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高壓直流輸電過負(fù)荷限制功能分析及改進(jìn)措施

文檔作者：梁天明翁洪志袁焯鋒文檔來源：南方電網(wǎng)超高壓輸電公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年07月02日
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第３１ 卷第６ 期
２０１５ 年６ 月
電力科學(xué)與工程
Electric Power Science and Engineering
Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．，２０１５ ２３ 高壓直流輸電過負(fù)荷限制功能分析及改進(jìn)措施
梁天明， 翁洪志， 袁焯鋒
（南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局， 廣東廣州５１０４０５）
摘要： 以南方電網(wǎng)興安直流輸電系統(tǒng)為例， 介紹了直流輸電系統(tǒng)暫態(tài)過負(fù)荷、短時(shí)過負(fù)荷及持續(xù)過負(fù)荷
等３ 種過負(fù)荷限制功能， 以及３ 種過負(fù)荷之間轉(zhuǎn)化關(guān)系。針對直流輸電系統(tǒng)持續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行過程中出現(xiàn)
的功率受限情況， 詳細(xì)闡述了興安直流輸電系統(tǒng)一項(xiàng)過負(fù)荷試驗(yàn)過程， 分析了試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)
象， 指出了過負(fù)荷限制功能與冷卻能力配合以及環(huán)境溫度采集等方面存在的突出問題。提出了直流系統(tǒng)
過負(fù)荷運(yùn)行及維護(hù)建議， 改進(jìn)了環(huán)境溫度采集方法， 通過設(shè)置主環(huán)境溫度傳感器和備用環(huán)境溫度傳感器，
實(shí)現(xiàn)了冗余配置， 有效避免了直流雙極不平衡運(yùn)行。有助于提升高壓直流輸電系統(tǒng)的維護(hù)水平及運(yùn)行穩(wěn)
定性， 同時(shí)為未來直流輸電系統(tǒng)過負(fù)荷功能的設(shè)計(jì)提供了有益的參考。
關(guān)鍵詞： 高壓直流輸電； 過負(fù)荷； 功率波動(dòng)； 環(huán)境溫度； 冷卻器
中圖分類號： ＴＭ７２１ 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： Ａ ＤＯＩ： １０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２ ０７９２．２０１５．０６．００５
收稿日期： ２０１５ －０４ －２１。
作者簡介： 梁天明（１９８４ ）， 男， 工程師， 研究方向?yàn)楦邏褐绷鬏旊娤到y(tǒng)運(yùn)行與控制保護(hù)研究， Ｅ－ｍａｉｌ： ｌｔｉａｎｍｉｎｇ＠１２６．ｃｏｍ。
0 引言
高壓直流輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一定的短時(shí)和持續(xù)
過負(fù)荷能力， 以滿足特殊情況下直流功率輸送的
需求。當(dāng)發(fā)生并聯(lián)交流線路跳閘或某一極直流系
統(tǒng)閉鎖等故障或擾動(dòng)時(shí)， 可以通過直流輸電系統(tǒng)
極控功能， 瞬時(shí)提高健全直流極的輸送功率。在
直流輸電系統(tǒng)過負(fù)荷能力范圍內(nèi)， 把故障交、直
