受端分层接入的特高压直流系统无功控制策略分析

郝文斌，张振华，单浩东，张 楷

（国网山东省电力公司检修公司，山东 济南 250118）

0 引言

特高压广固换流站无功控制在直流站控中，逻辑上相互独立。两个交流系统无功单元的投切动作是异步的，伴随每次滤波器的投切，对另一交流系统的电压可能会产生一定的扰动，考虑到两个交流电网电气上相距不远，很可能会存在一些相互耦合影响。需要根据详细的系统等值，进一步研究两个交流电网无功控制之间的相互影响。

1 无功控制概述

500 kV和1 000 kV电网分别配置无功控制，无功控制功能在极控中实现，分为两个应用，分别控制500 kV和1 000 kV交流电网的无功平衡。两个无功控制应用功能上类似，彼此独立，有各自的控制对象和控制逻辑。

为了控制与换流器系统、交流系统的无功交换和控制交流母线电压，无功功率控制（RPC）会投切交流滤波器／并联电容器组，来实现以下功能：满足换流器消耗无功需要，使直流系统与交流系统交换的无功为设定值；满足谐波滤波要求，使直流系统注入交流的谐波在允许范围内；控制交流电压在设定值［1］。

2 无功控制分析

2.1 无功控制功能优先级

RPC的各项功能具有不同的优先级，如表1所示。无功控制各模块的优先级关系，如图1所示。

根据所选子功能的优先级，RPC将协调各子功能的投切操作，以满足投切逻辑。优先级1具有最高级别，某一优先级的投切操作仅在完成投切操作后，且不与更高的优先级限制条件冲突时才发出。过压快切OVER VOLTAGE CONTROL为新增功能，其基础段的实现方式为Umax控制，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段在无功控制未投入时也能切除滤波器，控制交流电压在参考范围。 U／Q控制功能不能同时有效［2］。

表1 无功控制优先级

图1 无功控制功能

2.2 无功控制子功能

过压快切功能，检测到母线电压超过一定值，按照相应的策略切除滤波器，以降低母线电压。500 kV和1 000 kV无功控制分别监视各自母线电压水平，过压快切时，切除的是对应电网的交流滤波器。

2.2.1 过压快切特点

过压快切基础段功能（Umax）特点：在无功控制投入时有效；在无功控制手、自动模式下均有效；需满足ABS允许切除条件；隔离滤波器时需判断下一组切除 （切除提前判断出的下一组投切的滤波器）；只切除滤波器，跳开滤波器开关后锁定开关。

过压快切Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段功能特点：优先级是最高；在无功控制投入退出时均有效；隔离滤波器时不判断下一组切除（同类型切除从1A开始按编号次序依次切除）；滤波器隔离类型为，如果SC数量满足，则先切除SC；如果SC可切数量不满足，在达到当前功率下的 ABS前，则判断依次切第 A／B／C（500 kV）类型；达到当前功率下ABS后，最小功率下ABS前，按滤波器切顺序类型切除；只切除滤波器，过压快切跳开交流滤波器开关后，锁定开关［3］。

2.2.2 过压快切动作策略

表2 过压快切动作策略［2］

判断条件 动作策略 其他保护配合Ⅱ段1.2 p u＜U ac≤1.3 p u，6 3 0 k V＜U ac500≤6 8 2.5 k V，1 2 6 0 k V＜U ac1000≤1 3 6 5 k V 5 0 0 k V:每隔1 s切除3小组交流滤波器。1 0 0 0 k V:每隔1 s切除2小组交流滤波器。先切到当前功率下的绝对最小滤波器组数，若判断动作条件仍满足，继续切，直到最小功率下的绝对最小滤波器。锁定切除的滤波器和投入低抗的开关最终由交流滤波器母线过电压保护动作Ⅲ段1.3 p u＜U ac 6 8 2.5 k V＜U ac 5 0 0 1 3 6 5 k V＜U ac1000 5 0 0 k V:每隔2 5 0 m s切除3小组交流滤波器。1 0 0 0 k V:每隔2 5 0 m s切除2小组交流滤波器。先切到当前功率下的绝对最小滤波器组数，若判断动作条件仍满足，继续切，直到最小功率下的绝对最小滤波器。锁定切除的滤波器和投入低抗的开关最终由交流滤波器母线过电压保护／换流变过压保护动作

广固站500 kV交流电压基准值为525 kV，1 000 kV交流电压基准值为1 050 kV，交流过电压控制仅切除交流滤波器至绝对最小滤波器。过压快切动作策略如表2所示，具体功能如下。

1）基础段：最高稳态电压＜Uac＜1.1 pu 时，每隔3 s切除1小组交流滤波器，直到当前功率下的绝对最小滤波器。调度部门应尽快将交流系统电压控制在最高稳态电压范围内，以防在此期间再次发生故障，造成换流站设备损坏。此基础段的实现方式为Umax功能。

2）Ⅰ段：1.1 pu＜Uac≤1.2 pu 时，500 kV 交流滤波器每隔8 s切除3小组（1 000 kV切2小组）交流滤波器，达到当前功率的绝对最小滤波器后，如果过电压定值依然满足，则每隔8 s切除3小组（1 000 kV切2小组）交流滤波器直到最小功率下的绝对最小滤波器。当前功率绝对最小滤波器不满足会同时导致功率回降。

3）Ⅱ段：1.2 pu＜Uac≤1.3 pu 时，每隔 1 s 切除 3小组（1 000 kV切2小组）交流滤波器，达到当前功率的绝对最小滤波器后，如果过电压定值依然满足，则每隔1 s切除3小组（1 000 kV切2小组）交流滤波器直到最小功率下的绝对最小滤波器。

4）Ⅲ段：1.3 pu＜Uac时，每隔 250 ms切除 3 小组（1 000 kV切2小组）交流滤波器，达到当前功率的绝对最小滤波器后，如果过电压定值依然满足，则每隔250 ms切除3小组（1 000 kV切2小组）交流滤波器直到最小功率下的绝对最小滤波器，最终由交流滤波器过电压保护或换流变过电压保护动作。

交流滤波器过电压控制切除滤波器的过程中，在达到当前功率的绝对最小滤波器或最小功率下的绝对最小滤波器前，若某一轮次待切交流滤波器不足3小组（1 000 kV切2小组）时，则切除滤波器的小组数可根据实际投入的交流滤波器数量设为2、1组（1 000 kV 可设 1 小组）［4］。

3 结语

受端分层接入的特高压直流输电工程的无功控制策略与常规直流存在差异，差异体现在定值整定和控制策略上。但是受端500 kV交流网与1 000 kV交流网可能存在相互耦合的影响，无功控制策略还需在工程中进一步验证和改进，为以后工程提供研究基础。