江陵換流站再啟動(dòng)情況與站間通訊間邏輯分析

李 濤，郭 帥，黃 巨,楊振東,賀 翔

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050）

0 引言

一個(gè)極的直流線路保護(hù)動(dòng)作后，先將直流系統(tǒng)輸送功率降為零，待直流線路去游離時(shí)間后再自動(dòng)重新啟動(dòng)恢復(fù)原輸送功率[1]。直流控制系統(tǒng)為雙系統(tǒng)，在需要時(shí)工作控制系統(tǒng)切換為備用控制系統(tǒng)，備用控制系統(tǒng)切換為工作控制系統(tǒng)，作為防止保護(hù)誤動(dòng)的一種手段。

1 直流系統(tǒng)再起動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)原理

直流線路再啟動(dòng)邏輯是根據(jù)系統(tǒng)要求預(yù)先設(shè)定好的，在直流系統(tǒng)控制保護(hù)主機(jī)中由軟件頁設(shè)置，由于再啟動(dòng)功能集成在直流系統(tǒng)控制保護(hù)主機(jī)中，日常巡視維護(hù)期間，應(yīng)重點(diǎn)檢查控制保護(hù)板卡是否有異常燈亮，控制保護(hù)主機(jī)運(yùn)行是否正常，仍一板卡或控制保護(hù)主機(jī)異常將會(huì)影響再啟動(dòng)功能。再啟動(dòng)具體的動(dòng)作邏輯是針對不同的工況分成幾種情況，江陵換流站再啟動(dòng)邏輯主要分為全壓狀態(tài)、降壓狀態(tài)，雙極、單極以及通信故障這幾種運(yùn)行工況。

直流線路再啟動(dòng)功能與交流線路的重合閘類似，目的是為了迅速切除故障后恢復(fù)正常運(yùn)行。區(qū)別在于交流線路是通過開關(guān)切斷故障電流而直流是通過可控硅。當(dāng)直流線路遭到雷擊、閃絡(luò)、接地等情況時(shí)，相關(guān)線路保護(hù)動(dòng)作，進(jìn)行再啟動(dòng)功能，故障出現(xiàn)時(shí)立即將可控硅觸發(fā)角增大到90°以上，使整流器進(jìn)入逆變運(yùn)行[2]，促使直流線路快速放電，直流電流很快降到零，經(jīng)過較短的去游離時(shí)間之后，觸發(fā)角移到15°左右，嘗試進(jìn)行再啟動(dòng)。若故障消除，再啟動(dòng)邏輯重新進(jìn)建立直流電壓，恢復(fù)功率輸送。若電壓不能建立，說明故障依然存在，再啟動(dòng)失敗，重新進(jìn)行移相、去游離，執(zhí)行再啟動(dòng)失敗相應(yīng)的動(dòng)作后果。

江陵站直流線路保護(hù)配置中線路行波保護(hù)、線路突變量保護(hù)、線路欠壓保護(hù)及線路縱差保護(hù)均啟動(dòng)再啟動(dòng)邏輯，其中線路行波保護(hù)、線路突變量保護(hù)除保護(hù)的采樣和計(jì)算外，幾乎沒有延時(shí)，保護(hù)動(dòng)作非?？欤痪€路欠壓保護(hù)在站間通信正常時(shí)延時(shí)80 ms動(dòng)作，在站間通信不正常時(shí)延時(shí)820 ms動(dòng)作；線路縱差保護(hù)動(dòng)作有3 100 ms延時(shí)，動(dòng)作較慢。線路行波保護(hù)、線路突變量保護(hù)、線路欠壓保護(hù)、縱差保護(hù)起動(dòng)后直流系統(tǒng)都可進(jìn)行再起動(dòng)。在雙極正常運(yùn)行時(shí)，再起動(dòng)可進(jìn)行3次，第一次全壓起動(dòng)，去游離時(shí)間150 ms，第二次全壓起動(dòng)，去游離時(shí)間200 ms，并且切換控制系統(tǒng)，在計(jì)算全壓起動(dòng)次數(shù)時(shí)30 s內(nèi)進(jìn)行累加，30 s后將計(jì)數(shù)器清零，第三次為降壓起動(dòng)，去游離時(shí)間200 ms，如果不成功將閉鎖極。