流線路輸送的部分或全部功率轉(zhuǎn)移到正常運(yùn)行的
直流輸電系統(tǒng)， 從而減輕功率損失對交流系統(tǒng)的
沖擊， 提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性［１，２］ 。直流輸電系統(tǒng)
對換流站冷卻系統(tǒng)依賴性較強(qiáng)。換流閥冷卻系統(tǒng)
是換流站的一個(gè)重要組成部分， 將換流閥上各晶
閘管元件的功耗發(fā)熱量排放到閥廳外， 保證晶閘
管運(yùn)行結(jié)溫在正常范圍內(nèi)［３］ 。直流系統(tǒng)過負(fù)荷運(yùn)
行將導(dǎo)致晶閘管元件溫度迅速上升， 循環(huán)水冷系
統(tǒng)散熱壓力增大， 嚴(yán)重時(shí)可能對換流閥造成不可
逆轉(zhuǎn)的損傷。另外， 環(huán)境溫度過高時(shí)可能影響冷
卻系統(tǒng)熱交換， 造成冷卻效果變差?；诙喾N因
素的考慮， 極控系統(tǒng)設(shè)置了過負(fù)荷限制功能。在
一定的環(huán)境溫度條件下， 充分考慮直流系統(tǒng)備用
冷卻設(shè)備是否可用， 以及換流器冷卻系統(tǒng)進(jìn)水溫
度等條件， 根據(jù)高壓直流輸電系統(tǒng)主設(shè)備的過載
能力計(jì)算得到直流輸電系統(tǒng)過負(fù)荷能力， 從而對
極功率／電流輸出的電流進(jìn)行限制。近年來， 由于
高峰負(fù)荷期間直流系統(tǒng)持續(xù)大功率輸送， 以及發(fā)
生交流系統(tǒng)故障時(shí)， 直流輸電系統(tǒng)對交流系統(tǒng)的
緊急功率支援的需求［４，５］ ， 電網(wǎng)運(yùn)行方式安排直流
系統(tǒng)過負(fù)荷運(yùn)行的情況經(jīng)常出現(xiàn)。但在實(shí)際運(yùn)行
過程中， 由于直流輸電過負(fù)荷限制功能與冷卻器
冷卻能力的配合上存在問題， 導(dǎo)致直流系統(tǒng)持續(xù)
過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)功率受限的情況時(shí)有發(fā)生。
1 直流輸電系統(tǒng)過負(fù)荷限制功能
1．1 直流過負(fù)荷限制功能分類
以興安直流輸電系統(tǒng)為例， 興安直流設(shè)置的
過負(fù)荷限制功能分為暫態(tài)過負(fù)荷、短時(shí)過負(fù)荷、
持續(xù)過負(fù)荷３ 種［６］ ：
（１） 暫態(tài)過負(fù)荷
暫態(tài)過負(fù)荷根據(jù)允許過負(fù)荷時(shí)間的不同分為
３ ｓ，５ ｓ和１０ ｓ ３ 種過負(fù)荷， 由于暫態(tài)過負(fù)荷時(shí)間
相對較短， 過負(fù)荷能力僅由環(huán)境溫度決定， 與冷
２４ 電 力 科 學(xué) 與 工 程 ２０１５ 年 卻器是否冗余以及閥內(nèi)冷水溫度等參考量無關(guān)。
（２） 短時(shí)過負(fù)荷
短時(shí)過負(fù)荷根據(jù)環(huán)境溫度、內(nèi)冷水入水溫度
和換流變壓器冷卻系統(tǒng)是否有冗余等因素計(jì)算得
到短時(shí)過負(fù)荷電流值和短時(shí)過負(fù)荷剩余時(shí)間。短
時(shí)過負(fù)荷剩余時(shí)間Tｏｖｌｄ計(jì)算方法：
Tｏｖｌｄ取決于電壓參考值， 當(dāng)前直流電流值、環(huán)
境溫度、閥冷卻能力等因素［７］ 。如果該時(shí)間耗完，
直流系統(tǒng)將切換至低級別的過負(fù)荷。圖１ 顯示一
段虛擬的Tｏｖｌｄ （即tｒｅｍ ） 隨直流電流變化的趨勢，
