廣州換流站交流濾波器投退順序異常分析及改進(jìn)措施

鄭 權(quán)，胡輝祥，林啟奮，趙 明

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州510663）

1 廣州站無功控制概述

廣州站的無功功率控制有兩種模式：自動(dòng)模式和手動(dòng)模式。無功控制功能有四種控制方式，即Umax（電壓控制）、Abs Min Filter（絕對(duì)最小濾波器）、Min Filter（最小濾波器）、Q control（無功控制）。無功控制功能最重要的部分為小組交流濾波器的投退控制，由直流站控制。正常運(yùn)行情況下處在自動(dòng)模式運(yùn)行，嚴(yán)禁改為手動(dòng)模式。當(dāng)無功功率控制設(shè)定為自動(dòng)模式時(shí)，小組交流濾波器可以選擇自動(dòng)控制和手動(dòng)控制。當(dāng)選擇為自動(dòng)控制時(shí)，小組交流濾波器由系統(tǒng)運(yùn)行工況（母線電壓、諧波含量、無功等）投退；當(dāng)選擇為手動(dòng)控制時(shí)，小組交流濾波器可以由運(yùn)行人員決定其投退，在該方式下，如果該小組交流濾波器未投入運(yùn)行，無功功率控制就認(rèn)為該小組不可用，從而可能引起直流限負(fù)荷。正常情況下，小組交流濾波器選擇自動(dòng)控制運(yùn)行，但在某小組交流濾波器檢修時(shí)可選擇手動(dòng)控制進(jìn)行操作。

2 廣州站交流濾波器投退控制

2.1 廣州站交流濾波器配置

廣州換流站共有11個(gè)小組交流濾波器，分為三大組，分別連接在交流220 kV＃6、＃7、＃8母線上。雙調(diào)諧濾波器有6組，其中4組12／24次（A型）、2組3／36次（B型）；單調(diào)諧濾波器有5組，其中1組36次（C1型）、4組48次（C2型）。

2.2 廣州站交流濾波器投退原則

廣州站交流濾波器小組由直流站控系統(tǒng)控制完成，以補(bǔ)償換流器無功功率和進(jìn)行諧波濾波。小組交流濾波器自動(dòng)投退遵循以下原則：

（1）解鎖按最小濾波器配置，投入1A＋1B，接下來根據(jù)系統(tǒng)需要依次投入2A、2B、3A、4A；

（2）所有A型以及B型濾波器全部投入后，C型濾波器根據(jù)系統(tǒng)需要投入，最先投入的是C1型濾波器（C36）；C1型濾波器投入后根據(jù)系統(tǒng)需要投入C2型濾波器（C48）；

（3）如果某一型號(hào)的濾波器不可用，則取代的交流濾波器按照A→B→C36→C48的順序替代；

（4）同類型的交流濾波器按照“先投先退”的原則進(jìn)行自動(dòng)投退，以保證同一類型的交流濾波器在投入運(yùn)行的時(shí)間上盡量平均。

3 發(fā)現(xiàn)交流濾波器投退異常

廣州換流站運(yùn)行人員在監(jiān)測時(shí)發(fā)現(xiàn)交流濾波器投退順序沒有嚴(yán)格按照“先投先退”的原則進(jìn)行，甚至存在“最后投最先退”的情況。截取2013年4月17日21：28至4月20日12：12的時(shí)間段交流濾波器投退的情況進(jìn)行分析，可以看到262交流濾波器在4月18日09：50投入11：58分即退出、263交流濾波器在4月19日09：59投入11：49分即退出、272交流濾波器在4月20日09：26投入12：12分即退出。這些是“后投先退”情況，如圖1所示。

圖1 2013年4月17日21：28至20日12：12交流濾波器投退情況

4 軟件分析

4.1 軟件設(shè)計(jì)原理

根據(jù)南瑞公司的設(shè)計(jì)原則，同類型交流濾波器投退順序的總體原則為“先投先退”，保證各濾波器的運(yùn)行時(shí)間趨向平均。

“先投先退”邏輯為（以A型濾波器為例）：各A型濾波器具有一個(gè)投退優(yōu)先級(jí)，分別為1、2、3、4；其中4為最高優(yōu)先級(jí)，處于下組要投或退的狀態(tài)。當(dāng)投入一組A型濾波器后，各A型濾波器的優(yōu)先級(jí)加1，以此類推，實(shí)現(xiàn)“先投先退”。舉例如下：假設(shè)當(dāng)前262、263、272、282的狀態(tài)分別為投入、退出、退出、退出，優(yōu)先級(jí)別分別為1、2、3、4，當(dāng)系統(tǒng)工況需要投入一組A型濾波器時(shí)，系統(tǒng)將選擇優(yōu)先級(jí)最高的282投入，投入282后，各A型的交流濾波器的優(yōu)先級(jí)各加1（注：4加1后復(fù)位為1），如表1所示。