2 站間通訊

站間通訊用于傳輸控制指令、功率參數(shù)等重要信息[3]。擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)間重要信息傳輸交換的重要任務(wù)，特別是重要的參數(shù)、能引起跳閘的信號，一定要保證信號的正確性，這就要求通訊的通道具備良好冗余性、長距離通道抗干擾性[4]，并與系統(tǒng)切換、報(bào)警功能相配合，只有滿足了這些要求才能保證信號的正確傳輸，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。直流系統(tǒng)正常運(yùn)行期間，站間通訊是正常狀態(tài)。一旦站間通訊丟失，將會(huì)出現(xiàn)告警信息。站間通訊的示意圖如圖1。

圖1 江城直流站間通訊Fig.1 Jiangcheng DC station to station communication

3 站間通訊與再啟動(dòng)關(guān)系

站間通訊方式不同，對應(yīng)的再啟動(dòng)情況也不同。直流控制保護(hù)主機(jī)根據(jù)故障前后站間通訊情況，從而正確可靠地進(jìn)行再啟動(dòng)邏輯動(dòng)作[5]。根據(jù)站間通訊情況，分別從站間通訊正常和異常兩個(gè)方面對再啟動(dòng)邏輯進(jìn)行分析。

3.1 當(dāng)站間通訊正常時(shí)

以單極全壓運(yùn)行方式對站間通訊正常時(shí)直流線路再啟動(dòng)邏輯動(dòng)作過程進(jìn)行分析。

當(dāng)線路保護(hù)第一次動(dòng)作后，發(fā)出功率回降（ORD DOWN）信號 1，緊急移相到 160°，功率回降（ORD DOWN）信號1保持150 ms去游離后系統(tǒng)進(jìn)行再起動(dòng)，由于直流降壓信號（RL_URED）為0，此時(shí)再啟動(dòng)a角將以60°方式啟動(dòng)，即500 kV全壓再啟動(dòng)，計(jì)數(shù)器另外再保持該信號50 ms后返回為0，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)保護(hù)動(dòng)作一次，如圖2所示。

當(dāng)線路保護(hù)第二次動(dòng)作時(shí)，又發(fā)出功率回降（ORD DOWN）信號1，保持200 ms后進(jìn)行降壓再起動(dòng)，由于直流降壓信號（RL_URED）為1，此時(shí)再啟動(dòng)a角將以80°方式啟動(dòng)，即350 kV降壓再啟動(dòng)，同樣計(jì)數(shù)器再保持該信號50 ms后返回0，計(jì)數(shù)器再計(jì)數(shù)保護(hù)動(dòng)作一次，如圖4所示。

降壓邏輯中，故障極的直流降壓信號（RL_URED）進(jìn)行保護(hù)性降壓（RL_PROT_URED），如圖5所示。

圖2 單極全壓第一次再啟動(dòng)功率回降過程Fig.2 Unipolar normal voltage,first restart,power fall back process

圖3 單極全壓第一次再啟動(dòng)邏輯Fig.3 Unipolar normal voltage,first restart logic

故障極保護(hù)性降壓后，將第二次發(fā)出降功率指令，同時(shí)經(jīng)過50 ms后計(jì)數(shù)器增長為2，如圖6所示。

當(dāng)線路保護(hù)第三次動(dòng)作時(shí)，直接進(jìn)入跳閘邏輯，如圖8所示。

通過對站間通訊正常時(shí)單極全壓運(yùn)行方式下直流線路再啟動(dòng)邏輯動(dòng)作過程進(jìn)行分析，將站間通訊正常時(shí)各運(yùn)行方式下直流再啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作過程總結(jié)如下：

（1）單極全壓運(yùn)行時(shí)，保護(hù)動(dòng)作邏輯：經(jīng)一次全壓500 kV啟動(dòng)不成功，再進(jìn)行一次降壓350 kV啟動(dòng)，若仍不成功則閉鎖該極；

（2）單極降壓運(yùn)行時(shí)，保護(hù)動(dòng)作邏輯：經(jīng)一次降壓350 kV啟動(dòng)不成功則閉鎖該極；

（3）雙極全壓運(yùn)行時(shí)，保護(hù)動(dòng)作邏輯：故障極經(jīng)兩次全壓500 kV啟動(dòng)不成功，再進(jìn)行一次降壓350 kV啟動(dòng)，若仍不成功則閉鎖該極；

（4）雙極降壓運(yùn)行時(shí)，保護(hù)動(dòng)作邏輯：故障極經(jīng)兩次降壓350 kV啟動(dòng)，若不成功則閉鎖該極；

圖4 單極全壓第二次再啟動(dòng)降壓邏輯Fig.4 Unipolar normal voltage second start restart logic

圖5 單極全壓第二次再啟動(dòng)保護(hù)降壓邏輯Fig.5 Unipolar normal voltage,second restart protection,buck logic