假設(shè)Id２ｈ ＝１．２５ ｐ．ｕ．， Idｃｏｎｔ ＝１．２ ｐ．ｕ．（Id２ｈ 為２ ｈ
過負(fù)荷電流閾值； Idｃｏｎｔ為持續(xù)過負(fù)荷電流閾值）。
圖1 短時(shí)過負(fù)荷剩余時(shí)間函數(shù)
－１→０ ｈ： 直流電流為１．１５ ｐ．ｕ．， 未啟動(dòng)過
負(fù)荷函數(shù)。
０→２．８ ｈ： 直流電流超過Idｃｏｎｔ ， 短時(shí)過負(fù)荷
啟動(dòng)， tｒｅｍ不斷減小。
２．８→５．５ ｈ： 直流電流低于Idｃｏｎｔ， tｒｅｍ 停止
計(jì)數(shù)。
５．５→５．８ ｈ： 直流電流超過Id２ｈ ， tｒｅｍ 再次啟
動(dòng)， 且下降斜率增大。
５．８→１２ ｈ： 直流電流低于Idｃｏｎｔ ， tｒｅｍ 停止
計(jì)數(shù)。
１２→１３ ｈ： １２ ｈ 結(jié)束后， 計(jì)數(shù)器復(fù)歸， 過負(fù)荷
剩余時(shí)間重新計(jì)算。
（３） 持續(xù)過負(fù)荷
連續(xù)過負(fù)荷能力即長時(shí)間過負(fù)荷能力， 一般
為直流輸電系統(tǒng)方式安排過負(fù)荷。其過負(fù)荷水平
主要與環(huán)境溫度、換流變壓器備用冷卻系統(tǒng)是否
投入及內(nèi)冷水入水處溫度決定。
1．2 過負(fù)荷限制激活條件及其轉(zhuǎn)化關(guān)系
３ 種類型過負(fù)荷邏輯均由極控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)， 其
中持續(xù)過負(fù)荷可長時(shí)間實(shí)現(xiàn)， 而另外兩種過負(fù)荷
均有時(shí)間限制。除人為提升直流功率至過負(fù)荷水
平外， 過負(fù)荷一般在特殊方式下由極控自動(dòng)激活。
極控通過監(jiān)測直流電流確定直流過負(fù)荷水平， 當(dāng)
過負(fù)荷時(shí)間超過規(guī)定限制后， 極控系統(tǒng)按照“暫
態(tài)過負(fù)荷＞短時(shí)過負(fù)荷＞長期過負(fù)荷” 的邏輯關(guān)
系， 自動(dòng)切換至低級別的過負(fù)荷水平［８］ 。
圖２ 顯示了直流系統(tǒng)不同性質(zhì)過負(fù)荷之間到
相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。直流系統(tǒng)發(fā)生故障， 如果過負(fù)荷
函數(shù)請求的過負(fù)荷水平x 高于３ ｓ 過負(fù)荷（曲線
①）， 過負(fù)荷函數(shù)將限制負(fù)荷水平在３ ｓ 過負(fù)荷；
如果X 介于水平Ａ 和水平Ｂ 之間（Ａ ＞X ＞Ｂ），
極控將調(diào)整直流負(fù)荷在水平Ａ 運(yùn)行。暫態(tài)過負(fù)荷
結(jié)束后， 直流系統(tǒng)轉(zhuǎn)至短時(shí)過負(fù)荷（曲線④）。
圖2 各類型過負(fù)荷之間轉(zhuǎn)化關(guān)系
2 單極閉鎖引起直流暫態(tài)及短時(shí)過負(fù)荷
直流系統(tǒng)過負(fù)荷運(yùn)行常出現(xiàn)在雙極運(yùn)行發(fā)生
單極故障的時(shí)刻。如果雙極功率值高于單極額定
功率時(shí)， 為避免功率損失， 故障極的功率將最大
限度轉(zhuǎn)移至運(yùn)行極， 使運(yùn)行極過負(fù)荷運(yùn)行［９，１０］ 。
此時(shí)先出現(xiàn)暫態(tài)過負(fù)荷并迅速轉(zhuǎn)化為短時(shí)過負(fù)荷。
暫態(tài)過負(fù)荷和短時(shí)過負(fù)荷同屬于應(yīng)急過負(fù)荷舉措，
故此時(shí)應(yīng)采用調(diào)度手段， 手動(dòng)降低直流功率至額
定水平。
