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來源：《中國電力》2024年第4期
引文：雷霄, 許銳文, 鄭寧敏, 等. 閩粵聯網直流工程與SVG/HAPF協同運行特徵及現場試驗[J]. 中國電力, 2024, 57(4): 130-138.
編者按
背靠背直流輸電工程無直流輸電線路，直流側損耗較小，可采用較低包養俱樂部電壓等級下的年夜電流送電。低電壓等級對換流變壓器、換流閥、平波電抗器等設備的絕緣請求也相對較低，可下降工程整體造價。背靠背直流輸電同樣可疾速調節有功、無功，有利于改良兩側交通電網的穩定性。閩粵聯網背靠背直流輸電工程（以下簡稱閩粵工程）是國家鼎力推進的特高壓輸變電換流互補項目，可實現國家電網與南邊電網之間的異步互聯、余缺互濟、應急互備，解決500 kV 輸電網絡單薄問題。
《中國電力》2024年第4期刊發了雷霄等人撰寫的《閩粵聯網直流工程與SVG/HAPF協同運行特徵及現場試驗》一文。文章根據閩粵工程成套設計效能規范及相關設備效能說明，設計了完全的系統帶電試驗計劃，以驗證背靠背直流工程的靠得住運行；同時提出了HAPF、SVG與直流協同運行試驗計劃，驗證HAPF和SVG與直流系統的適配性。針對實際運行中SVG出現的問題進行深刻剖析，提出現場單體設備帶電驗證試驗計劃以及與直流協同運行驗證試驗計劃，并完成現場實施，以驗證優化戰略的有用性。
閩粵聯網直流工程與SVG/HAPF協同運行特徵及現場試驗
雷霄1,許銳文1,鄭寧敏2,李德才1,劉世成1
1.中國電力科學研討院無限公司
2.閩粵聯網電力運營無限公司
摘要
閩粵聯網背靠背直流輸電工程設置裝備擺設了專用于年夜容量高壓直流工程濾波的高壓直流工程濾波的高壓有源濾波器（high voltage active power filter，HAPF）和靜止無功發生器（static var generator，SVG），以分別滿足換流站兩台灣包養網側的濾波需乞降無功功率支撐。根據閩粵工程的特點，提出了完全的直流系統帶電試驗計劃和HAPF、SVG與直流協同運行試驗計劃，驗證了設備的可用性及與直流系統的適配性。針對實際運行中SVG毛病加入事務，深刻剖析了SVG的高壓暫態響應過程中多原因惹起的連鎖反應過程，并根據針對性的優化把持戰略，提出了SVG單體設備高壓/低壓/三相不服衡暫態包養價格把持帶電試驗計劃，以及驗證SVG毛病下SVG與直流系統全過程整體把持戰略的系統試驗計劃，通過現場實施，驗證了優化戰略的正確性和有用性。
01 系統試驗計劃與現場實施
閩粵工程主回路表示如圖1所示，此中換流變壓器為表示圖，實際工程為單相三繞組；交通濾波器（alternating current filter，ACF）與并聯電容器（shunt capacitor，SC）也僅為表示，實際設置裝備擺設了多個小組，降壓變壓器（以下簡稱降壓變）二次側額定電壓為35 kV。
圖1 閩粵工程直流主回路表示
Fig.1 Schematic diagram of Min-Yue HVDC main circ包養網uit
1.1包養網評價 直流系統試驗
根據背靠後手程特點，直流系統試驗包含初始運行試驗、保護跳閘、系統監控效能驗證、電流把持、有功功率把持、無功功率把持、輔助電源切換、擾動試驗、交通單相瞬時接地毛病試驗、穩控系統傳動試驗、單單元額定運行和過負荷試驗、諧波測量、可聽噪聲測量、無線電干擾測量和換流站輔助電源損耗測量等試驗項目。此中，交通單相瞬時接地毛病試驗在閩送粵方法下兩側均進行了試驗，對直流系統、HAPF和SVG的毛病穿越特徵同時進行了測試，結果滿足設計需求。包養網VIP