(5)一極全壓、另一極降壓運(yùn)行時(shí)，保護(hù)動(dòng)作邏輯：當(dāng)故障極為全壓運(yùn)行，則線路再啟動(dòng)邏輯如雙極全壓運(yùn)行時(shí)一樣經(jīng)兩次全壓500 kV啟動(dòng)不成功，再進(jìn)行一次降壓350 kV啟動(dòng)，若仍不成功則閉鎖該極；當(dāng)故障極為降壓運(yùn)行，則線路再啟動(dòng)邏輯如雙極降壓運(yùn)行時(shí)一樣經(jīng)兩次降壓350 kV啟動(dòng)，若不成功則閉鎖該極。

圖6 單極全壓第二次再啟動(dòng)計(jì)數(shù)器動(dòng)作過程Fig.6 Operation procedure of second times restart of normal voltage of monopole

圖7 單極全壓第二次再啟動(dòng)邏輯Fig.7 Unipolar normal voltage second restart logic

3 當(dāng)站間通訊異常時(shí)

當(dāng)站間通訊異常時(shí)，從軟件邏輯可知：無論直流系統(tǒng)單極運(yùn)行、雙極運(yùn)行，正常電壓（ALL_NORM_V）均取1。當(dāng)線路保護(hù)第一次動(dòng)作時(shí)，將發(fā)出降功率指令，經(jīng)過50 ms延時(shí)后，計(jì)數(shù)器增長為1。故障極經(jīng)過150 ms去游離后，進(jìn)行第一次再啟動(dòng)。當(dāng)故障極為全壓運(yùn)行時(shí)，直流降壓信號（RL_URED）為0，再啟動(dòng)時(shí)，將進(jìn)行a角為60°的啟動(dòng)，即500 kV全壓再啟動(dòng)。當(dāng)故障極為降壓運(yùn)行時(shí)，直流降壓信號（RL_URED）為1，再啟動(dòng)時(shí)，將進(jìn)行a角為80°的啟動(dòng)，即350 kV降壓再啟動(dòng)，如圖9所示。

由于站間通訊故障，通訊正常信號（RL_TCOM_OK）為0，經(jīng)過1個(gè)非門后變?yōu)?。當(dāng)故障極第二次線路保護(hù)動(dòng)作時(shí)，不考慮直流降壓信號（RL_URED）的值，無論該極是全壓、降壓運(yùn)行，都直接啟動(dòng)跳閘邏輯，如圖11所示。

圖8 單極全壓第三次再啟動(dòng)跳閘邏輯Fig.8 Unipolar normal voltage third restart trip logic

圖9 站間通訊異常第一次再啟動(dòng)功率回降過程Fig.9 Abnormal communication between stations,restart power return process for the first time

圖10 站間通訊異常第一次再啟動(dòng)邏輯Fig.10 Communication between stations abnormal start logic for the first time

圖11 站間通訊異常第二次再啟動(dòng)降壓邏輯Fig.11 Abnormal communication between stations,restart logic again second times

通過以上分析將站間通訊異常時(shí)直流再啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作過程總結(jié)如下：直流系統(tǒng)無論是單極、雙極運(yùn)行，故障極為全壓運(yùn)行極，保護(hù)動(dòng)作邏輯：故障極經(jīng)一次全壓500 kV啟動(dòng)不成功則直接閉鎖該極；故障極為降壓運(yùn)行極，保護(hù)動(dòng)作邏輯：故障極經(jīng)一次降壓350 kV啟動(dòng)不成功則直接閉鎖該極。

4 結(jié)語

直流線路保護(hù)再啟動(dòng)選用一般原則，應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行工況及運(yùn)行環(huán)境，經(jīng)過分析后選定。直流線路保護(hù)再啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，可提高直流輸電線路運(yùn)行的可靠性和能量的可用率，在各直流輸電線路中具有良好運(yùn)行效果；其缺點(diǎn)是由于實(shí)際條件的不相同，站間通訊正常、異常將影響全壓再啟動(dòng)、降壓在啟動(dòng)的次數(shù)，故障出現(xiàn)后，需要針對具體動(dòng)作過程做深一步分析。

圖12 站間通訊異常第二次再啟動(dòng)跳閘邏輯Fig.12 Station communication abnormal,second restart trip logic

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