柔性直流輸電工程系統(tǒng)調(diào)試技術(shù)應(yīng)用、分析與改進(jìn)

胡文旺，唐志軍，林國棟，石吉銀，鄒煥雄

（國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院，福建 福州 350007）

0 引言

隨著全控型電力電子器件的發(fā)展，基于電壓源換流器和脈寬調(diào)制控制技術(shù)的電壓源型高壓直流輸電技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，該項(xiàng)技術(shù)在中國被統(tǒng)稱為柔性直流輸電（Flexible HVDC）［1-2］。作為新一代直流輸電技術(shù)，與傳統(tǒng)直流輸電技術(shù)相比，其具有有功功率和無功功率獨(dú)立控制、向無源網(wǎng)絡(luò)供電、不會(huì)出現(xiàn)換相失敗等諸多優(yōu)勢(shì)，并在風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)、分布式發(fā)電并網(wǎng)、異步聯(lián)網(wǎng)、孤島供電、城市直流配電網(wǎng)構(gòu)筑等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用［2-9］。

自1997年ABB公司首次實(shí)現(xiàn)了世界上首個(gè)柔性直流輸電工程——Hellsjon示范工程投入運(yùn)行以來，柔性直流輸電技術(shù)的工程化應(yīng)用在世界范圍內(nèi)呈現(xiàn)了快速發(fā)展趨勢(shì)［3］，僅在“十二五”期間中國便成功投運(yùn)5個(gè)柔性直流工程，分別為2011年上海南匯柔性直流輸電示范工程及中海油兩電平柔性直流輸電系統(tǒng)、2013年南澳三端柔性直流輸電工程、2014年浙江舟山多端柔性直流示范工程以及2015年底投運(yùn)的廈門±320 kV柔性直流輸電科技示范工程。此外，2015年6月開工的云南魯西背靠背直流異步聯(lián)網(wǎng)工程也于2016年6月30日投入運(yùn)行。

目前關(guān)于實(shí)際柔性直流輸電工程的研究主要集中在工程方案設(shè)計(jì)［10-11］、工程運(yùn)行方式和控制模式介紹［12-13］、控制系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)［1，14］、控制系統(tǒng)性能驗(yàn)證［15-16］等方面，對(duì)于柔性直流輸電工程系統(tǒng)帶電調(diào)試中關(guān)乎換流站設(shè)備安全的重要試驗(yàn)安全策略卻鮮有文獻(xiàn)進(jìn)行介紹和研究，對(duì)于系統(tǒng)調(diào)試過程中出現(xiàn)的主要問題也未見相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析總結(jié)并提出改進(jìn)措施，未能為后續(xù)工程的調(diào)試提供參考借鑒和有益指導(dǎo)。

系統(tǒng)帶電調(diào)試試驗(yàn)是保證柔性直流輸電工程安全穩(wěn)定運(yùn)行的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，安全控制策略是否正確完備直接關(guān)乎設(shè)備的安全問題。為了驗(yàn)證閥組觸發(fā)相序的正確性，避免換流閥首次有源解鎖出現(xiàn)大電流損壞換流閥，本文結(jié)合廈門柔性直流輸電真雙極拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了系統(tǒng)初次啟動(dòng)前開展換流閥無源逆變?cè)囼?yàn)的安全控制策略以確保極控制系統(tǒng)、閥控制系統(tǒng)以及換流閥之間工作的正確性，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和現(xiàn)場試驗(yàn)中遇到的主要問題進(jìn)行了分析總結(jié)并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，確保了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所提安全控制策略及調(diào)試問題的改進(jìn)措施為柔性直流輸電現(xiàn)場帶電調(diào)試提供了參考借鑒和有力技術(shù)支撐。

