大約3m_n后，退出的2小組濾波器272ACF、262ACF
放電完畢， 系統(tǒng)認為該2小組A型交流濾波器功能正
常， 可以投入運行， 故此時系統(tǒng)不再限制雙極電流到
900A，直流限電流的告警信號自動復歸，雙極電流又自
動升高到1000A。
2．3改進措施
通過對上述異常情況的分析不難看出，無功控制功
能存在一些不合理的地方，為避免上述異常對直流功率
調整的影響，提出以下幾點建議：
(1)直流一極定電流、～極定功率運行，降功率時
建議先降定電流極的電流參考值、再降雙極功率參考
值，同時每次降低功率不要超過200MW，這樣就不會
因一次降低太多功率導致多組交流濾波器退出放電不可
用， 進而限制直流電流的情況出現(xiàn)。
(2)小組交流濾波器組合的監(jiān)視功能原理有待改進。
如雙極額定電壓下帶1000MW 負荷運行時， 系統(tǒng)投入
2A-t-2B-t-1 C組合的小組交流濾波器就可以滿足濾除諧
波的要求，這時可以不投入剩下的2A小組交流濾波器。
(3)建議修改投退小組交流濾波器的邏輯。在每次
退出小組交流濾波器時總是詢問會否出現(xiàn)限制電流的情
況出現(xiàn)，若出現(xiàn)， 再禁止退出小組交流濾波器，保證直
流輸送功率的正常。
3結束語
高壓直流輸電技術先進，控制保護相對復雜，無功
控制系統(tǒng)是直流輸電控制保護的重要組成部分。加強對
無功控制系統(tǒng)異常的分析，確保無功控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運
行，將會對直流輸電的安全可靠運行起到重要的作用。
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