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精耕细作 铸剑成器——福建电科院全过程支撑厦门柔直工程建设侧记
信息来源:  作者:  发布时间:2015-12-04 10:42:20 【字体大小: 】 『 返回
          截至12月1日,厦门±320千伏柔性直流输电科技示范工程已经完成两站带电系统调试,单极端对端系统试验以及大部分双极端对端系统试验项目,距168小时试运行仅一步之遥。

  厦门柔直工程是目前世界上输送电压和容量最大的柔性直流输电工程,也是世界上第一个采用真双极接线的柔性直流输电工程,被誉为厦门岛内外电能互送的“高速公路”。作为全程技术支撑单位,福建电科院全面介入厦门柔直工程可研评估、科技研发、设备监造、分系统调试、站系统带电试验及端对端系统联调试验等全过程建设。

电科院成立厦门柔直工程调试青年突击队

超前介入 攻坚技术瓶颈

  “厦门柔直工程电压和容量双创国际之最,采用真双极连接方式可靠性更高、运行方式更灵活,是柔性直流技术工程实践上的前瞻性创新。”电科院厦门柔直工程鹭岛换流站二次专业调试负责人石吉银介绍说:“真双极连接方式将成为今后更大容量柔性直流输电系统的优先选择方案。”

  规模空前,创新升级,对于全程提供支撑服务的电科院而言,则意味着巨大的压力和严峻的挑战。早在2013年,厦门柔直工程还处于可研阶段,电科院就已联合省调控中心共同开展厦门柔性直流输电工程运行对厦门电网影响的计算分析工作,对柔直工程投产后岛内供电能力的提升进行了评估,分析了对未来厦门进岛通道建设的影响;厦门柔直工程动工开建后,又陆续跟进开展了与工程密切联系的技术难点及相关专题研究,如针对厦门柔直控制保护系统的复杂性开展“柔性直流控制保护与阀控系统协同控制关键技术”前期研究,并建立一套具备阀控系统的紧凑化控制保护仿真闭环试验系统,又如与国网智研院合作开展高压大容量柔性直流输电系统控制方式与控制策略研究,并形成初步研究成果,进一步对示范工程提供技术支撑。

  2015年,电科院牵头国网科技项目“高压大容量柔性直流输电运行与检修策略研究”,其中针对柔性直流技术在调试及试运行阶段暴露的站控与阀控配合问题,柔性直流输电系统的检、修、试手段和自动监测技术、技术监督方法、应急处理措施等展开了深入细致的研究,目前已形成了“厦门柔性直流输电系统检修规范”初稿,正探讨建立一套柔性直流输电系统的运行监测系统,完成柔性直流输电系统的应急处理措施研究,形成应急预案和评价标准书。

  “在厦门柔直项目中,我们的科研力量从前期可研开始保驾护航,随着项目的建设进展不断攻坚技术瓶颈,并已渗透延伸到后期的运行检修,通过全过程的科研支撑服务柔直工程建设。”电科院电网技术中心主任吴丹岳介绍说。

仿真校验 完善控制策略

电科院调试人员在厦门柔直工程开展阀厅带电调试前的条件确认

   厦门柔直工程一次接线首次采用真双极的拓扑结构,控制保护逻辑复杂,相关的控制技术也是首次运用于实际工程,无成熟的经验可供借鉴,而且此种拓扑网络结构涉及双站、双极、多重控制之间的协调配合,让控制保护系统的调试变得极为困难。

  “对于省电科院来说,如何针对厦门柔直的特殊性,在保证电网安全的前提下制定完善的试验方案,并针对具体的试验项目给出定量的分析是一大难题。”电科院厦门柔直工程调试副总指挥邓超平介绍说。

  再难也要上,电科院就此做了大量的前期准备工作,一是前后历时3个多月赴北京网联直流公司开展控制保护系统的厂内联调,有效检验了系统工作的正确性以及稳定性,避免现场实际试验时对设备可能产生的损坏。二是为配合厦门柔直工程现场调试,引进加拿大RTDS公司最先进的柔性直流仿真系统,并在联调中采用PSCAD离线仿真工具进一步对RTDS仿真结果及存在的问题进行比对验证。