1 廈門真雙極柔性直流系統(tǒng)概況

廈門柔性直流輸電科技示范工程是世界上第一個(gè)采用真雙極接線方案、輸送電壓和容量最大的柔性直流輸電工程，其直流輸送容量為1000 MW，直流電壓為±320 kV，直流電流為1000 A，該工程由浦園換流站、鷺島換流站和直流線路3個(gè)部分組成，直流線路全長10.7 km，全線采用電纜，每站新建2組容量為530 MV·A、額定變比為230 kV/166.57 kV的換流變壓器，一端系統(tǒng)（鷺島站）的一次系統(tǒng)接線如圖1所示，其一次設(shè)備除直流電纜、換流變壓器外還包括交流進(jìn)線電纜、充電電阻、橋臂電抗器、換流閥、平波電抗器以及相關(guān)的隔離刀閘、交直流斷路器。

真雙極接線方案的優(yōu)勢(shì)在于：2個(gè)極是獨(dú)立調(diào)節(jié)和工作的，當(dāng)一極發(fā)生故障時(shí)，只需停運(yùn)故障極，另一極仍可輸送至少50%容量（約為500 MW）的電力，工程的投運(yùn)有效增強(qiáng)了廈門電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有力提高了供電可靠性和穩(wěn)定運(yùn)行水平，為廈門經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)可靠的電力保障［17］。

圖1 鷺島換流站一次系統(tǒng)接線圖Fig.1 Wiring diagram of primary system of Ludao converter station

2 系統(tǒng)啟動(dòng)安全控制策略

一、二次電氣設(shè)備安裝調(diào)試工作完成且驗(yàn)收合格具備投運(yùn)條件，征得啟委會(huì)批準(zhǔn)后可以啟動(dòng)系統(tǒng)帶電調(diào)試。啟動(dòng)試驗(yàn)前需要根據(jù)可能出現(xiàn)的預(yù)想故障，如設(shè)備故障、接線錯(cuò)誤、閥組觸發(fā)相序錯(cuò)誤等，制定系統(tǒng)啟動(dòng)的安全控制策略，以避免過電流損壞換流站設(shè)備。

換流閥是柔性直流輸電工程的核心設(shè)備，其價(jià)值昂貴，約占換流站成套設(shè)備總價(jià)的22%～25%，因此試驗(yàn)過程中必須確保換流閥設(shè)備的安全。極控制系統(tǒng)、閥控制系統(tǒng)及換流閥之間若是不能正確工作而出現(xiàn)閥組觸發(fā)相序錯(cuò)誤或是控制系統(tǒng)延時(shí)未得到完全補(bǔ)償，在換流閥首次有源解鎖時(shí)就可能出現(xiàn)大電流而損壞換流閥，因此有必要在系統(tǒng)初次完整啟動(dòng)前開展換流閥無源逆變?cè)囼?yàn)，這樣既可以驗(yàn)證閥組觸發(fā)相序的正確性，也可以根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)控制系統(tǒng)延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。

以鷺島站極1為例，圖2為試驗(yàn)示意圖。極控制系統(tǒng)執(zhí)行無源逆變?cè)囼?yàn)需要控制電壓Us，由于對(duì)應(yīng)電壓互感器安裝在交流進(jìn)線開關(guān)WL.QF1后端，在開關(guān)斷開后極控制系統(tǒng)失去控制電壓，未能進(jìn)行試驗(yàn)。廈門柔性直流輸電工程為真雙極結(jié)構(gòu)，2個(gè)極控制系統(tǒng)控制電壓為同源電壓，因此可以在未試驗(yàn)極極隔離狀態(tài)下合上對(duì)應(yīng)交流進(jìn)線開關(guān)使得該極電壓互感器帶電，并通過電纜將該極控制系統(tǒng)二次電壓Us作為試驗(yàn)極極控制系統(tǒng)的控制電壓。

