蓄力昆北站 为电力外送“加油”

4月23日，乌东德水电站送电广东广西特高压多端直流示范工程迎来重要节点，广东段线路实现全线贯通，线路进度累计完成99.1%。该工程形成送电能力后，将增加800万千瓦的通道送电能力，将云南清洁水电送往粤港澳大湾区和广西、广东，中国能建西南院(以下简称“西南院”)设计的±800千伏昆北换流站（以下简称“昆北换流站”）正是电力外送的首个“加油站”。
       特高压建设是我国“新基建”的重要内容之一。昆柳龙直流工程是世界首个特高压多端混合直流输电工程，昆北换流站是其重要组成部分，在建设过程中，西南院先行先试，见证和助力工程蝶变。
       探路行业前沿 打造创新工程
       据西南院副总工程师李彬介绍：“我们全面考虑了工程规模、技术、经济、建设工期、运行安全等因素，推荐了昆柳龙‘一线三站’的特高压多端混合直流建设方案，其中云南昆北站采用常规直流，广西柳北站和广东龙门站采用柔性直流。”
       昆柳龙输电工程集特高压多端直流、特高压大容量柔直应用于长距离架空线路等最复杂最前沿的电网特高压混合直流技术于一体，是提升我国电力科技核心竞争力、打造科技全球竞争力的创新工程。
       “大容量长距离的多端电能输送，不仅可以节省宝贵的输电走廊资源，还可以在枯水季节灵活地匹配送端与受端的消纳容量，投资和占地更加经济，运行更为灵活，技术经济上优于建设多条直流的方式。”李彬说,“项目建成后，将成为世界上容量最大、国际领先的特高压多端混合直流工程。”
       突破了常规直流对受端电网系统影响较大的瓶颈，但也带来了新的挑战，昆柳龙输电工程需要控制策略进行匹配，维持送端和受端的平稳运行。
       “以天平为例，左盘是送端站，右盘是受端站，常规直流仅需维持左盘和右盘砝码质量相同，系统就稳定可靠了。多端混合直流则是左盘放一个大砝码，而右盘要放两个小砝码，同时三个砝码质量是变化的，始终保持天平水平，就是工程控制保护系统要实现的目标。” 西南院变电二次主设人牟小松说。
       牟小松及其设计团队在前期多次进行“头脑风暴”，积极与南方电网超高压公司、南网科研院、超高压昆明局检修和运行等各方人员进行技术讨论和沟通，明确并解决了诸多控制保护技术的重点与难点，为工程顺利推进奠定了坚实的基础。
       掌握核心科技 引领行业发展
       昆北换流站是昆柳龙直流工程的送端换流站，技术关键性、时间紧迫性、送电可靠性不言而喻。全面掌握核心技术和关键技术，需要在新设备、控制保护策略等方面实现多项技术突破。
       “如果乌东德水电站建成投运后，输电通道没有建好，电力就送不出去，白白浪费。如果输电通道建好了，电力受端的广西、广东又‘吃不完’，就会水漫金山，影响系统的安全性。”昆北换流站的主管总工、西南院副总工程师冯小明形象地比喻道，“在设计中必须精密化地考虑送端受端的各方面因素，昆北换流站这个第一关必须要一举成功。”
       由于工程的首创性和特殊性，所需设备均要特制研发，全面掌握新设备参数尺寸是后续开展设计工作的关键。加上地处云南，大件运输困难，昆北换流站变电一次主设人冯川及其设计团队与核心厂家通力合作，不仅实现了设备“中国制造”，还节约工程投资达1.1亿元。
       南方电网公司把昆北换流站作为全方位配置在线监测系统的首座特高压换流站试点，物联网技术在昆北换流站中得到全面、广泛的应用。西南院在设计过程中精益求精，努力把昆北换流站设计成为换流站物联网技术应用的标杆和典范。全站配置SF6密度在线监测、避雷器在线监测、油色谱在线监测等系统，并在此基础上统一设置一套在线监测后台分析系统，将上述所有系统全部接入，建立起统一的数据分析平台。
       “有了这个大数据平台，用户可通过软件绘制不同参数的时间变化趋势图，详细监测换流站运行各项技术指标，这样一来，用户便可未雨绸缪，预先采取有效的防范措施，而非在事故发生之后亡羊补牢。”牟小松说。
       “通过这个工程，我们将掌握一批具有自主知识产权的核心技术和关键技术，培养造就一批混合直流的专家人才，占领全球特高压变电领域制高点，为公司高质量发展作出积极贡献。”西南院电网工程分公司总经理许泳充满期待。
数字化设计技术为输变电工程新基建带来全新的设计咨询和技术服务模式。昆北换流站工程规模大、建设条件复杂、建设工期紧。西南院高度重视输变电工程数字化设计技术的创新和储备，不断创新设计服务模式，实现“设计数字化、交付可视化、服务远程化”，为顺利推进昆北换流站生产任务保驾护航。
       “这次的三维模型不只停留在三维制图上，还可以直观模拟施工过程，用平板电脑对着图纸一照，就自动呈现建筑物的立体效果，更加方便、直观。”施工单位项目技术员谈及数字化技术应用时说道。
       西南院全面发挥自主研发的三维协同设计平台优势，在工程中深入开展三维数字化设计，完成全站电气安全净距校验，全专业综合碰撞检查和钢结构精细化设计，并有效结合云计算、移动互联网、VR和AR三维可视化等技术，为电气设备提供数字化物流支持，为现场施工提供三维可视化支持，开展4D施工进度模拟。借助直观、高效、精准的数字化技术服务优势，与各参建单位远程协作，及时开展畅通的沟通互动，让工程全方位焕发“新基建”数字化设计技术带来的新活力。
       昆柳龙直流工程将提升远距离、大容量、大电源状况下电网运行的安全稳定和经济性，从长远看，将为未来大规模可再生能源基地的开发与并网提供强有力的技术支撑。未来，西南院将进一步提升技术优势，丰富设计手段，持续提升输变电工程设计创新能力和核心竞争力，进一步拓展市场，寻找新的增值服务点，添力“新基建”。