２０１４ 年７ 月７ 日１６ 時(shí)２０ 分， 興安直流雙極
滿負(fù)荷運(yùn)行。極２ 直流線路故障， 重啟動(dòng)不成功
導(dǎo)致閉鎖。雙極功率變化錄波圖如圖３ 所示。
極２ 閉鎖后， 極２ 直流功率最大限度轉(zhuǎn)移至
極１， 故極１ 啟動(dòng)３ ｓ 過負(fù)荷限制功能， 根據(jù)當(dāng)前
冷卻條件， 將極１ 直流功率限制在２ ０９０ ＭＷ。由
故障錄波可以看出， ３ ｓ 后暫態(tài)過負(fù)荷結(jié)束， 極控
系統(tǒng)自動(dòng)切換為短時(shí)過負(fù)荷， 極１ 直流負(fù)荷進(jìn)一
第６ 期梁天明， 等高壓直流輸電過負(fù)荷限制功能分析及改進(jìn)措施 ２５ 圖3 單極閉鎖引起過負(fù)荷故障錄波
步下降。直至手動(dòng)調(diào)整直流功率至額定水平。
3 高壓直流輸電系統(tǒng)持續(xù)過負(fù)荷試驗(yàn)
持續(xù)過負(fù)荷一般為系統(tǒng)安排過負(fù)荷。直流系
統(tǒng)過負(fù)荷運(yùn)行對環(huán)境因素及系統(tǒng)輔助系統(tǒng)要求較
高， 故一般情況下不使用其過負(fù)荷能力。在系統(tǒng)
緊急需要時(shí)， 可臨時(shí)安排其過負(fù)荷運(yùn)行， 同時(shí)應(yīng)
注意監(jiān)視換流變與平抗的油溫、線溫， 閥冷卻系
統(tǒng)內(nèi)冷水入水溫度的變化趨勢以及環(huán)境溫度變化。
如達(dá)到報(bào)警值， 且溫度有上升趨勢， 應(yīng)當(dāng)停止過
負(fù)荷運(yùn)行。
3．1 興安直流1．05 倍過負(fù)荷試驗(yàn)過程
過負(fù)荷試驗(yàn)前， 興安直流系統(tǒng)滿負(fù)荷３ ０００
ＭＷ 運(yùn)行， 環(huán)境溫度為３６．１ ℃， 平抗冷卻器、閥
冷卻設(shè)備均正常投入運(yùn)行。極２ 換流變Ｙ／Ｙ Ａ 相
單個(gè)風(fēng)扇因存在缺陷處于停運(yùn)狀態(tài)， 其他冷卻器
均正常運(yùn)行。手動(dòng)調(diào)整功率至３ １５０ ＭＷ， 進(jìn)行
１．０５ 倍過負(fù)荷試驗(yàn)， 記錄試驗(yàn)開始前及２ ｈ 后關(guān)
鍵參數(shù)如表１ 所示。
表1 1．05 p．u．過負(fù)荷試驗(yàn)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)℃
極１
入水
極１
出水
極１
閥廳
極１
環(huán)境
極２
入水
極２
出水
極２
閥廳
極２
環(huán)境
１．０ ｐ．ｕ． ４２．７ ５２．２ ３６．１ ３５．８ ４１．７ ５１．１ ３４．４ ３６．１ １．０５ ｐ．ｕ．４４．９ ５５．９ ３７．１ ３９．１ ４３．２ ５４．４ ３５．４ ３９．５ 表１ 中所列溫度均為最高溫度， 可以看出：
１．０５ 倍過負(fù)荷運(yùn)行期間各溫度參數(shù)有略微上升，
但都在正常范圍內(nèi)。雙極環(huán)境溫度均上升約
３．４ ℃左右， 最高至３９．５ ℃。在過負(fù)荷試驗(yàn)過程
中出現(xiàn)一系列異?，F(xiàn)象： 功率由１．０ ｐ．ｕ．調(diào)至
１．０５ ｐ．ｕ．過程中， 極２ 短時(shí)過負(fù)荷即啟動(dòng)， 短時(shí)
過負(fù)荷剩余時(shí)間值不斷降低， 極２ 暫態(tài)過負(fù)荷激
活。隨后， 極１ 短時(shí)過負(fù)荷及暫態(tài)過負(fù)荷相繼激
活。且隨著環(huán)境溫度的上升， 極２ 功率受限， 部
分功率轉(zhuǎn)移至極１， 雙極不平衡運(yùn)行， 直流功率