無源逆變?cè)囼?yàn)流程如圖3所示，其中設(shè)定解鎖時(shí)間200 ms能夠獲得10個(gè)周期質(zhì)量較好的逆變波形，足以用于核相。為了延遲直流低電壓保護(hù)Ⅰ段動(dòng)作，需要將該保護(hù)動(dòng)作時(shí)間定值改為大于200 ms。此外，Dback_en為起保護(hù)閥子模塊作用的信號(hào)，為了避免大量的子模塊旁路，需要設(shè)定控制系統(tǒng)在交流進(jìn)線開關(guān)斷開1 s后撤銷該命令。

圖2 無源逆變?cè)囼?yàn)主接線Fig.2 Main wiring of passive inverter test

圖3 無源逆變?cè)囼?yàn)流程圖Fig.3 Flowchart of passive inverter test

不控充電狀態(tài)下，對(duì)閥側(cè)電壓UV進(jìn)行核相，結(jié)果如表1所示。

表1 換流閥不控充電狀態(tài)下閥側(cè)電壓核相結(jié)果Table 1 Checking phase result of valve-side voltage，converter valves in charging state without control

圖4 無源逆變?cè)囼?yàn)電壓波形Fig.4 Voltage waveforms of passive inverter test

鷺島換流站極1無源逆變?cè)囼?yàn)波形如圖4所示。

圖4中以網(wǎng)側(cè)電壓Us的A相為基準(zhǔn)，對(duì)無源逆變后閥側(cè)電壓UV進(jìn)行核相，測(cè)試超前相，結(jié)果如表2所示。

表2數(shù)據(jù)結(jié)果表明逆變后閥側(cè)電壓UV與網(wǎng)側(cè)電壓Us的相位關(guān)系滿足換流變接線組別為YD7的相角關(guān)系，且為正序，這一結(jié)果證明了極控制系統(tǒng)、閥控制系統(tǒng)與換流閥之間工作的正確性，確保了閥組觸發(fā)相序的正確性和換流閥的安全。

比較表2和表1的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，無源逆變下閥側(cè)電壓UV與不控充電方式下閥側(cè)電壓UV對(duì)應(yīng)相相角差存在差異，這主要是由控制系統(tǒng)在采集、鎖相、生成參考波等環(huán)節(jié)存在延時(shí)造成的，因此可以根據(jù)2種方式下的相角差完成控制系統(tǒng)延時(shí)的測(cè)試及補(bǔ)償，具體方法如下：

a.不控充電方式下閥側(cè)電壓UV與網(wǎng)側(cè)電壓UsA相相角時(shí)間差定義為Δt1；

b.無源逆變方式下閥側(cè)電壓UV與網(wǎng)側(cè)電壓UsA相相角時(shí)間差定義為Δt2；

表2 換流閥無源逆變閥側(cè)電壓核相結(jié)果Table 2 Checking phase result of valve-side voltage，with passive inverter test in converter valves

c.計(jì)算 Δt=Δt1-Δt2，根據(jù) Δt的數(shù)值在控制系統(tǒng)中通過移動(dòng)輸出參考波的相角實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的延時(shí)補(bǔ)償，使得Δt=0。

