±500kV廣州換流站最后斷路器及線路保護邏輯改進分析

武哲

摘 要：針對南方電網(wǎng)±500 kV寶安換流站近年發(fā)生的兩起因最后斷路器保護配置錯誤及開出信號誤配導(dǎo)致的直流閉鎖事件，對±500 kV廣州換流站最后斷路器及線路保護邏輯進行梳理。結(jié)合其雙母接線方式特點，介紹了廣州站最后斷路器及線路保護邏輯，提出了現(xiàn)有保護邏輯的缺陷，并設(shè)計了相關(guān)的改進方案。

關(guān)鍵詞：最后斷路器保護 最后線路保護 母聯(lián)開關(guān)2012 接線方式 改進方案

中圖分類號：TM72 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（b）-0030-02

2014年5月18日，±500 kV寶安換流站在斷開500 kV 5062開關(guān)時，雙極極控相繼發(fā)外部保護跳閘信號，雙極先后閉鎖。故障原因為交流站控系統(tǒng)中5062開關(guān)作為極1和極2最后斷路器邏輯錯誤，當(dāng)5062斷路器斷開后，系統(tǒng)啟動最后斷路器跳閘ESOF雙極。5061存在與5062同樣的邏輯錯誤，邏輯判斷中未考慮第六串連接#1M、#2M運行的情況。

2015年12月18日，±500 kV興安直流寶安站交流站控中，“5071為極2最后斷路器”的邏輯開出信號，誤配至就地測控總線數(shù)據(jù)包中“5073為極2最后斷路器”的程序點位。當(dāng)5073斷路器收到外部跳閘信號時，極2“最后斷路器”保護出口條件滿足極2ESOF。

為防止其他站點發(fā)生因最后斷路器邏輯錯誤或配置錯誤導(dǎo)致直流跳閘的事件，該文就±500 kV廣州換流站最后斷路器及線路保護邏輯進行梳理、核查，并就研究結(jié)果提出改進措施。

1 最后斷路器及線路保護簡介

最后斷路器保護是直流輸電工程逆變站的重要保護，當(dāng)逆變側(cè)直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)失去連接時，換流母線上大量的無功補償設(shè)備無法立即切除。若該直流系統(tǒng)不及時停運，則可能會在站內(nèi)的交、直流系統(tǒng)形成較高的過電壓，嚴(yán)重影響設(shè)備安全。其設(shè)計原理是以本地交流出線斷路器的跳閘命令及其狀態(tài)作為主要判斷依據(jù)。如果檢測到這條交流出線斷路器斷開或收到斷開命令，則最后斷路器跳閘裝置動作，啟動動作時序，發(fā)出直流系統(tǒng)緊急停運命令[1]。

最后線路保護邏輯判斷基于整個交流開關(guān)場[2]，是專為防止逆變站在交流出線同時斷開工況下，出現(xiàn)丟失交流送出通道引起的電壓異常，從而危及一次設(shè)備安全的情況發(fā)生。

2 廣州換流站最后斷路器及線路保護配置情況

廣州換流站交流開關(guān)場采用220 kV雙母的接線方式，交流出線有兩回，分別為廣北甲線、廣北乙線。正常運行情況下，220 kV#1M、#2M聯(lián)絡(luò)運行。極1換流變（01B）、廣北甲線、第一大組交流濾波器（ACF1）、第三大組交流濾波器（ACF3）、#1站用變接在#1M運行、極2換流變（02B）、廣北乙線、第二大組交流濾波器（ACF2）、#2站用變接在#2M運行。

僅換流變開關(guān)才能成為對應(yīng)極的“最后斷路器”（若線路開關(guān)為最后斷路器，其跳開時由最后線路保護跳閘來實現(xiàn)閉鎖直流；若母聯(lián)開關(guān)為最后斷路器，其跳開時由母線分裂邏輯來閉鎖直流），因此交流站控中僅配置了2051開關(guān)為極1最后斷路器邏輯，2052開關(guān)為極2最后斷路器邏輯。當(dāng)相應(yīng)極的換流變開關(guān)跳開時，相當(dāng)于換流變壓器進線斷開，作為相應(yīng)極的最后斷路器跳開，直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)斷開，啟動最后斷路器保護，最終導(dǎo)致直流系統(tǒng)ESOF。

以極1為例說明。當(dāng)2051開關(guān)跳開時，會由ACC將斷路器信息送至極控，極控啟動相應(yīng)極的ESOF，實現(xiàn)最后斷路器保護。

最后線路保護邏輯為當(dāng)極控同時收到交流站控發(fā)來的廣北甲線及廣北乙線跳閘信號后，廣州換流站失去交流送出通道，導(dǎo)致雙極ESOF，分換流變開關(guān)并鎖定，以及進行極隔離。若僅有廣北甲線或者廣北乙線跳閘信號，則執(zhí)行功率回降（GB_RUNBACK），由極控啟動功率限制至1 100 MW。

