摘要：直流系统作为变电站电气设备的工作电源,被广泛应用于继电保护设备、监控系统、远动系统的正常运行和遥控操作.因此,对其供电的可靠性、稳定性以及供电质量均有着很高的要求.尤其是现在运行的变电站大多为综合自动化站,使得直流系统还必须具备遥测、遥信等功能以适应变电站无人值守或少人值守的需要.为此,对服役已久的直流系统进行相应的改造已显得十分迫切.直流改造工程难度大,风险系数高,必须从技术保障入手,确保改造过程中直流母线和直流负荷不停电且安全运行。
关键词：常规；直流柔性化；过渡方案；分析
1导言
我国能源资源与能源需求呈逆向分布，能源开发加速向西部和北部转移，中东南沿海地区经济发展迅猛，在原有网架基础上，适时地进行改造，整合利用已有资源，扩大联网规模，有利于实现资源的优化配置，增强电网抗风险能力。随着改造工程的增多，客观、准确的工程评价对改造工程的投资决策至关重要。混合直流输电系统是通过结合电网换相换流器和电压源型换流器的技术特点，互相取长补短而形成的新型直流输电拓扑结构。电网换相换流器直流输电在大容量远距离输电以及异步电网背靠背互联等场合有成熟的应用，但系统存在着的逆变站换相失败、无法对弱交流系统供电、运行过程中需要消耗大量无功功率等缺陷制约其进一步发展。电压源型换流器直流输电不需要考虑直流系统的潮流反向功能，与传统直流输电系统不同，不存在逆变站的换相失败问题，从而彻底解决了所谓的多直流落点问题，十分适合南方电网的主网构架。
2直流系统改造前的运行模式
正常运行时,母联刀闸断开,两段母线分别以单母线方式运行,每个保护小室设两个直流分屏,Ⅰ段直流主屏供各个小室的#1分屏,Ⅱ段直流主屏供各个小室的#2分屏,且主屏跟每个分屏之间均有两根联络电缆,通过两个进线开关接入分屏,以保证供电可靠性.当任一组充电机、蓄电池组故障时,将其切除后再将母联合上,两段直流母线为单母线分段运行方式,即可另一组充电机和蓄电池带全站负荷运行。
3直流系统的改造方案选择和确定
直流系统改造的目的就是提高直流系统运行的可靠性和供电质量,这是衡量直流电源的重要指标.该站的直流系统运行多年,且现行直流系统只配备两组直流充电机,当一组充电机退出运行时,相应的蓄电池池组也将退出运行,全站的直流负荷将由另一组充电机和蓄电池组来承担,大大降低了站内直流系统供电的可靠性,因此需要将各个保护小室的直流分屏、直流主屏、直流充电屏、蓄电池全部换成新设备。现行规程要求500kV变电站的直流系统应为双蓄三充的系统.即由两组蓄电池和三组充电机组成,直流母线为单母线分段接线,正常运行时,两段母线上的两组充电机作为浮充电系统,第3组充电机作为充电系统和浮充电系统的备用,当任一组电池均充时可将改蓄电池从母线上切离,由充电系统对其进行均充,而不影响系统的正常运行,整个系统可靠性高，因此对于这点而言必须要引起足够的重视，从而保证其供电的稳定性。
4换流站常规直流柔性化改造方案
4.1一极改造一极正常运行方案
一是先双极短时停电，保留极I极线出线测量装置、极线直流高压耦合电容器及避雷器，转换运行方式为负极金属回线运行。拆除其余极I的设备，先进行极I设备的改造。在极I改造的过程中极II恢复单极金属回线运行。二是极I设备改造完后全站停电，拆除双极区中性线设备，改造直流场双极区设备。期间同时完成两极极线测量装置的改造，极I具备单极金属回线运行的条件后恢复极I单极金属回线运行。三是改造极II设备。
4.2双极整体改造方案
双极一次性改造拆除双极的换流变、直流场、阀厅区域、交流滤波器场、主控楼及直流场继电器小室的所有设备，新增换流变，启动回路、阀厅及柔性直流换流器、主控楼等;跟柔性直流有关的直流控制保护、换流变保护、测量装置及合并单元等一次性同期建设。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.3方案比较