閥組正確觸發(fā)相序及控制系統(tǒng)延時(shí)的補(bǔ)償避免了在有源狀態(tài)下首次解鎖出現(xiàn)大電流而損壞換流閥的情況。

3 系統(tǒng)調(diào)試主要問題分析及改進(jìn)措施

系統(tǒng)調(diào)試分2個(gè)階段進(jìn)行，分別為實(shí)驗(yàn)室聯(lián)調(diào)和現(xiàn)場調(diào)試，前者是在實(shí)驗(yàn)室基于RTDS或者RTLAB等實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)完成一次系統(tǒng)的建模，并通過協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置及功率放大器等轉(zhuǎn)換設(shè)備完成與控制保護(hù)系統(tǒng)之間的接口，該階段的調(diào)試可以模擬現(xiàn)場因安全問題所不能開展的試驗(yàn)（如不同位置、不同類型的短路故障），實(shí)現(xiàn)了控制保護(hù)系統(tǒng)在故障期間控制保護(hù)功能的驗(yàn)證；后者是在現(xiàn)場結(jié)合實(shí)際一次設(shè)備開展的調(diào)試工作，實(shí)地檢驗(yàn)控制保護(hù)系統(tǒng)是否滿足現(xiàn)場的安全穩(wěn)定運(yùn)行要求、是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，該階段的試驗(yàn)可以完成實(shí)驗(yàn)室無法開展的試驗(yàn)（如閥冷系統(tǒng)冗余切換、檢驗(yàn)大負(fù)荷試驗(yàn)條件下的子模塊工作穩(wěn)定性等）。2個(gè)階段的試驗(yàn)既完成了互相校驗(yàn)也實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)?，F(xiàn)對(duì)兩階段系統(tǒng)調(diào)試中遇到的主要問題及其改進(jìn)方法進(jìn)行總結(jié)，為類似工程中的類似問題提供參考借鑒。

3.1 實(shí)驗(yàn)室聯(lián)調(diào)

3.1.1 功率振蕩

a.問題描述。

單站靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）運(yùn)行方式下，系統(tǒng)解鎖后無功功率大約2~3 s會(huì)發(fā)生一次振蕩，振幅約為8 Mvar。

b.原因分析。

極控制系統(tǒng)控制周期為100 μs，閥控制系統(tǒng)以125 μs的周期執(zhí)行一次整體控制指令，包括子模塊電容電壓排序、環(huán)流控制、子模塊投切等。兩者控制周期的不一致導(dǎo)致存在丟棄指令的現(xiàn)象，如圖5所示，假設(shè)0 μs極控制系統(tǒng)和閥控制系統(tǒng)處于同步階段，隨著時(shí)間的增長，閥控制系統(tǒng)均能接收并處理前300 μs（含 300 μs）的極控制系統(tǒng)指令，而在 500 μs時(shí)刻閥控制系統(tǒng)還來不及處理極控制系統(tǒng)400 μs發(fā)送的指令即收到極控制系統(tǒng)500 μs發(fā)送的指令，這種情況下閥控制系統(tǒng)在程序設(shè)計(jì)上只能處理最新指令而丟棄前一個(gè)指令。

圖5 控制系統(tǒng)執(zhí)行周期差異示意圖Fig.5 Schematic diagram of execution cycle difference of control systems

實(shí)際上閥控制系統(tǒng)運(yùn)算板卡硬件本身存在固有的晶振溫漂現(xiàn)象，這導(dǎo)致每個(gè)周期的步長在ns級(jí)別上產(chǎn)生微小的變化。經(jīng)過一定數(shù)量周期，晶振總時(shí)間累積達(dá)到一個(gè)極控制系統(tǒng)的步長后，閥控制系統(tǒng)丟掉的數(shù)據(jù)發(fā)生改變，遷移到下一個(gè)周期，反映到無功功率波形上為振蕩現(xiàn)象。

若振蕩的周期為2 s，則在每個(gè)振蕩周期內(nèi)，閥控制系統(tǒng)計(jì)算了 2 s/125 μs=16000 次，16000 次晶振累積到一個(gè)極控制系統(tǒng)控制步長的時(shí)間。實(shí)際上不同裝置的晶振溫漂現(xiàn)象會(huì)有所差異，其表現(xiàn)出的無功功率振蕩周期也是變化的。

c.解決方案。

理論上可以通過修改極控制系統(tǒng)或者閥控制系統(tǒng)的執(zhí)行周期完成同步，但因涉及到諸多裝置接口及硬件的修改，同時(shí)時(shí)鐘晶振的差異也不能消除，因此該方案在執(zhí)行上不可行。經(jīng)過論證，每500 μs中固定丟棄400 μs時(shí)刻的指令對(duì)功率波動(dòng)并沒有太大影響，于是本文提出了一種定期的外部中斷控制策略，通過修改閥控制系統(tǒng)程序，每500 μs運(yùn)算周期與極控制系統(tǒng)同步一次，采用極控制系統(tǒng)下發(fā)指令來開始閥控制系統(tǒng)新的執(zhí)行周期，從而消除晶振溫漂現(xiàn)象導(dǎo)致的累積誤差，通過試驗(yàn)論證，無功功率振蕩現(xiàn)象消失。