  从最初的整体设计到系统仿真再到控制保护系统的厂内联调,电科院依托前期开展的科技攻关项目的积累,小至闸刀开关的闭锁条件、大到两极互联的控制逻辑,小至一个整定值的确定、大到系统的过电压水平设定,都逐一验证其合理性和可靠性,并严格验证了二次控制保护设备的性能及不同厂家设备接口的连接可靠性,最终逐步确定了更为合理的控制策略和性能参数,既优化了整个系统,也加深了对设备和系统的了解和熟悉,为后续站系统带电调试及端对端联调工作的顺利开展铺平了道路。

精心试验 保障投运质量

  “世界级的工程是从做好每一个不起眼的试验开始的,试验中要对设备功能逻辑试验进行细致入微的把关,通过最基础的各项单体、分系统试验不断提升工程的整体质量。”电科院柔直工程项目调试经理邹焕雄介绍说。

  厦门柔直工程换流阀、控制保护新设备多,调试工期紧张,特别是控制保护系统,冗余程度高,调试项目繁杂,使柔直控制保护系统的调试相对于常规二次设备的调试,难度大很多。电科院调试人员迎难而上,发扬敢拼会赢的精神,披荆斩棘,高效优质地完成了厦门柔直工程的单体及分系统调试工作。

  2015年7月份,电科院集结了多个专业、多个部门的精兵强将,全面进驻工程鹭岛换流站,戮站三个多月圆满完成换流变、电抗器、避雷器、电压电流测量装置、阀塔支架、交直流开关等全部6大类一次设备交接(绝缘)试验,以及36座阀塔试验、6台换流变保护单体及分系统试验、33套直流控制保护系统单体及分系统试验、9套站用电保护单体及分系统调试;完成28台电子式电流互感器、10台电子式电压互感器及合并单元的一次设备通流通压试验,阀控38套设备装置的分系统调试,两个极阀冷系统调试,直流充电机、蓄电池组及UPS电源调试等全部二次设备的调试任务。

  期间,在一些设备交接试验现场,均不同程度地出现了设备布局紧凑、现场试验存在安全距离不足的风险。对此,各个专业“各显神通”:该院设备状态评价中心高压专业直接采用对称加压法进行局部放电试验,将单边的施加电压降低一半,保证有足够的安全距离,同时降低电晕放电产生的局放干扰信号;电网技术中心继保二次专业试验人员则严格按照检验规程认真开展每一项试验,不放过任何一个跳闸逻辑缺陷,不漏查任何一根回路接线,不误传任何一个告警信号,并提前考虑设备的试验能力,其中针对控保系统中50kHz高速采样数据通道,开展对高采样率的试验设备的开发研制,对原有电子互感器合并单元测试仪器进行二次开发和升级,确保阀控和极控系统的试验顺利进行;计量专业认真做好电子式直流互感器检测,调试公司热控专业认真做好阀冷控制系统调试……

系统联调 提升整体性能

  进入系统联调期间,电科院精心准备,数易其稿,反复讨论修改厦门柔直工程现场系统联调调试方案,最终形成18万字的系列调试方案,包含分系统调试方案、站系统调试方案和端对端系统调试方案。

  在系统带电调试阶段,在省送变电公司等参建方的严密配合下,严格按照调试方案按部就班开展各项调试工作。其中,特别值得一提的是,针对柔性直流真双极拓扑接线方式,首次提出利用对极交流网侧电压实现无源逆变的创新试验方法,并在带电系统调试中成功实施,确保极控和阀控首次解锁正确。

  严谨细致的调试保证了工程的质量,也发现了诸多的问题。如在阀停运过程中,阀控备用系统误发请求跳闸指令,电科院技术人员经过深入分析后,发现极控系统与阀控系统在时序逻辑配合上出现问题,并要求厂家及时整改;在模拟站间通信异常启停试验中,控制系统误动跳闸,技术人员迅速定位故障,发现控制系统隐含站间通信异常的情况下,扰动电流保护误动,对保护逻辑进行有针对性的修改,防止事件再次发生;在极控制系统间通信故障试验中,技术人员发现系统扰动大,通过与厂家深入交流分析,发现阀控制系统主从控制策略存在漏洞,造成闭环控制系统未能及时跟随功率指令进行调节,严重威胁换流阀的安全稳定运行,并督促厂家对程序逻辑及时修改……电科院技术人员用自己雄厚的技术实力、科学的统筹安排和精心的试验操作攻克了一系列难关、难点和难题,有力保障了工程的顺利推进。      

  下阶段,厦门柔性直流工程即将接受最后的考验—168小时试运行,电科院的调试精英们早已磨拳擦掌,严阵以待去迎接这一世界级工程的收官之战。