云广特高压直流输电工程送端孤岛频率控制分析

《云广特高压直流输电工程送端孤岛频率控制分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、云广特高压直流输电工程送端孤岛频率控制分析徐攀腾（中国南方电网超高压输电公司广州局，广东省广州市510405）摘要：直流工程用于远离主干网架的水电站或火电厂的电力送出时，送端交流系统形成相对独立的“孤岛”，云广直流的孤岛运行方式被确认为一种正常运行方式。本文利用RTDS实时数字仿真器和控制保护系统SIMATICTDC，对云广特高压直流工程孤岛运行方式下直流频率控制功能进行了仿真分析。并针对在仿真过程中发现的频率控制功能所存在的缺陷进行了分析，提出了切实可行的改进措施，并通过仿真验证了改进措施的有效性。关键词：特高压；孤岛运行

2、；频率控制；实时数字仿真；SIMATICTDC0引言南方电网(CSG)目前已建设世界上第一回800kV、输电容量为5GW的特高压直流(UHVDC)输电工程-云广直流输电工程,以满足“十一五”期间云南向广东送电的需要以及“十二五”初小湾、金安桥等电站向广东送电的需要[1-2]。云广直流输送容量巨大，对南方电网的安全稳定产生十分大的影响。如果云广直流采取孤岛运行方式，可以较大地提高云电外送的稳定水平，效益显著，并可以简化直流安稳系统的配置。因此，云广直流的孤岛运行方式被确认作为正常运行方式中的一种[3]。在孤岛运行方式下，当交流

3、系统有扰动或调整直流传输功率时，将可能会引起系统的频率波动。与并入交流电网不同，在孤岛运行方式下送端频率调节无法依靠网内机组共同调节，主要由机组自身调节和直流频率控制。因此有必要对直流输电工程中频率控制功能进行深入的研究。1云广直流孤岛运行方式交直流并列运行时，楚雄换流站除分别通过2回500kV线路与小湾和金安桥电站相连外，还通过2回500kV交流线路与云南主网的500kV和平变电站(昆西北变)相连。当云广直流输电系统与云南主网间没有直接电气联系，小湾和金安桥电站的电力在楚雄换流站汇集，通过云广直流直接送到广东电网负荷中心即

4、进入孤岛运行方式。云广直流主要有两种孤岛运行方式（常规孤岛）：孤岛运行方式A-小湾以二回线接入换流站；孤岛运行方式B-小湾以三回线接入换流站。1.1孤岛运行方式A小湾以二回线接入换流站，小湾电站机组除送入楚雄换流站外，其余1～2台机组单独通过另一回线接入和平变，同时断开至云南主网和楚雄换流站的两回500kV线路。如图1所示。图1孤岛运行方式Ａ系统接线1.2孤岛运行方式B小湾六机三线、金安桥以二机一线接入楚雄换流站的接线方式，此方式下小湾～和平变线路通过和平变～楚雄换流站线路配串倒接至楚雄换流站，实现直流的孤岛运行。如图2所示

5、。图2孤岛运行方式B系统接线2直流频率控制孤岛运行方式下，直流系统输送功率较大时，系统的短路比较小，属于弱交流系统，交、直流系统的扰动、故障等将给系统的稳定运行带来极大的风险。整流侧在扰动情况下的系统功率不平衡是导致系统频率稳定破坏的根本原因。因此，消除或减小发电机组输出功率与直流系统传输功率间的不平衡是一种行之有效的解决办法。对于送端孤岛系统，除发电机组自身具有的一次调频能力外，还有必要采取直流频率控制的附加控制功能[4-5]。频率控制是利用直流输电系统功率的快速可控性，当送端频率变化时，为防止发生频率稳定破坏事故，通过快

6、速调整外送功率来达到控制送端系统频率的目的[6-7]，如图3所示。图3频率控制原理图3云广特高压直流频率控制功能的实现云广特高压直流工程中频率控制功能在极控层通过两个闭环控制器实现，频率控制的原理是:将频率控制功能设定的上、下限值（50Hz±0.2Hz或50Hz±0.5Hz）与系统实际频率的两个差值，分别经过限幅处理（限幅值为±5Hz）后与双极频率控制耦合值（另一极的FLC的功率调制量与本极FLC的功率调制量的差值，经PI控制器处理后所得到的频率调制量）相加，并将该计算的和值输入到两个不同的PI控制器。当实际频率超过定义的上

7、限时，与之相对应的控制器自动投入，逐渐地增加功率调制量直到上限值；当频率低于定义的频率下限时，与之对应的控制器自动投入，逐渐地增加负的功率调制量直到下限值。如果调制量上升或下降的过程中，频率恢复到限制值，即控制器的输入为零，则控制器的输出保持此时的调制量；如果频率已恢复到定义的频率范围内，则控制器的输入为负值，控制器会按定义的速率减少功率调制量直到调制量为零。两个PI控制器的输出相加作为最终的频率控制的输出值。该值与所有其他稳定控制功能的输出相加，反馈到功率定值计算器完成Iref的计算。云广特高压直流工程频率控制的原理图如图

8、4所示。图4频率控制功能软件逻辑4仿真实验4.1RTDS建模按照南方电网的实际情形，采用RTDS软件搭建控制系统模型，±800kV云广特高压直流系统连接实际直流控制保护装置，并计及交流系统。针对云广直流进入送端孤岛运行方式，送端发电机组模型包括发电机、调速器、励磁系统和电力系统稳定器，其参