三端直流换流站汇流母线区顺控策略研究

侯谭松 郭天炜 贺强

摘要：禄高肇直流工程是国内首个将两端直流改为三端直流的±500 kV直流输电工程，在原高肇直流工程的接线上并联新增的禄劝站，构成了LCC三端并联的电气接线结构。高坡站的直流电气接线与常规两端直流换流站有较大区别，增加了汇流母线区和极性转换母线区。目前高坡站汇流母线区及极性转换母线区实际设计并投运的顺控操作有极投入、极退出以及汇流母线状态转换、极性转换。现对上述顺控操作过程进行了分析，并结合南方电网高压直流系统调度运行管理规定，提出了改进优化建议。

关键词：三端直流;换流站;汇流母线;极性转换;顺控优化

0 引言

禄高肇三端直流工程（云贵互联通道工程）在原高肇直流工程的接线上并联新增的禄劝站，构成了LCC三端并联的电气接线结构。其中，禄劝站和肇庆站电气结构与常规两端直流换流站完全一致，均包含正、负两极及相应的直流场开关、刀闸、地刀等设备。而高坡站因需具备汇流和送/受端转换功能，故高坡站直流电气接线与常规两端直流换流站有较大区别，增加了汇流母线区和极性转换母线区。目前高坡站的顺控操作包括汇流母线区云南（祿劝）侧、贵州（高坡）侧、广东（肇庆）侧三侧的状态转换，同时3站均设计了极投入、极退出操作命令，高坡站还设置了极性转换操作（极性正常或者极性反转）命令。

本文介绍了换流站汇流母线区的顺控操作，重点对顺控过程及其效率和风险进行了分析研究，指出其存在的不足，并提出了顺控优化方案。

1 换流站汇流母线区及极性转换区简介

高坡站汇流母线区是3个站的电流交汇点，实现3站功率汇集和分配，也是3个站的电气隔离点，实现三端/两端运行方式的转换。高坡站汇流母线区采用星型结构连接，每站接线侧均有高压开关（HSS）及刀闸、地刀，通过分合闸实现换流站（极）的投入和退出。汇流母线区包含禄劝侧HSS开关、高坡侧HSS开关和肇庆侧HSS开关及相应的刀闸和地刀。禄劝侧HSS开关和肇庆侧HSS开关两侧均设置有刀闸和地刀，高坡侧HSS开关仅在一侧设置刀闸和地刀。高坡站极性转换母线区用于实现高坡站功率送出（整流）和受入（逆变）模式的转换功能。禄高肇直流工程为常规直流工程，采用晶闸管阀。晶闸管阀具有单向导通特性，流经晶闸管阀电流的方向无法改变，高坡站需通过极性转换母线区刀闸的连接关系，改变晶闸管阀的连接方向，来实现整流和逆变模式的切换。汇流母线区及极性转换区如图1所示。

高坡站汇流母线区及极性转换区的开关、刀闸、地刀设备编号及其作用如表1所示。

极性正常时，合上极母线刀闸05105（05205）将极母线连接至极性转换母线，合上汇流母线刀闸05100（05200）将极性转换母线连接至汇流母线，通过配置禄高段直流线路（以下简称“线路1”）和高肇段直流线路（以下简称“线路2”）状态（即操作HSS1、HSS3开关及其两侧刀闸、地刀及线路地刀），可以构成高坡站直流功率送出的接线方式。极性反转时，合上极母线刀闸05105A（05205A），将极母线连接至极性转换母线，合上汇流母线刀闸05200（05100），将极性转换母线连接至汇流母线，通过配置线路1和线路2状态，可以构成高坡站直流功率受入的接线方式。

05121和05122刀闸属于大地金属转换母线刀闸。极性正常时，若极1（极2）单极运行，则应合上05122（05121）刀闸，将大地金属转换母线连接至极性转换母线，并通过将极汇流母线刀闸05200（05100）连接至对极直流线路，构成金属回线接线方式;极性反转时，若极1（极2）单极运行，则应合上05121（05122）刀闸，将大地金属转换母线连接至极性转换母线，并通过将极汇流母线刀闸连接至对极直流线路，构成金属回线接线方式。

2 汇流母线区现有顺控操作分析

2.1    汇流母线禄劝侧（肇庆侧）操作

目前高坡站汇流母线区域的顺控操作包括极1（极2）汇流母线高坡侧（禄劝侧/肇庆侧）的4种状态之间的转换，直流站控程序中定义的4种状态如表2所示。

根据南方电网高压直流系统调度运行管理规定，涉及上述开关设备的有线路1（线路2）的运行、冷备用、检修3种状态之间的转换，以及高坡站（禄劝站/肇庆站）的在线投退，线路1（线路2）的状态与汇流母线禄劝侧（肇庆侧）的状态对应如表3所示。

如表2、表3所示，根据直流调规及运行经验，正常运行时汇流母线禄劝侧（肇庆侧）不存在操作至热备用状态的情况，继续保留汇流母线禄劝侧（肇庆侧）热备用状态可能会增加运维人员误操作的可能性，因此建议取消“汇流母线禄劝侧（肇庆侧）热备用”操作顺控命令。同时，因为“汇流母线禄劝侧（肇庆侧）接地”操作顺控命令仅仅用于对应的HSS开关检修，实际运行中较少出现，即使出现，点击顺控执行和分别合上HSS开关两侧的地刀的操作效率不相上下，若继续保留“汇流母线禄劝侧（肇庆侧）接地”操作顺控命令，会增加运行人员误以为该命令与调度下发的“将禄高段（高肇段）直流线路操作到检修状态”一致，而导致误操作。因此，为了降低运行人员误操作的风险，提出以下优化建议：

（1）将“汇流母线禄劝侧（肇庆侧）连接/停运”的顺控命令改为“禄高段（高肇段）直流线路运行/冷备用”命令，两者是完全对应的关系，因此无需修改软件逻辑，仅修改人机界面即可。

（2）取消“汇流母线禄劝侧（肇庆侧）热备/接地”的顺控命令，仅修改人机界面，无需修改软件逻辑。

2.2    汇流母线高坡侧操作

下面研究高坡站在线投退过程与汇流母线高坡侧状态的关系。从极控程序可以看出，汇流母线高坡侧的极母线高速开关（0510/0520）及汇流母线刀闸（05100/05200）、极性转换母线地刀（051007/052007）构成了汇流母线高坡侧的顺控操作命令。顺控操作指令（极性正常时）如图2所示。