3 廣州換流站最后斷路器及線路保護配置的缺陷分析

經(jīng)過對以上保護動作邏輯梳理發(fā)現(xiàn)，廣州換流站的最后斷路器及線路保護動作邏輯不存在寶安換流站的邏輯錯誤配置問題。但是保護僅在直流系統(tǒng)正常運行，220 kV交流場按照雙母接線方式正常運行時發(fā)揮作用，未考慮母聯(lián)開關(guān)2012的狀態(tài)以及220 kV母線的接線方式對保護邏輯的影響。

（1）當(dāng)母聯(lián)開關(guān)2012在分位時，最后線路斷路器應(yīng)該根據(jù)具體的接線方式進行判別，例如正常的極1、廣北甲在1M，極2、廣北乙在2M時，廣北甲2054開關(guān)為極1的最后線路斷路器，廣北乙2053開關(guān)為極2的最后線路斷路器。

（2）當(dāng)母聯(lián)開關(guān)2012在合位，但兩條母線帶的負(fù)荷不一樣時，如：交流場各間隔按正常運行方式連接至不同母線，當(dāng)極1停運，極2運行，廣北甲線運行，廣北乙線停運，此時2054和2012均可成為最后線路斷路器。

4 改進方案

（1）母聯(lián)開關(guān)2012在分位時，此時需確認(rèn)每條母線上所帶的負(fù)荷有哪些，以極1為例，當(dāng)極1接在1M運行，即極1換流變I母側(cè)刀閘20D41 Q1在合位，2母側(cè)刀閘Q2在分位，此時如果廣北乙線20D45間隔不掛在1M，則廣北甲線開關(guān)2054為極1的最后線路斷路器。根據(jù)以上推斷，2012開關(guān)在分位時極1最后線路斷路器保護邏輯設(shè)計如下：

{【（<20511合>與<20512分>與<20531分>）或（<20511分>與<20512合>與<20531分>）】與【<2012分>與<廣北甲線跳閘>】與【極1DEBLOCK】}或{【（<20511合>與<20512分>與<20541分>）或（<20511分>與<20512合>與<20542分>）】與【<2012分>與<廣北乙線跳閘>】與【極1DEBLOCK】}——極1ESOF。

（2）母聯(lián)開關(guān)2012在合位時，當(dāng)一條母線上只帶極運行，無交流線路出線，此時2012開關(guān)為該極的最后線路斷路器，如：極1接在1M運行，而廣北甲、廣北乙都未接在1M上，此時2012開關(guān)為極1的最后線路斷路器，此時2012跳閘，需出口極1ESOF。

另外，當(dāng)一條母線上只有一條交流線路出線運行，未帶極運行，此時2012開關(guān)跳閘應(yīng)啟動功率限制功能或者啟動最后線路斷路器跳閘。根據(jù)以上推斷，在2012開關(guān)在合位時極1最后線路斷路器保護邏輯設(shè)計如下：

【（<20511合>與<20512分>與<|20531分|或|廣北乙線間隔未投入|>與<|20541分|或|廣北甲線間隔未投入|>）或（<20511分>與<20512合>與<|20532分|或|廣北乙線間隔未投入|>與<|20542分|或|廣北甲線間隔未投入|>）】與【<2012分>與<廣北甲線跳閘>】與【母聯(lián)開關(guān)2012跳閘】與【極1DEBLOCK】與【[（<20511合>與<20512分>與<20522分>）與（<20531分>異或<20541分>）]或[（<20511分>與<20512合>與<20521分>）與（<20532分>異或<20542分>）]】與——極1ESOF（功率回降）。

5 結(jié)語

該文中，廣州換流站目前配置的最后斷路器保護、最后線路保護是基于直流系統(tǒng)正常運行，交流場按照雙母正常工況接線方式設(shè)計。未考慮母聯(lián)開關(guān)2012的狀態(tài)及交流場不同接線方式時的情況。改進方案中僅針對假設(shè)的幾種可能接線方式提出了相應(yīng)的簡要保護邏輯改進圖，并未涵蓋所有的可能性。

參考文獻

[1] 王華偉，蔣衛(wèi)平，吳婭妮.云廣±800kV特高壓直流工程逆變站最后斷路器跳閘故障研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（18）：6-9.

[2] 李興，陳世元，張鵬，等.高壓直流工程換流站交流開關(guān)場最后開關(guān)/線路保護運行分析[J].繼電器，2005，2（16）：66-69.

[3] 浙江大學(xué)直流輸電科研組.直流輸電[M].北京：水利電力出版社，1985.