高壓直流輸電系統(tǒng)開路試驗時出現(xiàn)“閥控故障”告警原因分析

李積芳，潘春燕國網(wǎng)西藏電力有限公司檢修公司，西藏拉薩　850000

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高壓直流輸電系統(tǒng)開路試驗時出現(xiàn)“閥控故障”告警原因分析

李積芳，潘春燕
國網(wǎng)西藏電力有限公司檢修公司，西藏拉薩850000

摘要拉薩換流站在年度檢修結(jié)束恢復(fù)送電過程中，需要進行開路試驗（OLT試驗），在試驗過程中電壓由400kV下降至100kV過程中后臺經(jīng)常會報閥控緊急故障，此告警一次存在于拉薩站，本文通過對這一現(xiàn)象進行分析，并提出處理措施，解決OLT試驗不成功的問題，提高OLT試驗的效果。

關(guān)鍵詞0LT；PCP；閥控；晶閘管

OLT試驗（開路試驗OPEN LINE TEST）的目的是為檢測直流輸電系統(tǒng)一次設(shè)備的絕緣情況及極控制系統(tǒng)部分二次設(shè)備動作的正確性，換流站直流設(shè)備或線路在檢修或故障后，相應(yīng)極應(yīng)進行不帶線路或帶線路開路試驗。

1　概況

拉薩換流站在做OLT試驗過程中，直流系統(tǒng)電壓由400kV下降至100kV左右時，后臺監(jiān)控系統(tǒng)檢測到P2PCPA主機“系統(tǒng)緊急故障”“閥控單元接口故障”“VCU故障”等緊急故障告警信息，同時P2PCPA出現(xiàn)一系列“丟脈沖”等嚴(yán)重故障告警信息，系統(tǒng)會發(fā)生切換，切換故障未消除會引起跳閘。對VCU系統(tǒng)斷電重啟后，故障會復(fù)歸。

2　在做OLT試驗中出現(xiàn)“閥控單元故障”等警告

在OLT試驗過程中，由于閥內(nèi)各晶閘管電壓動態(tài)分布的不均勻性，晶閘管工作在一個不穩(wěn)定的狀態(tài)，一個周期內(nèi)換流閥多次產(chǎn)生IP指示脈沖，同時VCU也多次產(chǎn)生FP觸發(fā)脈沖，即晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通后由于電流斷續(xù)又立刻關(guān)斷而再次承受正向電壓，此時VCU又發(fā)出FP觸發(fā)脈沖（短脈沖觸發(fā)控制）。當(dāng)前周波內(nèi)連續(xù)觸發(fā)會引起TCU的取能放電電容耗盡，導(dǎo)致指示脈沖IP消失，F(xiàn)P也隨之不再產(chǎn)生，直到下一個周波重新開始。在這個重復(fù)觸發(fā)關(guān)斷的過程中，THM在發(fā)出FP觸發(fā)脈沖后又收到了IP指示脈沖，因此，VCU便檢測出了某晶閘管級發(fā)出了保護性保護觸發(fā)動作信號。

根據(jù)上述分析，在進行OLT試驗時，由于電流斷續(xù)，VCU對TCU返回的IP信號判斷邏輯會出現(xiàn)異常，系統(tǒng)誤判為出現(xiàn)保護性觸發(fā)。當(dāng)出現(xiàn)故障的晶閘管個數(shù)超過冗余等級時，VCU會封鎖FP信號，從而造成“閥控單元接口故障”和“VCU故障”，并且發(fā)“閥跳閘”命令到極控系統(tǒng)。當(dāng)極控PCP發(fā)出的CP脈沖在有效期間100us內(nèi)，收不到閥控反饋的FP信號，則判斷閥未觸發(fā)，從而報出相應(yīng)的閥“丟失脈沖”告警。下圖所示是PCP檢測NF_FF的邏輯時序圖。