表1 交流濾波器的“先投先退”優(yōu)先級(jí)表

投入邏輯：小組交流濾波器的優(yōu)先級(jí)確定后，將可用且未投入的小組交流濾波器的優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行比較，選優(yōu)先級(jí)最大的交流濾波器作為下組要投入的交流濾波器，見圖2。

退出邏輯：小組交流濾波器的優(yōu)先級(jí)確定后，將可用且已投入的小組交流濾波器的優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行比較，選優(yōu)先級(jí)最大的交流濾波器作為下組要切除的交流濾波器。見圖3。

圖2 小組交流濾波器投入邏輯（以A型為例）

圖3 小組交流濾波器切除邏輯（以A型為例）

4.2 軟件缺陷分析

通過分析比較圖2可以得出簡化圖，如圖4。由圖4得知，導(dǎo)致小組交流濾波器優(yōu)先級(jí)加1的因素有：

（1）投入一組小組交流濾波器；

（2）優(yōu)先級(jí)最高的且不在連接狀態(tài)的交流濾波器變?yōu)椴豢捎谩?/p>

交流濾波器連接狀態(tài)（FILTER＿1A＿CONN）輸出1的條件（以1A為例）：（大組母線線路側(cè)地刀在分位＆小組ACF地刀在分位＆刀閘在合位＆開關(guān)在合位）或（T1電流值大于額定值的0.5PU，250 A×0.5＝125A）。

交流濾波器可用（FILTER＿1A＿CONN＿AVAIL取非）輸出為1的條件有（以1A為例）：FILTER＿1A＿CONN輸出0（即1A在不連入狀態(tài)）＆1A在選擇狀態(tài)＆地刀在分位＆刀閘在合位＆開關(guān)在分位＆開關(guān)可用無故障＆不在放電狀態(tài)。

其中，第一條因素設(shè)置的出發(fā)點(diǎn)是為了實(shí)現(xiàn)小組交流濾波器“先投先退”；第二條因素設(shè)置的出發(fā)點(diǎn)是為了避免不可用的交流濾波器處于優(yōu)先級(jí)最高的狀態(tài)。

顯然，通過分析上述軟件圖知道，第二條因素設(shè)置中沒有考慮小組交流濾波器正常退出運(yùn)行時(shí)有10分鐘的放電時(shí)間。這10分鐘的放電時(shí)間內(nèi)小組交流濾波器不在連接狀態(tài)同時(shí)變?yōu)椴豢捎?；?dāng)該小組交流濾波器的優(yōu)先級(jí)為4時(shí)，即滿足第二條因素設(shè)定的條件，小組交流濾波器優(yōu)先級(jí)加1，從而導(dǎo)致投切順序錯(cuò)亂。本次交流濾波器投退順序異常即由此邏輯缺陷導(dǎo)致。

圖4 導(dǎo)致交流濾波器優(yōu)先級(jí)加1的因素

進(jìn)一步分析圖4軟件圖可以看到，導(dǎo)致小組交流濾波器優(yōu)先級(jí)加1的第二個(gè)因素有60 ms的延時(shí)，此延時(shí)是為了躲開小組濾波器從切除命令發(fā)出到切除完成的時(shí)間，若無法躲開延時(shí)，有可能會(huì)導(dǎo)致小組交流濾波器優(yōu)先級(jí)加1。但是通過查看SER，發(fā)現(xiàn)交流濾波器從切除命令發(fā)出到切除完成的時(shí)間偶爾會(huì)達(dá)到66 ms，顯然，60 ms的設(shè)定過短，因此，應(yīng)當(dāng)增大延時(shí)值至70 ms，以躲開干擾。

4.3 改進(jìn)措施

根據(jù)設(shè)計(jì)邏輯，正常運(yùn)行時(shí)只有小組交流濾波器投入時(shí)，優(yōu)先級(jí)才會(huì)加1，切除時(shí)，優(yōu)先級(jí)不會(huì)加1。目前的軟件沒有考慮交流濾波器在退出時(shí)有10分鐘的延時(shí)，應(yīng)當(dāng)在軟件中FILTER＿1A＿CONN后加上10分鐘的延時(shí)，以躲開放電時(shí)間。

軟件圖中60 ms的延時(shí)是為了躲開小組交流濾波器從切除命令發(fā)出到切除完成的時(shí)間，若無法躲開延時(shí)，有可能會(huì)導(dǎo)致小組交流濾波器優(yōu)先級(jí)加1。目前存在從命令發(fā)出到切除完成時(shí)間超過60 ms的情況，建議在軟件中增大延時(shí)值至70 ms，以躲開干擾。

5 結(jié)束語

交流濾波器是直流輸電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，可以濾除換流過程中產(chǎn)生的特征諧波并提供換流所需的無功。文章以廣州換流站為研究實(shí)例，對(duì)交流濾波器投退順序異常進(jìn)行詳細(xì)的分析，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。