出現(xiàn)小幅波動(dòng)。直至手動(dòng)終止過負(fù)荷試驗(yàn)， 將興
安直流功率調(diào)整至２ ８００ ＭＷ 運(yùn)行。
3．2 短時(shí)、暫態(tài)過負(fù)荷激活及直流功率波動(dòng)分析
查閱雙極持續(xù)過負(fù)荷軟件邏輯［１６］ 如圖４ 所示。
圖4 持續(xù)過負(fù)荷能力－環(huán)境溫度軟件邏輯
根據(jù)ＰＬＩ６Ｆ 模塊中１２ 組數(shù)值得到雙極持續(xù)過
負(fù)荷能力－溫度曲線， 如圖５ 所示。
圖5 雙極持續(xù)過負(fù)荷－溫度曲線
由表１ 得到極２ 初始環(huán)境溫度為３６．１ ℃， 由
于極２ 換流變Ｙ／Ｙ Ａ 相單個(gè)風(fēng)扇故障， 極控系統(tǒng)
判斷極２ 冷卻器無冗余， 由雙極持續(xù)過負(fù)荷能力
－溫度曲線計(jì)算得到極２ 持續(xù)過負(fù)荷能力為１．０２９
ｐ．ｕ．， 低于１．０５ ｐ．ｕ．。極１ 初始環(huán)境溫度為３５．８
℃， 且極１ 冷卻器有冗余， 由雙極持續(xù)過負(fù)荷能
力－溫度曲線計(jì)算得到極１ 持續(xù)過負(fù)荷能力為
１．１２５ ｐ．ｕ．， 高于１．０５ ｐ．ｕ．。故當(dāng)直流功率設(shè)定
為１．０５ ｐ．ｕ．時(shí)， 隨著功率上升， 極２ 啟動(dòng)短時(shí)過
負(fù)荷， 短時(shí)過負(fù)荷能力升高為１．１ ｐ．ｕ．左右， 而
極１ 維持在持續(xù)過負(fù)荷工況。
２６ 電 力 科 學(xué) 與 工 程 ２０１５ 年 極２ 換流變Ｙ／Ｙ Ａ 相單個(gè)風(fēng)扇故障， 極控系
統(tǒng)判斷冷卻器無冗余， 故極２ 短時(shí)過負(fù)荷能力較
極１ 略低。雙極短時(shí)過負(fù)荷與環(huán)境溫度軟件邏輯
關(guān)系［１６］ 如圖６ 所示。
圖6 雙極短時(shí)過負(fù)荷能力－環(huán)境溫度軟件邏輯
根據(jù)ＰＬＩ６Ｆ 模塊中１２ 組數(shù)值得到雙極短時(shí)過
負(fù)荷能力－溫度曲線， 如圖７ 所示。
圖7 雙極短時(shí)過負(fù)荷－溫度曲線
隨著環(huán)境溫度上升， 極２ 當(dāng)前負(fù)荷率先高于
其短時(shí)過負(fù)荷閥值， 極２ 暫態(tài)過負(fù)荷啟動(dòng)。暫態(tài)
（１０ ｓ） 過負(fù)荷時(shí)間結(jié)束后， 系統(tǒng)自動(dòng)切換至短時(shí)
過負(fù)荷。隨著環(huán)境溫度緩慢升高， 此時(shí)的短時(shí)過
負(fù)荷水平已經(jīng)低于暫態(tài)過負(fù)荷啟動(dòng)前的水平， 故
極２ 負(fù)荷被限制。該過程周而復(fù)始， 每經(jīng)歷１ 個(gè)
周期， 極２ 直流功率都會被限制而呈現(xiàn)階梯狀下
降。由于直流系統(tǒng)功率控制模式采用雙極定功率
控制模式， 為維持雙極功率恒定， 極２ 被限制功
率轉(zhuǎn)移到極１， 極１ 直流功率迅速被迫抬高， 達(dá)到
極１ 持續(xù)過負(fù)荷閥值， 極１ 短時(shí)過負(fù)荷限制功能
激活， 導(dǎo)致雙極不平衡運(yùn)行， 雙極直流功率變化
錄波如圖８ 所示。
由圖８ 可以看出， 極１ 環(huán)境溫度最終穩(wěn)定在
３９．１ ℃， 功率輸送能力穩(wěn)定在１．０７５ ｐ．ｕ．左右。
極２ 環(huán)境溫度穩(wěn)定在３９．５ ℃， 并小幅下降， 功率
輸送能力穩(wěn)定在１．０２５ ｐ．ｕ．。如圖９ 所示。
圖8 雙極不平衡運(yùn)行變化趨勢圖
圖9 雙極直流功率輸送能力變化趨勢圖
此時(shí)雙極功率輸送能力：
Pｃａｐ．ｂｉｐｏｌｅ ＝Uｄｒｅｆ Iｍａｘ．ｐｏｌｅ１ ＋
