柔性直流输电系统中的中开关连锁逻辑简介

柔性直流输电系统中的中开关连锁逻辑简介

郭晓川

国网湖北省电力有限公司直流公司  湖北省宜昌市   443001

摘要：本文介绍了柔性直流输电工程中交流开关的接线形式，常规直流换流站和柔性直流换流站直流系统运行的特点。通过对比常规换流站和柔性直流换流站中开关连锁逻辑，分析了柔性直流换流站的特点和存在的危险点，为确保柔性直流换流站安全稳定运行的提供了参考依据。

关键词：柔性直流，中开关连锁，换流站

1  引言

柔性直流输电技术能解决跨区长链式电网存在的稳定问题，采用异步联网方式，简化电网安全稳定控制策略，提高电网运行灵活性和可靠性。同时，大幅提高电网间的互济能力，有利于促进西南水电开发和大规模外送。

柔性直流采用全控性换流阀，不仅能控制换流阀的导通，也能控制换流阀的关断。柔性直流不存在换相失败问题。柔性直流采用最低电平逼近，电平数多，谐波含量少，无需交流滤波器。

常规直流换流站换流极输出交流侧存在较大的谐波，直接注入电网，会造成电网质量下降。常规换流站的换流极的交流侧需要加装滤波器，滤除交流电压的谐波。电能质量达到电网要求后，再送至电网。交流输入侧采用3/2接线方式，保证换流极高质量的传输电能，换流极要避免出现换流极无滤波器运行。一串开关上只有两回出线，当两个边开关断开，只有中开关运行时，不能保证交流线路，滤波器和换流阀能够并联，使得电能质量达到要求。

2  中开关功能介绍

2.1常规换流站中开关连锁逻辑介绍

当交流线路与换流变共串时，仅中开关运行时，将直接造成直流单极无交流滤波器运行，在换流阀交流侧缺乏无功补偿装置和交流电压存在大量谐波，为保证此时电能质量和换流阀的安全稳定，需要将闭锁相应的极和阀组。当换流变与交流滤波器共串时，两边开关断开，仅中开关运行，换流极不能正常换相，此时需闭锁相应极或阀组。交流滤波器和交流线路共串，两边开关断开，此时线路与交流滤波器直接相连，可能造成交流线路的电压大幅度波动，此时需要立即跳开中开关。

2.2  柔性直流换流站中开关连锁逻辑介绍

柔性直流换流阀采用全控性器件，在运行过程中不存在换相失败的问题，同时能够灵活控制输出电压的幅值和相位。通过调节换流阀输出电压幅值，能有效控制从电网吸收或注入电网无功。通过调节输出电压的相位控制直流单元传输的有功功率。柔性直流交流侧输出电压谐波含量很少，同时换流阀能有效输出和吸收无功功率，一般不装设交流滤波器。

以渝鄂背靠背柔性直流工程为例，在渝侧和鄂侧均采用3/2接线方式，每侧均设有两串开关，其中在施州（南通道）换流站的鄂侧#4母线通过一台开关给500/10kV站用变压器提供电能。图1给出了施州换流站渝鄂侧的交流接线图。

施州直流渝侧存在分列运行控制模式，双单元运行时，当渝侧交流输入侧两个边开关断开，仅中开关运行，出现单线路带单单元运行，施州直流换流单元分列运行模式，极控系统会自动闭锁一个单元，防止系统出现谐振。

渝侧在单单元运行时，鄂侧双单元或者单单元运行时，交流输入侧出现两个边开关断开，仅中开关运行时，双单元直流鄂侧无功功率控制方式会自动切换至定无功功率控制方式，无功功率设定值保持在形成仅中开关运行方式的瞬间直流系统实际发出的无功功率。

3  常规换流站与柔性直流柔性直流换流站“中开关”逻辑对比

常规直流换流站，无论整流侧还是逆变侧，如果带换流变压器的串上两侧边开关断开，出现换流变压器直接带滤波器或交流线路的情况，应立即闭锁直流相应单极。若线路直接带滤波器，则直接跳开中开关。柔性直流换流站，在两个边开关跳开，仅中开关运行，只需改变对应侧的无功控制策略，维持交流侧电压的稳定。

柔性直流在仅有中开关运行时，只需调整相应侧的无功功率控制方式，直流系统仍继续正常传输功率。无功类控制模式采用定无功功率模式，保证电网无功需求，维持电能质量。柔性直流谐波含量很小，也不存在换相失败问题，无需专门装设交流滤波器，在仅有中开关运行，单线路带直流系统运行时，仍能保持直流系统的正常运行。

4  柔性直流换流站中开关逻辑危险点分析

柔性直流交流侧3/2接线，两个边开关拉开，仅中开关运行，交流系统电网结构发生变化，同时直流系统的无功功率控制方式进行了切换。柔性直流采用双环PI控制，电网参数发生变化直流系统存在震荡的风险。施州直流双单元运行时，渝侧采用了分列运行控制策略，有效避免了两边开关断开，中开关运行的工况产生，造成系统系统振荡。宜昌直流和施州直流鄂侧虽无分列运行控制策略，在进行倒闸操作过程中，应尽量避免仅有中开关运行，两边开关断开的运行方式。

5  总结

本文基于渝鄂背靠背联网工程南通道施州换流站交流场的接线形式，分析了渝侧中开关连锁逻辑与分列运行控制策略的相互关系。对比常规换流站和柔性直流换流站的控制逻辑，分析柔性直流换流站中开关连锁逻辑的作用和优势。分析了潜在的危险点，为确保柔性直流换流站确保安全稳定运行提供参考依据。