巴西美丽山水电送出系统安控协控系统调试方案与现场试验.docx

巴西美丽山水电送出系统安控协控系统调试方案与现场试验 0 引言巴西美丽山±800 kV特高压直流输电一期（以下简称美一工程）工程是巴西第二大水电站——美丽山水电站的第一条特高压直流送出工程，横跨4个州，输送距离2076公里，输送容量400万千瓦；巴西美丽山二期特高压直流输电工程（以下简称美二工程）额定电压±800 kV、额定输送功率400万千瓦，线路全长2539公里。两回特高压直流输电工程将巴西北部亚马孙河流域的清洁水电输送到东南部的负荷中心，可满足当地2200万人口的用电需求，是巴西规模最大的输电工程，南北方向的重要能源输送通道美一工程投运后，美一工程的安控系统也随之投入运行，涵盖美一直流、美丽山水电站1-9号机组、Tucuruí水电站。美二工程建成后，位于美二工程的安控协控系统Master Control（以下简称MC），将取代美一的原有安控系统。该系统协调控制美一、美二两回直流，美丽山（Belo Monte）和Tucuruí两个水电站二十多台机组，东北交流大通道、南北交流大通道。所控制装机和输电系统容量约为巴西电网的10%以上，巴西国调及巴西各电网公司高度关注MC为新建设系统，需要进行分系统调试以及带电系统调试后才能投入运行，带电系统调试应覆盖MC系统功能范围内的全部设备和装置。在MC系统进行现场分系统调试和带电系统调试期间，美一工程的安控系统仍然运行，故系统调试需要在考虑原安控系统正常运行的前提下协调开展，大大增加了整个MC系统调试过程的难度和复杂性本文针对巴西美丽山二期安控协控系统的设计功能，在保证美一安控系统仍然正常运行的前提下，提出了原美一安控系统和新投运的MC系统交替运行的措施，以及详细的系统调试现场实施方案，覆盖了MC系统全逻辑和功能，包括执行美丽山水电站全部投运机组的断路器真实跳闸测试整组动作时间，以验证MC系统功能完整和可靠性，同时完成了全部现场带电试验项目，发现潜在问题及提出解决措施，保证整个交直流系统在故障后能够安全稳定运行。1 安控协控系统功能1.1 安控协控系统设计美丽山一期和二期特高压直流输电工程送端两个换流站均称为Xingu换流站，两个换流站的500kV换流母线采用3/2接线，两站母线由母联开关隔开；美丽山水电站通过5回500kV交流线路接入Xingu换流站，其中两回对接美一Xingu换流站母线，三回对接美二Xingu换流站母线；Xingu换流站通过两回500kV交流线路与Tucuruí变电站连接，同时Tucuruí水电站也接入Tucuruí变电站，然后经过南北向交流输电通道连接到设置安稳子站的S.Mesa站；美一工程受端为Estreito换流站，美二工程受端为Rio换流站。美丽山水电送出系统接线图如图1所示。MC系统的主站屏柜设置于美二工程Xingu换流站内，通信范围包括美一工程、美丽山水电站、Tucuruí水电站以及S.Mesa子站，完成与这些子站的信号传输、逻辑判断以及指令下达。1.2 系统功能MC系统主要目的是为了保证巴西北部水电能够最大限度地送出，特别是美丽山水电站。MC系统控制策略由巴西国调（Operador Nacional Systema Elétrico，简称ONS）经过计算给出，并在其Real Time Digital Simulation（RTDS）仿真实验室接入美一和美二的实际控制保护装置、MC装置进行测试，完成最终策略确认（1）在交流系统故障时提升/回降美丽山一期和二期特高压直流输电系统的功率；（2）在直流系统损失功率或无法调制足够直流功率时，切除美丽山/Tucuruí水电站机组。MC系统功能逻辑如图2所示，包括6个主要逻辑如下：Logic.1：Xingu – Tucuruí交流线路N-1故障后，调制直流功率或切除美丽山水电站/Tucuruí水电站机组；Logic.2：Xingu – Tucuruí交流线路N-2故障，调制直流功率或切除美丽山水电站/Tucuruí水电站机组；Logic.3：单回直流故障闭锁/单回直流最后一极故障闭锁，调制另一回直流功率或切除美丽山水电站/Tucuruí水电站机组；Logic.4：外部交流系统故障，调制直流功率或切除美丽山水电站/Tucuruí水电站机组，包含Signal.1、Signal.2、Signal.3三个信号，对应三种执行结果；Logic.5：直流系统孤岛运行下，美丽山水电站跳机后，调制直流功率；Logic.6：美一和美二Xingu站交流母线分段运行，美丽山水电站-美一交流线路N-2之后，调制美二直流/切除美丽山水电站/Tucuruí水电站机组。以上逻辑的总体实现方式为：当故障发生后，MC系统根据计算得到的交流/直流功率损失量，优先进行直流功率