圖1　閥未觸發(fā)及誤觸發(fā)時序圖

圖中，CP是直流控制系統(tǒng)產(chǎn)生的控制脈沖，經(jīng)調(diào)制后發(fā)送給VCU，其高電平為120°，低電平為240°。FPIN為VCU返回給PCP的反饋脈沖，在閥未解鎖時，其為1.25M的高頻調(diào)制信號。當(dāng)閥解鎖后，每次VCU向TCU發(fā)出點火脈沖的同時，會在1.25M高頻脈沖中疊加一個16us的寬脈沖，返回給PCP。PCP對VCU返回的FPIN信號進行解調(diào)，得到FP信號，PCP以此信號作為判斷NF和FF的判據(jù)。當(dāng)FP信號在CP的上跳沿后100us內(nèi)被檢測到時，PCP認(rèn)為這是正常的點火成功。如圖中FP的第一個脈沖所示。在CP下跳沿之后10us時刻， PCP啟動FF（誤觸發(fā)）檢測邏輯。在CP下跳沿后10us至下一個CP來到之前，如果收到FP信號，則認(rèn)為發(fā)生了誤觸發(fā)。如圖中FP的第二個脈沖所示。在下個CP的上跳沿，F(xiàn)F被置1。在青藏工程OLT試驗中，10us被臨時修改為200us。在CP上跳沿時刻，PCP啟動NF（未觸發(fā)）檢測邏輯。在CP上跳沿后的100us時間內(nèi)，如果收不到FP信號，則認(rèn)為發(fā)生了未觸發(fā)。如圖中FP的第三個脈沖，發(fā)生在CP上跳沿的100us以外，此時，NF被置1。

3　保護性觸發(fā)

保護性觸發(fā)PF是指可控硅承受過電壓（即UPF〉6.8V）后，而還沒有被觸發(fā)導(dǎo)通，TCU利用本身的保護觸發(fā)功能及時觸發(fā)可控硅使其導(dǎo)通，避免晶閘管承受過電壓被擊穿。同時，會有一個PF指示信號返回到THM，當(dāng)保護性觸發(fā)晶閘管的數(shù)量超過定值時，VCU會發(fā)出“閉鎖請求”信號，由極控制系統(tǒng)執(zhí)行閉鎖指令。

不論任何原因，如果某個晶閘管不能得到FP閥的觸發(fā)信號，當(dāng)閥中其他晶閘管被觸發(fā)造成這個晶閘管電壓上升，當(dāng)電壓超過預(yù)先設(shè)定的值時，晶閘管控制單元發(fā)出一個內(nèi)部門極觸發(fā)脈沖，保護晶閘管。

南瑞極控系統(tǒng)與許繼閥控系統(tǒng)連接方式是一一對應(yīng)的關(guān)系，并且A系統(tǒng)與B系統(tǒng)相互獨立，VCU將晶閘管的運行狀態(tài)只反映給對應(yīng)的系統(tǒng)，再由PCP控制系統(tǒng)進行邏輯判斷再切換系統(tǒng)，在只有一個系統(tǒng)出口的時候不會閉鎖極，當(dāng)兩個系統(tǒng)同時有故障時會執(zhí)行閉鎖指令。以A系統(tǒng)為例分析。用筆記本就地連接可控硅監(jiān)視單元THM裝置讀取事件，從事件信息中可以看出，VCU閥控A系統(tǒng)檢測到311個晶閘管發(fā)生保護性觸發(fā)。當(dāng)單閥發(fā)生保護性觸發(fā)的可控硅數(shù)量超過8個時，會引起閥控系統(tǒng)緊急故障跳閘，且會導(dǎo)致閥誤觸發(fā)保護動作，顯然A系統(tǒng)保護性觸發(fā)的晶閘管大大超出了這個限值。

4　解決措施

針對此問題曾在拉薩換流站OLT試驗時反復(fù)出現(xiàn)，可進行如下處理：1）在VCU中屏蔽保護性觸發(fā)（PF）跳閘出口，告警功能不變；2）鑒于閥誤觸發(fā)保護（VMP）功能不適用于青藏直流工程的配置和接口，屏蔽VMP跳閘出口，告警功能不變；3）以上措施只適用于空載加壓試驗，端對端解鎖前恢復(fù)PF和VMP的跳閘出口。經(jīng)過試驗驗證，在如此處理之后，青藏工程的OLT試驗可以順利完成，相關(guān)設(shè)備運行完全正常。

OLT試驗是一種特殊的運行工況，由于電流斷續(xù)容易引起晶閘管級回報的指示脈沖IP和保護觸發(fā)指示脈沖PF產(chǎn)生重疊，導(dǎo)致THM誤認(rèn)為產(chǎn)生了保護性觸發(fā)，因此極控制PCP系統(tǒng)不必對監(jiān)測到的保護性觸發(fā)進行跳閘處理。在正常運行過程中再開放跳閘功能。

參考文獻

［1］青海格爾木至西藏拉薩±400kV直流聯(lián)網(wǎng)工程閥控VCU維護手冊.許繼集團.文件編號：0XJF-QZ 138 003.

［2］國家電網(wǎng)公司運維檢修部.換流閥及閥控系統(tǒng).

中圖分類號TM7

文獻標(biāo)識碼A

文章編號1674-6708（2016）165-0171-01

作者簡介：李積芳，助理電氣工程師，研究方向為電力系統(tǒng)繼電保護裝置。潘春燕，助理電氣工程師，研究方向為電氣工程及其自動化。