3.1.2 故障極隔離方案

（1）問題描述。

系統(tǒng)處于雙極金屬回線運(yùn)行方式，額定功率運(yùn)行水平，在浦園換流站極1設(shè)置閥側(cè)單相接地故障，如圖6所示，故障發(fā)生后極1直流保護(hù)動(dòng)作，閉鎖換流閥，600 ms后極2雙極中性母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，極2閉鎖停運(yùn)。

（2）解決方案。

廈門柔性直流輸電工程采用真雙極拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為了充分發(fā)揮該接線方式的優(yōu)越性，當(dāng)單極發(fā)生故障時(shí)，另外一極在允許的條件下盡量保持運(yùn)行，因此需要將故障停運(yùn)極與運(yùn)行極進(jìn)行電氣隔離。結(jié)合直流斷路器NBS 1800 A的開斷能力并且考慮一定的裕度，經(jīng)多方論證，制定了故障停運(yùn)極的隔離方案。

a.保護(hù)或極控制系統(tǒng)因故障動(dòng)作，極控制系統(tǒng)閉鎖換流閥，三取二裝置和極控制系統(tǒng)均向交流進(jìn)線開關(guān)發(fā)跳閘命令。

b.極控制系統(tǒng)檢測(cè)到交流進(jìn)線開關(guān)處于分位情況下，判斷IDNE與IDNC電流均小于1000 A，延時(shí)20 ms跳開本極WN.NBS開關(guān)。

c.極控制系統(tǒng)判斷WN.NBS處于分位且IDNE與IDNC電流小于20A，拉開隔刀WN.QS6、WN.QS7完成“中性母線隔離”，使故障極與正常運(yùn)行的極隔離。

d.放電完畢后，由運(yùn)行人員執(zhí)行順控隔離邏輯，使系統(tǒng)轉(zhuǎn)入隔離狀態(tài)。

圖6 故障示意圖Fig.6 Schematic diagram of fault

3.2 現(xiàn)場調(diào)試

3.2.1 閥控制系統(tǒng)雙主機(jī)制錯(cuò)誤

（1）控制系統(tǒng)配置及接口。

極控制系統(tǒng)主機(jī)采用完全冗余的雙重化配置，通過光纖連接完成系統(tǒng)間的通信，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤以及故障狀態(tài)下主從系統(tǒng)間的自動(dòng)切換。閥控制電流主機(jī)配置及通信方式與極控制主機(jī)一樣。

極控制系統(tǒng)和閥控制系統(tǒng)通過3根上下行光纖直連，實(shí)現(xiàn)參考電壓、值班信號(hào)、解閉鎖信號(hào)、請(qǐng)求切換、跳閘信號(hào)等交互信息的傳輸功能，這些功能直接決定了柔性直流輸電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

（2）問題描述。

開展“極控制系統(tǒng)A、B套間系統(tǒng)通信故障”試驗(yàn)，其具體步驟如下：

a.啟動(dòng)直流系統(tǒng)，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；

b.拔除極控制系統(tǒng)A套至極控制系統(tǒng)B套的一路光纖；

c.再拔除極控制系統(tǒng)A套至極控制系統(tǒng)B套的另一路光纖，2套系統(tǒng)均處于值班狀態(tài)；

d.恢復(fù)極控制系統(tǒng)A、B套間通信光纖。

試驗(yàn)過程中，拔除A、B套系統(tǒng)間2路通信光纖后，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，沒有擾動(dòng)，而在恢復(fù)通信光纖時(shí)，直流系統(tǒng)出現(xiàn)較大的擾動(dòng)，試驗(yàn)波形如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)間通信恢復(fù)時(shí)的試驗(yàn)波形Fig.7 Test waveforms when system communication recovers