Uｄｒｅｆ Iｍａｘ．ｐｏｌｅ２ ＝１．０５ ｐ．ｕｂｉｐｏｌｅ
由圖９ 可以看出， 雙極直流功率輸送能力穩(wěn)
定在１．０５ ｐ．ｕ．左右， 與當(dāng)前過負(fù)荷試驗(yàn)設(shè)定直
流功率曲線重合， 并隨著環(huán)境溫度變化而對當(dāng)前
功率進(jìn)行限制， 導(dǎo)致雙極功率小幅波動(dòng)， 直至手
動(dòng)降低雙極功率。
4 暴露的問題及其改進(jìn)建議
（１） 查閱極控系統(tǒng)各類型過負(fù)荷能力如表２。
表2 各類型過負(fù)荷所允許功率值ｐ．ｕ．
類型
過負(fù)荷能力
（冷卻器有冗余）
２５°／３８°／４０°
過負(fù)荷能力
（冷卻器無冗余）
２５°／３８°／４０°
３ ｓ １．５０／１．４０／１．０ １．５０／１．４０／１．０ ２ ｈ １．２５／１．１５／１．０ １．２０／１．１０／１．０ 長期 １．２０／１．１０／１．０ 無／１．０／１．０ 系統(tǒng)允許過負(fù)荷受環(huán)境溫度影響較大， 尤其
是在環(huán)境溫度超過３８ ℃時(shí)， 各類型過負(fù)荷水平在
第６ 期梁天明， 等高壓直流輸電過負(fù)荷限制功能分析及改進(jìn)措施 ２７ ２ ℃的溫差范圍內(nèi)將迅速降低至１．０ ｐ．ｕ．， 即系
統(tǒng)不具備過負(fù)荷能力。故在環(huán)境溫度超高３８ ℃時(shí)
禁止安排系統(tǒng)過負(fù)荷運(yùn)行， 以免造成功率限制，
引起功率波動(dòng)。
（２） 單個(gè)風(fēng)扇故障， 極控系統(tǒng)判斷該極冷
卻器無冗余， 大幅降低相應(yīng)極過負(fù)荷能力。但從
過負(fù)荷運(yùn)行記錄的關(guān)鍵參數(shù)來看， 雖然極２Ｙ／Ｙ Ａ
相單個(gè)風(fēng)扇故障， 但Ａ 相換流變壓器油溫和線溫
與其他兩相基本相同， 即極２Ｙ／Ｙ Ａ 相單臺風(fēng)扇
故障對整臺換流變油溫、線溫幾乎無影響。如表
３ 所示。
表3 1．05 p．u．過負(fù)荷試驗(yàn)換流變油溫線溫記錄
極２Ｙ／Ｙ Ａ 相極２Ｙ／Ｙ Ｂ 相極２ Ｙ／Ｙ Ｃ 相
油溫／℃ ５０．７ ５１．３ ４６．５ 線溫／℃ ６２．８ ６１．２ ５８．６ 當(dāng)出現(xiàn)單個(gè)風(fēng)扇故障導(dǎo)致冷卻器無冗余時(shí)，
盡量避免直流系統(tǒng)過負(fù)荷運(yùn)行， 以免造成短時(shí)過
負(fù)荷及暫態(tài)過負(fù)荷應(yīng)急啟動(dòng)， 并最終導(dǎo)致直流功
率受限或雙極不平衡運(yùn)行。
修改過負(fù)荷能力計(jì)算邏輯， 對于暫態(tài)及短時(shí)
過負(fù)荷計(jì)算邏輯可以用油溫、線溫代替冷卻器是
否冗余作為過負(fù)荷能力計(jì)算的條件。
（３） 過負(fù)荷能力計(jì)算所使用的環(huán)境溫度是由
溫度傳感器采集而來。興安直流輸電工程環(huán)境溫
度傳感器安裝于主控樓一樓Ｖ 型轉(zhuǎn)角地帶， 附近
裝設(shè)有３ 臺空調(diào)室外機(jī)， 該位置環(huán)境溫度受空調(diào)
是否啟動(dòng)影響比較大。加之該位置屬于墻角Ｖ 型
區(qū)域， 散熱性差， 該位置溫度顯著高于正常環(huán)境
溫度。采集的環(huán)境溫度失準(zhǔn)， 造成計(jì)算所得過負(fù)
荷能力降低。這也是在內(nèi)冷水溫度、換流變油溫、
線溫等參數(shù)均合格的情況下， 卻造成了功率受限
的一個(gè)重要原因。故建議對該環(huán)境溫度采集裝置
重新選址， 且在后期直流工程建設(shè)中盡量選取無
人機(jī)因素干擾的開闊地作為參考環(huán)境溫度的采集
地， 以提高過負(fù)荷能力計(jì)算的精準(zhǔn)度。