1.2 HAPF與直流協同運行試驗
試驗項目包含HAPF分歧把持形式下起落直流功率試驗、HAPF毛病加入試驗、交通系統條件變化試驗。
1）HAPF分歧把持形式下起落直流功率試驗。HAPF有2種運行形式：一種為阻抗形式，一種為電流形式。直流一旦解鎖運行輸送功率，HAPF會自動投進一組，并自動設定為阻抗形式，滿足濾波的效能需求，后續隨著直流功率的上升，無功功率（以下簡稱無功）把持在無功需求缺乏時會自動投進第2組HAPF，并自動設定為電流形式。試驗計劃為在以下包養網3種HAPF運行組合形式下進行雙單元直流功率220~500 MW之間的穩態起落：一組HAPF阻抗形式運行、一組HAPF電包養網站流形式運行和2組HAPF分別阻抗形式和電流形式運行。在功率起落過程中確認分歧運行形式組合下HAPF輸出響應的正確性。
2）HAPF毛病加入試驗。根據工程設計規范及無功設置裝備擺設表，直流運行過程中一組HAPF毛病加入后將自動投進另一組熱備用狀態的HAPF；假如出現2組HAPF發生毛病均不成用情況，而直流在1000 MW以上運行，將自動回降直流功率至1000 MW。為了在直流低功率下測試該效能并下降對交通系統的沖擊，在試驗前將現場法式中的回降功率定值由1000 MW修正為300 MW。現場試驗計劃為：直流雙單元400 MW工況下，一組HAPF阻抗形式運行，在主控室執行該組HAPF緊急停運，另一組HAPF以阻抗形式自動投進運行，整個過程中直流系統無擾動；之后執行第2組HAPF緊急停運，直流自動回降功率至限制值300 MW。
3）交通系統條件變化試驗。具體試驗計劃為：直流雙單元400 MW運行，一組HAPF阻抗形式運行，東云I路由運行轉為熱備用狀態，閩側變為單回交通線路運行，核實直流系統與HAPF運行正常；之后手動投進第2組HAPF，自動轉為電流形式運行，核實直流系統與HAPF運行正常；之后將東云I路由熱備用轉為包養運行狀態，核實交直流系統仍然堅持穩定運行狀態。
1.3 SVG與直流協同運行試驗
粵側無功功率潮水如圖2所示，箭頭標的目的為輸出容性無功。根據工程設計，穩態運行時SVG的無功功率指令值由直流站控計算包養故事后給出。SVG1重要用于無功均衡，輸出無功QSVG1在–40 ~ –120 MV·A之間（負值為理性），把持整個換流站與交通系統交換無功QS趨近于0 MV·A，如式（1）；SVG2設計為跟隨直流功率變化進行反比例調整，直流功率100~450 MW對應SVG2出力QSVG2為–100 ~ –10 MV·A。QC為直流系統耗費無功，QACF為ACF與SC輸出容性無功總和。
圖2粵側無功功率潮水
Fig.2Reactive power flow of Guangdong side
SVG與直流協同運行試驗項目如下。
1）直流功率起落過程中SVG協同運行試驗。試驗過程數據如圖3所示。單單元解鎖運行后最小功率為110 MW，由于交通濾波器根據無功戰略表直接投進2組，濾波器總無功過剩，均衡無功的SVG1根據直流站控指令，執行滿發理性無功120 MV·A，SVG2在110 MW有功功率工況下根據戰略輸出理性無功100 MV·A，直流系統整體交換無功為向交通系統發出50 MV·A（直流向交通系統發出無功為正）；再解鎖第2個單元，總功率為220 MW，SVG2的包養出力根據既定戰略自動降落至65 MV·A，直流系統整體無功依然過剩接近30 MV·A，此時SVG1仍然堅持滿發；之后執行直流功率上升，SVG2曲線持續降落， 400 MW工況下系統交換無功基礎降為0，之后隨著直流功率上升，SVG1出力開始低于120 MV·A；在490 MW四周無功把持自動投進一組交通濾波器，直流系統整體無功再度年夜幅過剩，雖然SVG1出力疾速恢復至滿發，但過剩的無功仍然使粵側電壓年夜幅降低5 kV。