（3）原因分析。

系統(tǒng)間通信故障情況下控制系統(tǒng)正確工作狀態(tài)分析如下。

a.拔光纖前，極控制系統(tǒng)A套為值班系統(tǒng)，B套為備用系統(tǒng)。

b.拔除光纖后，失去了系統(tǒng)間的通信，極控制系統(tǒng)A、B套均認(rèn)為自己為單系統(tǒng)運(yùn)行，均是獨(dú)立發(fā)出參考波，A、B系統(tǒng)均處于值班狀態(tài)（主系統(tǒng)），因此閥控制電流機(jī)箱A、B系統(tǒng)均收到主動(dòng)信號(hào)，判別之后認(rèn)定B系統(tǒng)為后主，閥控電流機(jī)箱B轉(zhuǎn)為值班出口。

c.恢復(fù)極控制系統(tǒng)A、B套間光纖通信之后，因B系統(tǒng)后為主，因此極控制系統(tǒng)B套為值班系統(tǒng)，閥控制電流機(jī)箱仍執(zhí)行B系統(tǒng)。理論上，在系統(tǒng)間失去通信后，建立雙主過程中控制系統(tǒng)的切換會(huì)帶來直流擾動(dòng)，而在恢復(fù)通信雙主消失時(shí)，由于沒有發(fā)生系統(tǒng)切換，因此不會(huì)發(fā)生明顯擾動(dòng)。

查看閥控制系統(tǒng)接口板FPGA程序，發(fā)現(xiàn)存在如下邏輯缺陷：

a.當(dāng)出現(xiàn)雙主時(shí)，接口板的主從執(zhí)行“先主聽后主”的邏輯，將后為主的系統(tǒng)認(rèn)定為新主；

b.當(dāng)出現(xiàn)雙主時(shí)，程序會(huì)反復(fù)認(rèn)為此時(shí)要執(zhí)行“先主聽后主”的切換；

c.主從邏輯切換的周期為1/40 MHz，偶數(shù)次時(shí)返回原主，類似地未切換系統(tǒng)；

d.閥控制系統(tǒng)的執(zhí)行周期為 125 μs，為 1/80 MHz的偶數(shù)倍，故向換流閥下發(fā)的命令仍然為原值班系統(tǒng)的命令，從外特性上表現(xiàn)為未進(jìn)行系統(tǒng)切換。

不考慮本次試驗(yàn)的異常情況下，系統(tǒng)正常工作的邏輯如下：極控制A、B系統(tǒng)間通信斷開時(shí)，B系統(tǒng)變?yōu)橹?，閥控制B系統(tǒng)遵循“后主為主”的原則，升級(jí)為值班系統(tǒng)，此時(shí)A系統(tǒng)變成備用系統(tǒng)；由于極控制A系統(tǒng)仍認(rèn)定自身狀態(tài)為值班系統(tǒng)，繼續(xù)采集網(wǎng)側(cè)電壓和網(wǎng)側(cè)電流，并通過生成參考波達(dá)到功率指令值，即把網(wǎng)側(cè)電流Id、Iq控制到指令值；但實(shí)際控制系統(tǒng)為B系統(tǒng)，網(wǎng)側(cè)電流Id、Iq是按照B系統(tǒng)指令跟隨的，而A系統(tǒng)并沒有形成閉環(huán)控制，在內(nèi)環(huán)電流控制中，Id、Iq一直存在 ΔId、ΔIq，在積分環(huán)節(jié)上持續(xù)累加，使生成的調(diào)制波不斷地畸變；當(dāng)極控制A、B系統(tǒng)間通信恢復(fù)后，A系統(tǒng)退為備用系統(tǒng)，跟隨B系統(tǒng)的調(diào)制波刷新調(diào)制波，使調(diào)制波恢復(fù)正常。