一极改造一极正常运行方案:在一极停电的情况下另外一极可以单极金属回线运行，在改造的过程中直流系统还可以传输一半的功率。改造过渡方案比较复杂，但分阶段停电施工安排对电网运行方式有利。双极整体改造方案:容易施工，控制保护不存在通信接口复杂的问题，相关的控制保护设备全部重新配置，对侧换流站的极控和直流保护同期开展相应的改造以适应柔性直流控制保护的要求，但停电期间相对方案一损失一半的传输功率。通过技术方案比较，为减少改造过程中的停电时间，提出优化的改造过渡方案，在减少停电时间的情况下确保换流站在改造过程中还可以单极金属回线运行。
5安顺换流站改造过渡方案
对于送受端型混合直流输电系统而言，某采用柔性直流方案使得其系统响应时间、直流控制能力和器件通流水平与安顺站的常规直流相差较大，必须采用适当的控制保护策略，确保系统按照既定目标安全稳定运行。因此送端的直流控制保护系统需进行相应的保护改造及软件升级。
5.1直流控制系统改造
某站极控系统需要与肇庆站柔性直流换流站的极控系统进行配合通信，完成两个站之间的极功率、极电流及双极功率等的协调控制及模式切换，由于某要求的系统响应性能及直流控制能力比安顺站高，所以某站的极控系统需要进行更换以便匹配受端换流站的极控系统。直流站控系统主要包含无功功率控制和配置、直流系统的运行方式及站内的联锁操作等功能，站控系统的软件需进行升级改造，需能直接或通过转换器接收极控系统上传的信息。某的极控与阀控系统由成套方一并提供，规约是成套方的内部规约，本次进行极控设备的更换之后需要增加转换器或者解码器确保与阀控系统能进行可靠的通信，某站阀控系统维持现状不变。
5.2直流保护系统改造
直流极保护为满足两侧保护装置通信的可靠性，某站直流极保护需根据直流极保护进行相应的改造或软件及板卡的升级，两端直流保护配置的原则一致，但直流保护的功能允许有差异。
5.3直流测量装置及合并单元改造
南方电网2010年之前投运的换流站的控制保护均采用西门子技术路线，测量装置由西门子成套供货，混合直流输电为适应国产化控制保护的需求，建议将安顺站侧的直流测量装置及合并单元进行更换改造。
6结论
常规直流柔性化改造可以采用单极停电改造或双极同时停电改造两种方案，单极停电的情况下另外一极可以单极金属回线运行，在改造的过程中直流系统还可以传输一半的功率，改造过渡方案比较复杂，但分阶段停电施工安排对电网运行方式有利。双极整体改造方案改造施工方案容易，不需过渡方案，停电期间相对方案一损失一半的传输功率。
参考文献：
[1]黄伟煌,饶宏,黄莹,李明,刘涛.一种基于常规直流输电系统的混合直流改造方案[J].中国电机工程学报,2017,37(10):2861-2868.
[2]张恒,郑燕,卢艳超.直流改造工程评价体系及特性评价指标[J].电力建设,2013,34(08):52-55.
[3]吴建坤,曹炜,杨文清.交流输电线路改造为直流输电线路的技术综述[J].华东电力,2013,41(04):737-740.
[4]贺智,李海英,曹冬明,李九虎.PCS-9550直流控制保护系统在天广直流改造中的应用[J].江苏电机工程,2010,29(03):28-31.
[5]徐凯.对110kV变电站直流系统改造方案的探讨[J].电力系统保护与控制,2010,38(07):116-118+123.
[6]熊一权.直流输电的优点及交-直流改造的节能效果[J].节能,2004(01):16-18+2.
论文作者:金石炜,陈兆兴,夏鹏,侯宇,冯育杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：系统论文; 方案论文; 母线论文; 小室论文; 设备论文; 蓄电池论文; 安顺论文; 《基层建设》2018年第21期论文;