由圖3及全過程剖析可見，隨著直流功率的變化以及交通濾波器組的自動投進，2組SVG的出力基礎依照效能設計進行變化。
圖3 直流與SVG協同運行的有功與無功曲線
Fig.3 Active and reactive power curves for HVDC and SVG coordinated operation
在直流功率起落過程中，同步完成了交通濾波器投切過程SVG無功把持試驗，SVG1根據直流站控指令完成了無功調整。
2）SVG毛病加入試驗。由于現場出現毛病后進行了戰略優化，后續從頭做了試驗。
3）SVG使能諧波補償效能試驗。雖然本工程的SVG只用于無功補償，可是其設備設計具備諧波補償效能，且后續特高壓直流工程能夠會進行應用，是以本工程對諧波補償效能進行了試驗，步驟為：SVG 2中斷與直流站控的通訊，轉為當場把持形式，加入SVG2，之后修正SVG2設備恒無功參數為輸出理性無功40 MV·A，再手動投進SVG2，并對11次諧波進行補償，確認直流系統穩定運行，然后加入11次諧波補償效能；再對13次諧波進行補償，確認直流系統穩定運行，隨后加入13次諧波補償效能；最后同時對11次及13次諧波進行補償，確認直流系統穩定運行。
02 SVG事務剖析及解決辦法
2.1 現場事務剖析
2022年某日，閩粵工程執行雙單元解鎖運行，功率標的目的粵送閩，雙單元功率由0 MW升至220 MW。直流解鎖4 s后，SVG1連接的降壓變中性點零序電流I段保護動作，降壓變跳閘，導致SVG1加入運行；34 min后，直流功率開始執行由220 MW升至300 MW的操縱，2 min后，SVG2連接的降壓變中性點零序電流I段保護動作，降壓變跳閘，導致SVG2也加入運行；直流換流器無功功率把持（converter reactive power control，QPC）效能自動投進，整流側觸發角升至42°，直流電壓降至83 kV，直流電流自動晉陞，有功功率堅持300 MW不變。
1）SVG響應情況剖析。
起首對2組SVG的共同戰略進行說明：SVG1固定為主用設備，SVG2固定為從用設備，直流啟動前會通過站控向2臺SVG同時發送啟動信號，由于2臺SVG各自采用獨立的通訊通道以及分歧的路由和接口機箱，每次啟動時2組SVG收到啟動號令的先后順序存在必定的隨機性。假如SVG1先于SVG2收到啟動號令，2組SVG的輸出無功均直接階躍至設定值；假如SVG2先于SVG1收到啟動號令，SVG2會認為主機未啟動，依照法式設定自動轉為主機形式，SVG1啟動后則自動進行主從機的切換，此切換邏輯會觸發2組SVG的緩慢啟動邏輯，5 s內2組SVG的無功依照設定斜率緩慢上升至設定值。