然而在此次試驗(yàn)的異常情況下，極控制A、B系統(tǒng)間通信斷開后，B系統(tǒng)上升為值班系統(tǒng)，由于閥控制系統(tǒng)接口板FPGA程序邏輯的缺陷，實(shí)際上執(zhí)行控制命令的還是A系統(tǒng)，未發(fā)生系統(tǒng)切換，而極控制B系統(tǒng)沒有形成閉環(huán)控制，導(dǎo)致B系統(tǒng)產(chǎn)生的參考波在積分環(huán)節(jié)中持續(xù)累積，參考波畸變，當(dāng)系統(tǒng)間通信恢復(fù)后，極控制B系統(tǒng)升為值班系統(tǒng)，閥控制B系統(tǒng)執(zhí)行錯(cuò)誤的調(diào)制波，出現(xiàn)系統(tǒng)的擾動(dòng)。

（4）解決方案。

修改閥控制系統(tǒng)接口板程序：當(dāng)主從命令發(fā)生變化時(shí)才執(zhí)行主從狀態(tài)判定，保證出現(xiàn)雙主時(shí)，系統(tǒng)只執(zhí)行一次“先主聽后主”的邏輯切換。

按照上述方案升級(jí)程序后，重新“模擬極控制系統(tǒng)間通信故障”試驗(yàn)，通信恢復(fù)時(shí)功率和電壓未出現(xiàn)擾動(dòng)，圖8所示試驗(yàn)波形表明了該問題得到解決。

圖8 升級(jí)后系統(tǒng)間通信恢復(fù)時(shí)波形Fig.8 Waveforms when system communication recovers after update

3.2.2 撤Dback_en時(shí)延導(dǎo)致閥控制系統(tǒng)誤報(bào)Trip

（1）問題描述。

試驗(yàn)結(jié)束執(zhí)行斷交流進(jìn)線開關(guān)時(shí)，閥控制主系統(tǒng)正常執(zhí)行極控制值班系統(tǒng)下發(fā)的撤Dback_en信號(hào)，換流閥進(jìn)入自然放電模式而停運(yùn)，但閥控制從系統(tǒng)有時(shí)會(huì)向極控制系統(tǒng)上報(bào)Trip請(qǐng)求，誤導(dǎo)運(yùn)行人員認(rèn)為換流閥出現(xiàn)故障。上報(bào)后臺(tái)的SOE報(bào)文為：17:02:42.766，WL.QF1（231）斷開；17:02:42.781 閥控系統(tǒng)VBC請(qǐng)求跳閘出現(xiàn)。

查看直流故障錄波和閥基監(jiān)視系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)主、從系統(tǒng)撤Dback_en時(shí)間分別為564 ms、582 ms，主系統(tǒng)早于從系統(tǒng)。

（2）原因分析。

a.2套極控制系統(tǒng)為異步系統(tǒng)。

極控制A、B系統(tǒng)為異步運(yùn)行，值班系統(tǒng)和非值班系統(tǒng)按照各自的周期運(yùn)行，沒有進(jìn)行同步處理。

極控制系統(tǒng)檢測(cè)交流進(jìn)線開關(guān)位置的運(yùn)行周期約為20 ms，因此交流進(jìn)線開關(guān)跳開后，2套系統(tǒng)檢測(cè)到輔助節(jié)點(diǎn)位置的時(shí)間差有可能相差20 ms，從而導(dǎo)致2套閥控制系統(tǒng)接收到撤Dback_en命令時(shí)間不一致。

b.Dback_en作用。

Dback_en信號(hào)的狀態(tài)與交流進(jìn)線開關(guān)的分合息息相關(guān)：交流進(jìn)線開關(guān)合位對(duì)應(yīng)Dback_en=1，分位對(duì)應(yīng)Dback_en=0。當(dāng)Dback_en=1時(shí)，換流閥判斷自身故障，并向閥控制系統(tǒng)回報(bào)信息，同時(shí)閥控制系統(tǒng)也檢測(cè)換流閥故障狀態(tài)；當(dāng)Dback_en=0時(shí)，換流閥既不檢測(cè)自身狀態(tài)，也不向閥控制系統(tǒng)回報(bào)信息，閥控制系統(tǒng)也不檢測(cè)換流閥故障狀態(tài)。

換流閥接收的Dback_en命令由閥控制主系統(tǒng)下發(fā)，即極控制值班系統(tǒng)下發(fā)。

c.2套極控制系統(tǒng)向?qū)?yīng)閥控制系統(tǒng)下發(fā)撤Dback_en時(shí)間不一致，有可能導(dǎo)致閥控制從系統(tǒng)上報(bào)Trip請(qǐng)求：當(dāng)值班系統(tǒng)檢測(cè)到交流進(jìn)線開關(guān)斷開的時(shí)間滯后時(shí)，閥控制從系統(tǒng)先得到Dback_en=0的信號(hào)而不檢測(cè)換流閥故障狀態(tài)；當(dāng)值班系統(tǒng)檢測(cè)到交流進(jìn)線開關(guān)斷開的時(shí)間超前時(shí)，閥控制主系統(tǒng)先行撤Dback_en，換流閥不向閥控制系統(tǒng)回報(bào)信息，但此時(shí)閥控制從系統(tǒng)Dback_en=1，依然檢測(cè)換流閥與閥控制系統(tǒng)間的通信狀態(tài)，連判后（1 ms）則認(rèn)為換流閥通信故障而旁路子模塊，由于極控制對(duì)應(yīng)一個(gè)閥廳的換流閥，故閥控制從系統(tǒng)在一個(gè)周期內(nèi)檢測(cè)到全部換流閥故障，認(rèn)為旁路數(shù)過多而申請(qǐng)Trip。

（3）解決方案。

由于極控制系統(tǒng)檢測(cè)交流進(jìn)線開關(guān)位置的運(yùn)行周期最快只能到12 ms級(jí)，無法滿足閥控制系統(tǒng)運(yùn)行周期要求，因此，需要在閥控制系統(tǒng)上進(jìn)行邏輯修改，解決方案如下：

a.閥控制電流機(jī)箱的A、B系統(tǒng)間有信息交互，主系統(tǒng)撤Dback_en的信號(hào)告知從系統(tǒng)；

b.當(dāng)極控制從系統(tǒng)撤Dback_en滯后時(shí)，閥控制從系統(tǒng)跟隨閥控主系統(tǒng)撤Dback_en的時(shí)間；

c.當(dāng)極控制從系統(tǒng)撤Dback_en超前時(shí)，閥控制從系統(tǒng)執(zhí)行本身接收到的Dback_en=0。

程序升級(jí)后主從系統(tǒng)在撤Dback_en過程中系統(tǒng)誤報(bào)Trip請(qǐng)求信號(hào)未再出現(xiàn)。

4 結(jié)語

系統(tǒng)帶電調(diào)試試驗(yàn)是保證柔性直流輸電工程正常投入運(yùn)行的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前鮮有文獻(xiàn)對(duì)系統(tǒng)帶電調(diào)試試驗(yàn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)和遇到的主要問題進(jìn)行研究和介紹，不利于技術(shù)的推廣。

本文結(jié)合廈門真雙極柔性直流輸電示范工程，為避免系統(tǒng)啟動(dòng)初期可能出現(xiàn)的大電流對(duì)換流站設(shè)備造成損壞，提出了在初次完整啟動(dòng)前開展換流閥無源逆變?cè)囼?yàn)的安全控制策略，并在現(xiàn)場得到成功應(yīng)用，確保了設(shè)備的安全性。此外還對(duì)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)調(diào)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)過程中遇到的主要問題進(jìn)行了分析總結(jié)并提出了改進(jìn)措施，確保了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所提安全控制策略及問題的改進(jìn)措施為柔性直流輸電現(xiàn)場帶電調(diào)試提供了參考借鑒和有力技術(shù)支撐。

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