溪洛渡水电站稳控装置的配置与功能设计分析

　　1 概况

　　溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县之间的金沙江峡谷，总装机容量居世界第三（中国第二），在左、右岸地下电站各安装9台77×104kW的机组，年均发电量约616.2×108kW·h,左岸电站接入国家电网送电至浙江和四川，右岸电站接入南方电网送电至广东和云南。为确保溪洛渡右岸的电力外送，实施国家西电东送战略，南方电网公司建设了±500kV牛从直流，同时配置了牛从直流稳定控制系统。但随着电力系统规模不断扩大，区域联网和跨区域输电日益增多，电网结构日益复杂，且由于电网建设滞后电源建设，远离负荷中心的大容量水电厂送出网架结构薄弱，窝电现象严重，因此配置合理的稳控系统对提高电网安全稳定和输电能力具有重要意义。本文以溪洛渡右岸电站为例，详细分析了溪洛渡右岸稳控装置的配置及功能设计，说明其稳控装置的重要性，可为类似工程提供参考。

　　2 牛从直流稳定控制系统

　　2.1溪洛渡右岸电站输电系统接线方式

　　溪洛渡右岸共有4回500kV出线，其中3回溪换线至牛寨换流站，1回甘溪线至甘顶变电站接入云南电网；甘顶变电站通过1回500kV甘换线接入牛寨换流站；牛寨换流站通过牛从直流（双回四级，输送容量6 400 MW,线路全 长1 251km）送电至广东从西换流站。

　　溪洛渡右岸输电系统（图1）除采用常规交直流联网运行方式，还采用孤岛运行方式（A、B类：①A类孤岛。甘溪线和甘换线在甘顶站出串运行（甘顶至溪洛渡右岸间隔和甘顶至牛寨间隔在同一串，两母线侧边开关均断开时）。②B类孤岛。

　　甘溪线和甘换线均停运），该方式可有效解决牛从直流故障引起的潮流瞬间转移对云南电网的威胁，同时也提高了溪洛渡右岸的电力外送能力[1].

　　2.2溪洛渡右岸输电系统对电网安全稳定的影响分析

　　（1）牛从直流故障。联网方式下影响为：①单极闭锁故障时，由于交直流联网网架结构较强，系统可保持稳定[2].②双极闭锁故障时，当故障前牛从直流输送功率较大，故障后大量潮流转移到交流通道，易引起交流线路上的传输功率超过静稳极限导致云南电网失稳，因此需切除送端机组，系统才能保持稳定。③三、四级闭锁故障时，由于送端需切除较多机组，受端广东电网功率损失较大，频率和电压下降较多，会导致大量低频低压减载动作，因此还需根据切除机组负荷情况，切除受端负荷才能保持系统稳定。

　　孤岛方式下影响为：①极闭锁故障时，当故障前牛从直流输送功率较大，故障后孤岛交流系统功率将不平衡而失稳，因此需切除送端机组才能保持系统稳定。②三、四级闭锁故障时，除切除送端机组外，还需根据故障前输送功率情况切除受端负荷才能保持系统稳定。

　　（2）交流线路故障。联网和孤岛方式下，溪洛渡右岸送出线路N-2故障时，可能造成交流系统电压失稳，同时由于直流控制系统的固有特性，维持直流功率导致电压超过稳定极限，交流和直流系统持续低压引起直流闭锁[1],因而需限制牛从直流功率和切除溪洛渡右岸机组，系统才能保持稳定。

　　联网方式下，溪换线、甘溪线和甘换线过载时，为防止交流系统稳定破坏，需解列过载线路。

　　联网方式下，云南电网交流线路（永多双回、曲多双回等）故障时，将导致云南电网失稳，需切除溪洛渡右岸机组才能保持系统稳定。

　　2.3牛从直流稳控系统配置

　　牛从直流涉及云南、广东两个电网互联，其稳控系统采取区域性分层控制设计，由控制主站、云南和广东区域控制主站和执行子站等共同实现稳控功能。在牛寨换流站设立控制主站，根据故障情况发出切机和切负荷命令；在溪洛渡右岸电站、云南甘顶站分别设立切机执行站和区域控制主站，接收牛寨控制主站发来的切机命令，甘顶站将切机命令下发到执行子站执行；在广东罗洞站设立区域控制主站，接收牛寨控制主站发来的切负荷命令，由其分配到执行子站执行。牛从直流稳控系统的配置见图2.该系统由牛寨换流站控制主站、从西换流站、溪洛渡右岸电站、惠蓄电站、罗平信息站、砚山信息站、南方罗洞稳控装置，云南电网的甘顶、仁和控制站及与其相连的执行站稳控装置，广东电网的罗洞控制主站及与其相连的控制子站、执行站稳控装置组成。
　　
　　2.4牛从直流孤岛判别系统

　　牛从直流孤岛判别系统由牛寨站、甘顶站、溪洛渡右岸电站孤岛判别装置组成，通过采集各站相关开关位置信号并结合电气量信号，由牛寨孤岛判别主站综合判别输电系统运行方式，将判别结果送至该站稳控装置和直流站控系统进行控制。

　　2.5牛从直流稳控系统功能策略设计

　　联网方式：

　　①牛从直流双极及以上同时或相继闭锁事故，送端切溪洛渡右岸和甘顶站机组，受端切广东负荷；②溪洛渡右岸送出线路N-2故障，限制牛从直流功率和切溪洛渡右岸机组；③系统高周时切溪洛渡右岸机组；④云南电网线路故障，永丰站通过甘顶站切溪洛渡右岸机组；⑤溪换、甘溪和甘换线路过载时解列过载线路。

　　孤岛方式：①牛从直流极闭锁事故，送端欠切溪洛渡右岸机组，受端切广东负荷；②溪换线N-2（A类孤岛时甘溪线可作为溪换第4回线）故障，限制牛从直流功率和切溪洛渡右岸机组；③系统高周时切溪洛渡右岸机组；④联网转孤岛频率控制时根据溪洛渡右岸与牛从直流功率差额欠切溪洛渡右岸机组。

　　3 溪洛渡右岸电站稳控装置

　　3.1溪洛渡右岸稳控装置配置

　　溪洛渡右岸稳控装置作为牛从直流稳控系统的切机执行站和控制子站，既要执行控制主站的切机命令，又要实现就地稳控功能，为保证其安全可靠，采取双系统冗余配置。由于溪洛渡右岸机组和送出线路较多，设备分布较广，需采集和交换的信息量大，因而稳控装置每套系统均采用分布式体系设计，一台RCS-992A主机和四台RCS-990A从机按模块组装放置在采集或控制的设备附近，构成主从式单层结构，见图3.主机负责与牛寨、甘顶稳控主站和四台从机进行通信，接收牛寨、甘顶站传来的信息和命令（包括牛寨站的孤岛判别信息），根据控制策略实现系统稳控功能。

　　#1、#2、#3从机负责采集GIS两条母线三相电压；四回送出线路三相电压、电流；九台机组变高压侧三相电压、电流；各线路边/中开关位置信号等，并上送主机。

　　#3从机还接收并执行主机发来的解列过载线路本侧开关的命令。

　　#4从机负责接收并执行主机发来的切机命令。通信接口装置MUX-22负责主机与牛寨、甘顶站的通信，实现数据和命令的远方收发。主机和#1从机配置在主机柜内，#2、#3从机配置在从机柜内，#4从机配置在执行柜内。主机柜和从机柜放置在GIS保护控制盘柜室，执行柜放置在机组控制小室。