高壓直流輸電系統(tǒng)開(kāi)路試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)“閥控故障”告警原因分析

李積芳，潘春燕國(guó)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(kāi)路試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)“閥控故障”告警原因分析

李積芳，潘春燕
國(guó)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(guò)程中，需要進(jìn)行開(kāi)路試驗(yàn)（OLT試驗(yàn)），在試驗(yàn)過(guò)程中電壓由400kV下降至100kV過(guò)程中后臺(tái)經(jīng)常會(huì)報(bào)閥控緊急故障，此告警一次存在于拉薩站，本文通過(guò)對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行分析，并提出處理措施，解決OLT試驗(yàn)不成功的問(wèn)題，提高OLT試驗(yàn)的效果。

關(guān)鍵詞0LT；PCP；閥控；晶閘管

OLT試驗(yàn)（開(kāi)路試驗(yàn)OPEN LINE TEST）的目的是為檢測(cè)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(dòng)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(jìn)行不帶線路或帶線路開(kāi)路試驗(yàn)。

1　概況

拉薩換流站在做OLT試驗(yàn)過(guò)程中，直流系統(tǒng)電壓由400kV下降至100kV左右時(shí)，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)檢測(cè)到P2PCPA主機(jī)“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(shí)P2PCPA出現(xiàn)一系列“丟脈沖”等嚴(yán)重故障告警信息，系統(tǒng)會(huì)發(fā)生切換，切換故障未消除會(huì)引起跳閘。對(duì)VCU系統(tǒng)斷電重啟后，故障會(huì)復(fù)歸。

2　在做OLT試驗(yàn)中出現(xiàn)“閥控單元故障”等警告

在OLT試驗(yàn)過(guò)程中，由于閥內(nèi)各晶閘管電壓動(dòng)態(tài)分布的不均勻性，晶閘管工作在一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài)，一個(gè)周期內(nèi)換流閥多次產(chǎn)生IP指示脈沖，同時(shí)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(shí)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(huì)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(gè)周波重新開(kāi)始。在這個(gè)重復(fù)觸發(fā)關(guān)斷的過(guò)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(cè)出了某晶閘管級(jí)發(fā)出了保護(hù)性保護(hù)觸發(fā)動(dòng)作信號(hào)。

根據(jù)上述分析，在進(jìn)行OLT試驗(yàn)時(shí)，由于電流斷續(xù)，VCU對(duì)TCU返回的IP信號(hào)判斷邏輯會(huì)出現(xiàn)異常，系統(tǒng)誤判為出現(xiàn)保護(hù)性觸發(fā)。當(dāng)出現(xiàn)故障的晶閘管個(gè)數(shù)超過(guò)冗余等級(jí)時(shí)，VCU會(huì)封鎖FP信號(hào)，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(hào)，則判斷閥未觸發(fā)，從而報(bào)出相應(yīng)的閥“丟失脈沖”告警。下圖所示是PCP檢測(cè)NF_FF的邏輯時(shí)序圖。

圖1　閥未觸發(fā)及誤觸發(fā)時(shí)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(shí)，其為1.25M的高頻調(diào)制信號(hào)。當(dāng)閥解鎖后，每次VCU向TCU發(fā)出點(diǎn)火脈沖的同時(shí)，會(huì)在1.25M高頻脈沖中疊加一個(gè)16us的寬脈沖，返回給PCP。PCP對(duì)VCU返回的FPIN信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到FP信號(hào)，PCP以此信號(hào)作為判斷NF和FF的判據(jù)。當(dāng)FP信號(hào)在CP的上跳沿后100us內(nèi)被檢測(cè)到時(shí)，PCP認(rèn)為這是正常的點(diǎn)火成功。如圖中FP的第一個(gè)脈沖所示。在CP下跳沿之后10us時(shí)刻， PCP啟動(dòng)FF（誤觸發(fā)）檢測(cè)邏輯。在CP下跳沿后10us至下一個(gè)CP來(lái)到之前，如果收到FP信號(hào)，則認(rèn)為發(fā)生了誤觸發(fā)。如圖中FP的第二個(gè)脈沖所示。在下個(gè)CP的上跳沿，F(xiàn)F被置1。在青藏工程OLT試驗(yàn)中，10us被臨時(shí)修改為200us。在CP上跳沿時(shí)刻，PCP啟動(dòng)NF（未觸發(fā)）檢測(cè)邏輯。在CP上跳沿后的100us時(shí)間內(nèi)，如果收不到FP信號(hào)，則認(rèn)為發(fā)生了未觸發(fā)。如圖中FP的第三個(gè)脈沖，發(fā)生在CP上跳沿的100us以外，此時(shí)，NF被置1。

3　保護(hù)性觸發(fā)

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

不論任何原因，如果某個(gè)晶閘管不能得到FP閥的觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)閥中其他晶閘管被觸發(fā)造成這個(gè)晶閘管電壓上升，當(dāng)電壓超過(guò)預(yù)先設(shè)定的值時(shí)，晶閘管控制單元發(fā)出一個(gè)內(nèi)部門極觸發(fā)脈沖，保護(hù)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(duì)應(yīng)的關(guān)系，并且A系統(tǒng)與B系統(tǒng)相互獨(dú)立，VCU將晶閘管的運(yùn)行狀態(tài)只反映給對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)，再由PCP控制系統(tǒng)進(jìn)行邏輯判斷再切換系統(tǒng)，在只有一個(gè)系統(tǒng)出口的時(shí)候不會(huì)閉鎖極，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)有故障時(shí)會(huì)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(cè)到311個(gè)晶閘管發(fā)生保護(hù)性觸發(fā)。當(dāng)單閥發(fā)生保護(hù)性觸發(fā)的可控硅數(shù)量超過(guò)8個(gè)時(shí)，會(huì)引起閥控系統(tǒng)緊急故障跳閘，且會(huì)導(dǎo)致閥誤觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作，顯然A系統(tǒng)保護(hù)性觸發(fā)的晶閘管大大超出了這個(gè)限值。

4　解決措施

針對(duì)此問(wèn)題曾在拉薩換流站OLT試驗(yàn)時(shí)反復(fù)出現(xiàn)，可進(jìn)行如下處理：1）在VCU中屏蔽保護(hù)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(hù)（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(yàn)，端對(duì)端解鎖前恢復(fù)PF和VMP的跳閘出口。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，在如此處理之后，青藏工程的OLT試驗(yàn)可以順利完成，相關(guān)設(shè)備運(yùn)行完全正常。

OLT試驗(yàn)是一種特殊的運(yùn)行工況，由于電流斷續(xù)容易引起晶閘管級(jí)回報(bào)的指示脈沖IP和保護(hù)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(hù)性觸發(fā)，因此極控制PCP系統(tǒng)不必對(duì)監(jiān)測(cè)到的保護(hù)性觸發(fā)進(jìn)行跳閘處理。在正常運(yùn)行過(guò)程中再開(kāi)放跳閘功能。

參考文獻(xiàn)

［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(hù)手冊(cè).許繼集團(tuán).文件編號(hào)：0XJF-QZ 138 003.

［2］國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修部.換流閥及閥控系統(tǒng).

中圖分類號(hào)TM7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2016）165-0171-01

作者簡(jiǎn)介：李積芳，助理電氣工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)裝置。潘春燕，助理電氣工程師，研究方向?yàn)殡姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化。