圖4為啟動過程的毛病錄波，此中，Uacf_Y為粵側交通線電壓有用值，QSVG1act和QSVG1ref分別為SVG1的無功功率和無功指令值，QSVG2act和QSVG2ref分別為SVG2的無功功率和無功指令值，QSYS_Y為換流站與交通系統交換無功，P_ACT為雙單元實際有功功率，圖4中無功正值表現發出無功。SVG1_ON和SVG2_ON為2組SVG投進運行信號，DBLK_P1和DBLK_P2分別為2個單元解鎖信號，SVGU_TM為SVG進進高壓暫態形式信號。SVG在正常運行時，接受直流站控的無功功率指令，輸出對應的無功功率；而當交通系統電壓過高、超過定值時，SVG自動進進高壓暫態形式，轉為把持交通電壓，可以輸出最高1.2 p.u.的理性無功，目標是盡力下降交通電壓至把持目標區間內；反之則自動進進低壓暫態形式，輸出容性無功以晉陞交通電壓。圖4的啟動過程如下。
圖4 優化前直流解鎖過程中兩組SVG毛病錄波
Fig.4 Fault recording during HVDC deblock process before optimizati包養意思o包養網n
①t1時刻：直流解鎖前向2組SVG發送啟動信號，2組SVG解鎖運行，根據波形剖析本次SVG2先于SVG1啟動，SVG1啟動后2組均進進緩起過程，SVG2階躍至理性40 MV·A后開始緩慢上升，SVG1由理性0 MV·A開始緩慢上升。
②t2時刻：直流站控向第一組交通濾波器發出投進號令，系統交換無功QSYS_Y由–40 MV·A變為100 MV·A（QSYS_Y并非實測，根據交通濾波器投進信號和直流系統運行狀態計算得出），同時SVG1的無功指令階躍至–120 MV·A，但由于已進進緩起形式，實際輸出無功仍然在緩慢上升。
③t3時刻：第一組交通濾波器實際帶電，容性無功導包養網致系統交通電壓突升，140 MV·A的包養無功對應交通線電壓有用值上升的包養情婦穩態值為7 kV擺佈。
④t4時刻：SVGU_TM信號變為1，SVG1進進高壓暫態形式，SVG1轉為輸出容性無功21 MV·A，此時交通線電壓有用值最高達到544.3 kV。觸發高壓暫態形式的交通相電壓瞬時值為449包養網 kV，后根據精度更高的毛病錄波證實了單訂交流電壓在交通濾波器投進后的暫態過程中確實超過了此定表格內容繁多，包括她的個人信息、聯絡方式、貓的值，導致進進暫態形式；彼時暫態包養網單次形式的把持目標為堅持交通線電壓有用值在542.5±2.5 kV的區間內。
⑤t5時刻：直流雙單元解鎖運行，直流功率疾速晉陞至220 MW，直流從交通系統接收無功年夜約80 MV·A，使得交通電壓降落，在低于SVG1暫態把持區間之后，SVG1根據彼時的把持邏輯，為使交通電壓堅持在542.5±2.5 kV的區間內，晉陞其輸出的容性無功直至120 MV·A，使交通電壓始終維持在一個包養俱樂部較高程度。
⑥t6時刻：第2組交通濾波器自動投進，交通電壓晉陞至547 kV，SVG1由于仍然在暫態形式，又下降其輸出的容性無功至75 MV·A，使交通電壓堅持在其暫態把持區間內；而由于彼時加入暫態形式的定值為538 kV，實際電壓持續高于此值，故一向處于高壓暫態形式。
2）降壓變保護動作緣由。
SVG1進進暫態形式后，采用分相恒電壓把持，三相各自的電壓把持目標值雷同，是以在交通系統初始三相電壓存在必定不服衡的情況下，SVG1的三相輸出電流也存在差異，毛病錄波如圖5所示。圖5中由上至下分別為降壓變35 kV側A、B、C相電流以及中性點零序包養網推薦電流。可以看出，降壓變35 kV側電流即SVG1輸出電流在分相把持之下存在差異且變化較年夜，導致零序電流較年夜，有用值達到670 A擺佈，最終滿足零序電流I段保護動作條件她想起附近有一家寵物救助站，便抱著貓轉身出了社（年夜于300 A、持續3.5 s），降壓變跳閘，SVG1同時加入運行。SVG1加入后SVG2自動轉為主機，隨后進進暫態形式，其所連的降壓變跳閘及加入運行過程與SVG1基礎類似，這里不再詳述。
