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  • 頭條南瑞繼保專家提出巴西美麗山二期直流工程的整流側(cè)移相優(yōu)化策略
    2022-04-26 作者:呂彥北、李林、龔飛  |  來源:《電氣技術(shù)》  |  點擊率:
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    導(dǎo)語直流系統(tǒng)保護動作時,整流側(cè)會執(zhí)行移相策略,以降低直流故障電流。針對巴西60Hz交流系統(tǒng)下直接移相至164°整流側(cè)有可能發(fā)生換相失敗的問題,南京南瑞繼保電氣有限公司的研究人員呂彥北、李林、龔飛,在2022年第1期《電氣技術(shù)》上撰文,提出一種整流側(cè)移相優(yōu)化策略,即針對易發(fā)生換相失敗的工況,先移相至120°,維持一段時間或直流電流基本消除后,再移相至164°。 作者首先對整流側(cè)移相過程中發(fā)生換相失敗的機理進行深入分析,然后根據(jù)分析結(jié)果和巴西美麗山二期直流工程試驗經(jīng)驗,針對性地給出整流側(cè)移相優(yōu)化策略和具體實現(xiàn)方案,并且在實時數(shù)字仿真試驗平臺上對該策略進行驗證,證明了所提控制策略的有效性,對其他直流工程有一定的參考意義。

    高壓直流輸電因其在遠距離大容量輸電、海底電纜送電、區(qū)域聯(lián)網(wǎng)等方面具有的優(yōu)勢,得到了廣泛應(yīng)用。直流系統(tǒng)發(fā)生故障,保護動作時整流側(cè)要進行移相(retard),即快速增大觸發(fā)延遲角,降低整流側(cè)直流電壓并最終反轉(zhuǎn)電壓極性,整流側(cè)進入逆變狀態(tài),使直流系統(tǒng)儲存的能量快速向交流系統(tǒng)釋放,降低故障電流,便于最終閉鎖。

    巴西美麗山二期直流起于巴西北部的欣古換流站,止于巴西東南部的里約換流站,電壓等級為±800kV,輸電容量為4000MW,已于2019年建成投入運行。與國內(nèi)工程有所不同,巴西交流系統(tǒng)頻率為60Hz。

    常用的移相策略是:整流側(cè)按照一定速度直接從工作角度移相至164°(有些工程使用160°,兩者差別不大,本研究以164°進行分析)。通過試驗發(fā)現(xiàn),該移相策略應(yīng)用于巴西60Hz交流系統(tǒng)時,對于有些故障類型,整流側(cè)容易在移相過程中發(fā)生換相失敗。

    現(xiàn)有研究絕大多數(shù)只關(guān)注逆變側(cè)換相失敗的問題,整流側(cè)移相過程中發(fā)生換相失敗的問題現(xiàn)有文獻鮮有提及。有學(xué)者指出,在移相到120°左右時,如果直流電流仍不為零,則應(yīng)適當(dāng)減慢調(diào)速。該限制移相速度的方法難以適應(yīng)所有的工況,使用該方法解決換相失敗的問題需要采用最慢的移相速度,但多數(shù)情況下仍需要快速移相,以盡快消除故障電流。有學(xué)者闡述了特高壓直流系統(tǒng)觸發(fā)延遲角分段控制邏輯,但只分析了極閉鎖或極緊急停運、直流線路故障重啟、單閥組故障啟動緊急停運這三種工況的執(zhí)行過程,未給出控制策略設(shè)置的前因后果或相關(guān)理論依據(jù)。

    南京南瑞繼保電氣有限公司的研究人員對60Hz交流系統(tǒng)下整流側(cè)直接移相至164°的過程中發(fā)生換相失敗的問題,從交流系統(tǒng)頻率、直流電流、觸發(fā)延遲角的大小等方面進行了深入分析,分析結(jié)果表明,采用相同的移相策略時,60Hz交流系統(tǒng)比50Hz交流系統(tǒng)更容易發(fā)生換相失??;直流電流越大時越容易發(fā)生換相失敗;移相角度越大時,關(guān)斷角越小,且隨觸發(fā)延遲角增大,關(guān)斷角的下降速度越快,維持不發(fā)生換相失敗的最大直流電流也越小,對故障電流的下降速度要求越大,也就越容易發(fā)生換相失敗。

    南瑞繼保專家提出巴西美麗山二期直流工程的整流側(cè)移相優(yōu)化策略

    圖1 移相優(yōu)化策略實現(xiàn)流程

    南瑞繼保專家提出巴西美麗山二期直流工程的整流側(cè)移相優(yōu)化策略

    圖2 優(yōu)化后線路中點接地故障仿真波形

    研究人員根據(jù)分析結(jié)果,提出了針對60Hz交流系統(tǒng)下整流側(cè)移相優(yōu)化策略,即針對易發(fā)生換相失敗的工況,先移相至120°,維持一段時間,待故障電流降低之后再移相至164°。該策略在實際工程RTDS試驗平臺上進行了驗證,驗證結(jié)果表明之前容易發(fā)生換相失敗的故障類型在整流側(cè)移相過程中未再出現(xiàn)換相失敗。該整流側(cè)移相優(yōu)化策略已應(yīng)用于巴西美麗山二期直流工程,對其他直流工程也有一定的參考意義。

    本文編自2022年第1期《電氣技術(shù)》,論文標(biāo)題為“巴西美麗山二期直流整流側(cè)移相策略優(yōu)化研究”,作者為呂彥北、李林 等。