（４） 同一換流站， 雙極處于同一地理位置，
環(huán)境溫度無差別。目前雙極環(huán)境溫度采集傳感器
安裝同一位置， 也是基于這一點(diǎn)考慮?，F(xiàn)場信息
采集裝置ＳＵ２００ 收集室外環(huán)境溫度信號后， 通
過現(xiàn)場總線送至雙極兩套極控系統(tǒng)， 用于過負(fù)荷
能力的計(jì)算。其溫度采集及傳輸路徑如圖１０
所示。
圖10 雙極環(huán)境溫度采集及傳輸路徑
此溫度采集方法存在一定的缺陷：
①雙極溫度傳感器容易產(chǎn)生橫向誤差， 尤其
在環(huán)境溫度較高時(shí)， 過負(fù)荷能力對環(huán)境溫度的微
小變化反應(yīng)敏感。由于雙極環(huán)境溫度測量存在橫
向誤差使得雙極計(jì)算所得過負(fù)荷能力不同， 很容
易造成雙極不平衡運(yùn)行。
②雙極環(huán)境溫度傳感器配置均無冗余。過負(fù)
荷運(yùn)行時(shí)， 一旦單個(gè)傳感器出現(xiàn)故障， 單極過負(fù)
荷能力計(jì)算失誤， 容易引起功率跳變或雙極不平
衡運(yùn)行。
建議做如下改進(jìn)： 設(shè)置主環(huán)境溫度傳感器和
備用環(huán)境溫度傳感器， 如圖１１ 所示。
圖11 改進(jìn)后雙極環(huán)境溫度采集及傳輸路徑
正常情況下， 選擇主環(huán)境溫度傳感器所測得
溫度值送至雙極極控系統(tǒng)， 備用環(huán)境溫度傳感器
作為冗余備用。同時(shí)， 通過單片機(jī)對環(huán)境溫度的
有效性進(jìn)行判斷。當(dāng)傳感器測量的環(huán)境溫度Tａｍｂ
大于設(shè)定的最大有效值Tｍａｘ 或小于設(shè)定的最小有
效值Tｍｉｎ以及環(huán)境溫度變化率T１ －T２ ／（t１ －t２ ） 大
于設(shè)定最大的變化率ΔT／Δt， 判斷該環(huán)境溫度傳
感器測量故障， 自動(dòng)切換至備用環(huán)境溫度傳感器。
也可選擇手動(dòng)強(qiáng)制切換至備用傳感器。
２８ 電 力 科 學(xué) 與 工 程 ２０１５ 年 5 結(jié)論
本文針對直流輸電系統(tǒng)持續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行過程中
出現(xiàn)的功率受限情況， 通過對高壓直流輸電系統(tǒng)過
負(fù)荷試驗(yàn)暴露出的典型問題的分析， 指出了環(huán)境溫
度采集， 冷卻器冷卻能力判斷方面存在的突出問
題， 給出了具體的運(yùn)行維護(hù)建議。提出了包括環(huán)境
溫度傳感器選址及環(huán)境溫度采集方法等方面的改進(jìn)
建議， 有助于改善持續(xù)過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)功率受限的情
況， 提高直流系統(tǒng)過負(fù)荷運(yùn)行的穩(wěn)定性。
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Analysis and Improvement on Overload Limit Logic in HVDC System
Ｌiａｎｇ Ｔiａｎmiｎｇ， Ｗｅｎｇ Hｏｎｇｚhi， Yｕａｎ Zhｕｏfｅｎｇ
（Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｂｕｒｅａｕ， ＣＳＧ ＥＨＶ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０４０５， Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｘｉｎｇ－ａｎ ＨＶＤＣ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｏｖｅｒｌｏａｄ
ｌｉｍｉｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｏｖｅｒｌｏａｄ， ｓｈｏｒｔ－ｔｉｍｅ ｏｖｅｒｌｏａｄ ａｎｄ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｏｖｅｒｌｏａｄ ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ ｅｘｐｏｕｎｄｓ
ａｎ ｏｖｅｒｌｏａｄ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｘｉｎｇ－ａｎ ＨＶＤＣ ｓｙｓｔｅｍ．Ｄｅｅｐｌｙ ａｎａｌｙｚｅｓ ａｌｌ ｔｈｅ ａｂｎｏｒｍａｌ ｓｔａｔｕｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｏｖｅｒｌｏａｄ
ｔｅｓｔ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｏｖｅｒｌｏａｄ ｌｉｍｉｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｌｌｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ， ａｎｄ
ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｋｎｏｔｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔ， ｇｉｖｅｓ ｓｏｍｅ
ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ＤＣ ｓｙｓｔｅｍ ｏｖｅｒｌｏａｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ， ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄ．Ｂｙ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｎｄｂｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ，
ｉｔ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ， ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｖｏｉｄｓ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｖａｌｕａｂｌｅ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＨＶＤＣ ｓｙｓｔｅｍ，
ｂｕｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｕｓｅｆｕｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＨＶＤＣ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ．
Keywords： ＨＶＤＣ； ｏｖｅｒｌｏａｄ； ｐｏｗｅｒ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ； ａｍｂｉｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ； ｃｏｏｌｅｒ

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