禄高肇三端直流工程是2020年中国南方电网公司国内首个将常规两端直流工程改为三端直流的±500kV直流输电工程，该工程包括禄劝、高坡和肇庆3个换流站，其中云南±500kV禄劝换流站为新建换流站，贵州±500kV高坡换流站、广东±500kV肇庆换流站为2004年投产的原高肇直流工程进行控保改造后的换流站，三者形成跨云南—贵州—广东的三端直流输电通道。禄高肇三端直流系统可根据西部水电、火电情况，选择合适的送电模式，为解决云南弃水问题、实现云贵两省水火电资源优化配置提供了有效途径。

相对于常规两端直流工程，禄高肇三端直流工程可以两端输电，也可以三端输电，且可在系统不停机的情况下实现两端或三端运行方式的转换。在禄高肇直流工程投产前，我国对常规三端直流工程的运行特性完全没有经验，因此有必要结合功能性能试验（functional performance test, FPT）及现场调试，针对三端直流工程第三站在线投入试验现象，分析第三站投入过程中的控制策略和经历的暂态过程，进而对禄高肇三端直流工程第三站投入特性作出评估。

1 禄高肇直流工程的运行方式

禄高肇三端直流系统拓扑如图1所示，禄高肇直流系统采用三端并联结构，包含禄劝站、高坡站和肇庆站三个换流站，其中高坡站为汇流站。

由于高坡站既可以作为整流站运行，又可以作为逆变站运行，所以禄高肇直流工程三端运行时可以分为：①禄劝、高坡（整流）送肇庆（逆变），简称二送一模式；②禄劝（整流）送高坡、肇庆（逆变），简称一送二模式。其中，二送一模式时，由于禄劝站和高坡站均作为整流站运行，可以进行在线投退，肇庆站作为唯一的逆变站，不能进行在线投退；一送二模式时，由于高坡站和肇庆站均作为逆变站运行，可以在线投退，禄劝站作为唯一的整流站，不能进行在线投退。

图1 禄高肇三端直流系统拓扑

基于禄高肇直流工程的直流输电接线方式，即双极大地、单极大地回线、单极金属回线与不同的站端运行方式一起组合，可以有57种直流输电运行方式。

2 禄高肇直流工程的第三站在线投入操作

第三站在线投入过程是三端直流输电系统由两端解锁运行转换到三端解锁运行状态的过程。第三站投入操作是三端直流输电系统相对两端直流系统特有的操作，而对于禄高肇三端直流系统，第三站投入既是常用的基本操作，也是从两端运行到三端运行灵活转换的方式。然而，禄高肇±500kV直流输电工程的第三站投入过程，在南方电网常规的两端直流输电工程中并不存在。

以原高肇±500kV直流输电工程为例，由于只有一个整流站和一个逆变站，两站解锁操作和闭锁操作同时进行。禄高肇±500kV直流输电工程第三站投入过程是在两站解锁运行时，需投入站先由运行人员操作至闭锁状态，再发出极投入命令，极控执行合并联高速开关（high speed switch, HSS）两侧隔离开关顺序控制命令，并将该命令传输至高坡站直流站控执行。

待极控收到HSS两侧隔离开关在合位后，运行中的两站启动移相，待直流电压低于0.6p.u.，合投入站对应并联HSS，之后第三站解锁同时另外两站取消移相。若投入站对应并联HSS合位失败，则分并联HSS及其两侧隔离开关，极退出。第三站在线投入逻辑如图2所示。

图2 第三站在线投入逻辑

3 禄高肇直流工程的第三站在线投入过程分析

禄高肇直流工程第三站在并联HSS合位前，极控系统按照顺序控制合HSS两侧隔离开关，运行站移相，然后合HSS，并无差异。但并联HSS合上后对于二送一模式下禄劝站或高坡站在线投入和一送二模式下高坡站或肇庆站在线投入两种工况，三站解锁顺序存在差异。下面对二送一模式和一送二模式下第三站投入过程进行分析。