圖5 降壓變電流的毛病錄波
Fig.5 Fault recording of step-down transformer current
3）直流系統觸發QPC效能。
2組SVG均加入運行后，為了保證粵側交通系統電壓不會過繫方式，只是從未聊過天。高，直流系統會自動進進QPC把持，增年夜粵側的觸發角（粵送閩）或關斷角（閩送粵），晉陞直流系統接收的無功功率，以均衡換流站和交通系統的交換總無功功率，如圖2所示的QS，并回降功率至設定值1400 MW。本次事務中，進進QPC運行后，由于直流初始功率為300 MW，未超過1400 MW，故直流功率無變化，粵側觸發角升至42°，閩側關斷角升至41.5°，直流電壓降落至±83 kV，直流電流升至890 A，通過QPC效能將QS把持在10 MV·A擺佈。
2.2 解決計劃
出現2臺降壓變跳閘導致SVG加入運行的緣由有幾個方面：一是由于2組SVG啟動順序的隨機性進進緩起形式，導致在投進第一組濾波器時SVG1和SVG2 均未達到出力目標值，交通電壓年夜幅降低觸發SVG 的高壓暫態形式；二是SVG 進進暫態形式后持續采用分相恒電壓把持方法，在系統電壓三相不完整均衡狀態下SVG 三相輸出不服衡；三是SVG暫態形式的把持參數和戰略在這種特別工況下使SVG并未起到正向無益的感化。是以，設計單位與設備廠家進行了戰略優化。
1）SVG 緩起戰略調整：2組SVG在接受到直流站控的啟動號令后，SVG1先投進，SVG2延時1 s投進，且均在1 ms內將出力升至無功指令值。
2）SVG進進暫態形式后的分相恒電壓把持戰略修正為分相把持時間僅持續1.5 s，1.5 s之后當即轉為三相均衡把持，直至暫態形式加入。
3）SVG 暫態形式把持戰略和參數調整為：設定線電壓有用值額定值為525 kV，當任一訂交流電壓年夜于 1.048 p.u.時，SVG進進高壓暫態形式，“高壓暫態U控的目標值”Uref_U為1±0.0048 p.u.（對應線電壓有用包養網值為525±2.5 kV），線電壓低于1.032 p.u.且持續10 s 后加入暫態形式；當任一訂交流電壓小于0.933 p.u. 后，SVG進進低壓暫態形式，“低壓暫態現在是五點五十，還有五分鐘下班時間。U控的目標值”Uref_D為1±0.0048 p.u.，線電壓高于0.971 p.u.且持續 10 s 后加入暫態形式。
03 優化戰略的試驗計劃與現場驗證
針對現場出現的問題，包養情婦在完成現場把持法式修正后，設計現場帶電試驗計劃，以驗證SVG單體效能及與直流系統協同運行特徵能否滿足請求。
3.1 SVG單體效能驗證
為了驗證修正后的SVG高壓與低壓暫態效能能否滿足2.2節優化戰略，需求對SVG進行單體設備的帶電測試，考慮到實際交通系統電壓不克不及滿足測試所需的范圍，采用對SVG臨時置數的方法進行測試。測試前將2組SVG均設置為停機狀態，即斷開與直流站控的通訊，防止對直流系統的運行產生干擾，相關的操縱和置數均在當場就行。由于一組SVG出力120 MV·A時交通電壓變化6 kV，為了防止單臺SVG測試時惹起交通系統電壓的年夜幅擾動，將另一臺SVG啟動并輸出必定的反向無功，以均衡測試惹起的沖擊。本文以SVG1為例，具體的試驗計劃和過程如下。
1）高壓暫態效能測試。
修正SVG1的參數“恒裝置無功功率指令”為“20”MV·A（留意這里的參數正值對應理性無功），修正SVG2的參數“恒裝置無功功率指令”為“–20”MV· TC: