高壓直流輸電直流系統(tǒng)保護設(shè)備現(xiàn)場檢驗方法的分析

鄭簫若 丁昶凱

摘要：高壓直流輸電作為跨區(qū)域大范圍資源配置昀為關(guān)鍵的手段，已成為我國能源戰(zhàn)略不可缺少的重要組成部分，在轉(zhuǎn)變能源、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)及保障能源供應(yīng)等方面發(fā)揮了舉足輕重的作用。基于此背景，本文主要分析了高壓直流輸電直流系統(tǒng)保護設(shè)備現(xiàn)場檢驗方法有關(guān)問題，可供參考。

關(guān)鍵詞：直流系統(tǒng)保護設(shè)備;高壓直流輸電;檢驗

1現(xiàn)場檢驗直流保護的技術(shù)難題

1.1保護動作的正確性

該如何判斷直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)不同，其整套系統(tǒng)是由控制設(shè)備和保護設(shè)備構(gòu)成的，非一系列單體設(shè)備。在檢驗其中某一個保護時，難以對其他保護進行有效隔離，所以其他保護信號會在一定程度上影響檢驗過程。若通過具體的保護動作，按交流保護現(xiàn)場檢驗方法，如交流斷路器跳閘、極隔離、閉鎖/換流閥移相、控制系統(tǒng)切換以及告警等無法判斷保護動作正確性。

1.2施加外部激勵量

不同與交流系統(tǒng)，直流系統(tǒng)保護設(shè)備所使用的電流狀態(tài)量大多通過光電式電流互感器或零磁通電流互感器采集。上述測量設(shè)備提供給保護設(shè)備的采樣值并非電流二次模擬量。特別是光電式電流互感器，直接將電流采樣值轉(zhuǎn)換為光數(shù)字信號提供給保護設(shè)備，而且光數(shù)字協(xié)議多為私有協(xié)議，技術(shù)保密。部分私有協(xié)議的光數(shù)字信號甚至直接接入保護設(shè)備。缺乏外部施加二次模擬量作為激勵量有效方法是阻礙直流系統(tǒng)保護設(shè)備現(xiàn)場檢驗的主要難題。

2實現(xiàn)外部施加激勵量的途徑分析

2.1實現(xiàn)光電式電流互感器通道加量

光電式電流互感器在高壓直流系統(tǒng)中主要用于電容器組間不平衡電流以及直流、閥組高壓進線電流、測量直流線路電流等方面，目前通常由光數(shù)字轉(zhuǎn)換器和本體共同構(gòu)成光電式電流互感器。本體由負責光電轉(zhuǎn)換的光電模塊和負責測量的直流分壓器、羅氏線圈組成，位于被測量的高壓一次設(shè)備上。不管是直流分流器還是羅戈夫斯基線圈，其特征均為所測量的一次電流與輸出電壓成正比。光數(shù)字轉(zhuǎn)換器通常是在保護設(shè)備內(nèi)部直接布置或布置部分型號，位于控制保護室內(nèi)，主要是對自本體的光數(shù)字信號進行解析與接收，視為保護設(shè)備的一部分。在光數(shù)字轉(zhuǎn)換器與光電模塊中，傳輸采樣數(shù)據(jù)的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)較為保密，協(xié)議通常為私有協(xié)議，不對外開放，而且光電式電流互感器若是出自不同廠家型號，其光電轉(zhuǎn)換協(xié)議也不一致，這個難題已經(jīng)成為了光電式電流互感器通道現(xiàn)場昀亟需解決的問題?，F(xiàn)階段有一種光電式電流互感器通道加量方法，主要包含一種不需要解析的電光轉(zhuǎn)換協(xié)議，即由一個光電模塊模擬和一個可調(diào)直流電壓源，對光電式電流互感器本體進行模擬，并聯(lián)系保護設(shè)備中光數(shù)字轉(zhuǎn)換器;光電式電流互感器本體中測量主要由可調(diào)直流電壓源進行模擬;在這個過程中，光電模塊與其模擬的本體應(yīng)屬于同型號同廠家的光電模塊，通過其帶光電轉(zhuǎn)換協(xié)議，直接用光數(shù)字信號對可調(diào)直流電壓輸出模擬量進行轉(zhuǎn)換，并將其傳輸給光數(shù)字轉(zhuǎn)換器;在輸出調(diào)節(jié)直流電壓源后，促進外部施加激勵量的實現(xiàn)。

2.2實現(xiàn)零磁通電流互感器通道加量

高壓流系統(tǒng)通電流互感器一般用于測量中性母線電流、閥組低壓出線電流、接地線路電流以及臨時接地極電流等。用的零磁通電流互感器采樣通道由、電子模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊同。于量的壓一次，由五組二次繞組。位于控內(nèi)的電子模塊次繞組通電流互感器測量回路，能將一次量值換為次采值。在保護設(shè)備內(nèi)部布置模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，可以對電子模塊的電壓模擬量信號進行轉(zhuǎn)換和接收，提供了零磁通電流互感器通道加量作為保護設(shè)備現(xiàn)場檢驗方法。對零磁通電流互感器測量回路通過一個可調(diào)直流電壓源進行模擬，同時連接保護設(shè)備中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，在輸出調(diào)節(jié)直流電壓源后，促進外部施加激勵量的實現(xiàn)。

2.3實現(xiàn)其他采樣通道加量

其他采樣通道流分壓器通道、交流電流互感器通道、交流電壓互感器通道等。上述采樣通道與交流系統(tǒng)保護設(shè)備采樣通道原理基本相同。其外部加量方法可以采用交流系統(tǒng)設(shè)備加量方法，即由被測電氣量對應(yīng)的電壓或電流源作為激勵源，模量出。上述提到的其他采樣通道加量、零磁通電流互感器通道以及光電式電流互感器通道等方法可在控制保護室內(nèi)完成，均無需拆卸一次和保護設(shè)備，不用對高電壓信號或大電流進行施加，現(xiàn)場易實現(xiàn)，無需對 TDM協(xié)議和光電協(xié)議進行解析，安全風(fēng)險相對而言較小。

3現(xiàn)場檢驗高壓直流輸電系統(tǒng)保護設(shè)備的途徑

3.1現(xiàn)場檢驗方法

首先，按照所提外部加量方法，結(jié)合采樣通道類型，完成被測直流保護包括的不同采樣通道現(xiàn)場檢驗接線;其次，通過各交流源、可調(diào)直流電壓，向被測保護設(shè)備不同采樣通道分別施加激勵量;昀后，對被檢保護設(shè)備響應(yīng)情況，通過所在換流站監(jiān)控系統(tǒng)進行查看，促進被測保護設(shè)備現(xiàn)場檢驗工作的完成。

3.2檢驗過程中涉及到的項目與流程

現(xiàn)的項目包括采樣通道精度檢驗、保護動作值、保護動時序與時間檢驗等。其中采樣通道精度可參照交流系統(tǒng)現(xiàn)場檢驗流程，即通過改變外部的激勵量，直接在換流站監(jiān)控系統(tǒng)查看采樣值，計算采樣精度是否求。

3.3保護動作值檢驗步驟

第一，對系統(tǒng)指定工況進行模擬，將初始激勵量施加在各個采樣通道中，并選取一個采樣通道作為檢驗通道;第二，在保護信號復(fù)歸后，對當前被檢直流保護動作和檢驗通道采樣量進行逐步改變，對此過程中各通道的一次采樣值進行記錄，結(jié)合被檢保護判據(jù)，對當前檢驗通道保護告警動作值進行計算;第三，對于被檢保護送氣的采樣通道，判斷是否已經(jīng)全部遍歷完成，若結(jié)果是否，應(yīng)重復(fù)進行檢驗流程，再選定被檢的保護判據(jù)采樣通道作為檢驗通道;第四，被檢保護動作定值與所有保護動作值進行檢驗，判斷是否一致;第五，將檢驗流程在多個測試工況中重復(fù)實施;第六，對保護動作值檢驗進行判斷，結(jié)合檢驗結(jié)果判斷其是否通過，動作定值能否滿足相關(guān)標準要求。

3.4檢驗保護動作時序與時間的步驟

首先，測試直流系統(tǒng)運行工況，采用外部加量方法進行模擬;其次，在保護信號復(fù)歸后，對大幅度中的激勵量進行瞬間改變，并對被測設(shè)備閉鎖、切換系統(tǒng)以及發(fā)出告警的時間進行記錄，對三者時間差（告警信號、閉鎖、系統(tǒng)）是否與設(shè)定時間值致進行檢驗;然后，將檢驗流程在多個測試工況中重復(fù)實施;昀后，對保護動作時序是否正確進行判斷，結(jié)合檢驗結(jié)果推算其是否通過，動作時間值能否滿足相關(guān)標準要求。

4結(jié)語

本文探討了現(xiàn)場檢驗直流系統(tǒng)保護設(shè)備的方法，所采用的方法具有成本低，安全風(fēng)險小，不會對電網(wǎng)產(chǎn)生不良影響，無需解析光電轉(zhuǎn)換協(xié)議，無需拆卸保護設(shè)備等優(yōu)點，以期為業(yè)界人士提供一些有價值的參考。

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作者介紹：鄭簫若（1991.10.30）;女;山東濰坊;漢族;碩士研究生;中級工程師;研究方向：直流輸電、變電運維。

丁昶凱（1995.08.03）;男;山東日照;漢族;本科;助理級工程師;研究方向：直流輸電、變電運維。