3.1 二送一模式下第三站投入过程

二送一模式时，禄劝站和高坡站都为整流模式且都控电流，故两站的在线投入逻辑完全一致。二送一模式下，第三站在线投入的实现过程是：待投入站（禄劝站或高坡站）相应极顺序控制操作至闭锁状态，待运行人员下发换流站在线投入命令时，待投运站极控发顺序控制命令至高坡站直流场接口屏，将对应的并联HSS两侧的隔离开关合上后。

另外两站强制移相，整流站先将触发延迟角设置为120°，持续时间60ms，后将触发延迟角设置为160°，直流电压UdL低于0.6p.u.（300kV）时，待投运站极控发顺序控制命令至高坡站直流场接口屏合并联HSS，待并联HSS合上后，另外两站取消移相信号，功率恢复正常，投入站延时释放脉冲，将触发延迟角由160°设置为正常运行角度。

图3为二送一模式下，高坡站（整流）在线投入录波。图3中波形由上至下依次为禄劝站Yy型换流变阀侧绕组三相电流、高坡站Yy型换流变阀侧绕组三相电流、肇庆站Yy型换流变阀侧绕组三相电流、三站触发延迟角、禄劝站触发脉冲释放信号FP-EN、禄劝站强制移相信号FR、高坡站触发脉冲释放信号FP-EN、高坡站强制移相信号FR、高坡站侧并联开关位置信号HSS_CLS_IND。

从图3可以看出，高坡站投入前禄劝站和肇庆站正常运行，高坡站投入过程中禄劝站和肇庆站进行移相，（约93ms）待高坡站检测到禄劝站直流场极线电压UdL低于300kV时合上高坡站侧并联开关HSS，高坡站侧并联开关HSS合上后（约200ms），禄劝站结束强制移相，100ms后高坡站释放触发脉冲，高坡站投入成功。由图3可以看出，第三站投入过程平稳，没有产生威胁直流输电设备的过电流，投入站和在运站均没有直流避雷器动作的记录，整个第三站投入过程从在运站强制移相开始至结束约300ms，至在运站恢复原电流水平平稳运行约700ms，对交流系统的冲击在允许范围内。

图3 二送一模式下高坡站在线投入录波

3.2 一送二模式下第三站投入过程

一送二模式时，高坡站和肇庆站都为逆变模式，第三站投入过程与二送一模式时类似。但高坡站控电流、肇庆站控电压在投入过程中存在些许差异。

图4为一送二模式下，高坡站（逆变）在线投入录波。从图4可以看出，禄劝站（整流）强制移相后，待高坡站（逆变）检测到禄劝站（整流）直流场极线电压UdL低于300kV时合上高坡站侧并联开关HSS，高坡站侧并联HSS合上后，禄劝站（整流）和肇庆站（逆变）取消强制移相信号，恢复功率，高坡站释放脉冲，高坡站完成解锁，随即阀侧电流产生。

图5为一送二模式下，肇庆站（逆变）在线投入录波。从图5可以看出，在禄劝站（整流）强制移相后，待肇庆站检测到禄劝站直流场极线电压UdL低于300kV时合上肇庆站侧并联开关HSS，肇庆站侧并联HSS合上后，肇庆站释放脉冲，肇庆站完成解锁。禄劝站在收到高坡站和肇庆站的脉冲使能信号后，取消移相信号，恢复功率。约600ms后肇庆站阀侧电流产生。

图4 一送二模式下高坡站在线投入录波

图5 一送二模式下肇庆站在线投入录波

从图4和图5可以看出，一送二模式下，第三站（高坡站或肇庆站）投入过程中，在运站在强制移相期间及强制移相后，电流能平滑变化，没有产生影响直流系统设备的过电流。

4 结论

本文对禄高肇直流工程第三站在线投入过程及FPT波形进行分析。从分析结果看，在第三站投入过程中通过对在运站进行强制移相，顺序控制合上投入站并联HSS的策略，对三端直流系统运行的冲击较小，能够可靠实现常规三端直流工程的第三站在线投入。

本文编自2022年第8期《电气技术》，论文标题为“禄高肇三端直流工程第三站在线投入特性分析”，作者为韩丰收、肖一鹏 等，本课题得到国家重点研发计划项目的支持。