特高壓閥組旁路開關跳躍問題及改進措施分析

呂茵

摘 要：在特高壓換流站閥組緊急跳閘（ESOF）時，某些情況下，旁路開關會同時收到來自硬接線發(fā)出的合閘命令和組控軟件發(fā)出的分閘命令，導致旁路開關發(fā)生跳躍。對一起旁路開關跳躍案例進行了分析，并介紹了一種能夠應用于現(xiàn)場的解決方案，以期有效解決旁路開關跳躍問題。

關鍵詞：特高壓直流輸電；旁路開關；防跳回路；跳躍問題

中圖分類號：TM721.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.136

1 閥組旁路開關的跳躍問題

2014-04-09，±800 kV僑鄉(xiāng)換流站進行了丟脈沖實驗，將極1低端閥組系統(tǒng)1固定為主用系統(tǒng)，VBE執(zhí)行連續(xù)丟脈沖實驗，使切換模塊COL發(fā)出閥組跳閘（ESOF）命令，并通過硬接線發(fā)出合上閥組旁路開關（BYPASS SWITCH，簡稱“BPS”）的命令。極1低端閥組控制收到閥組ESOF命令后，開始執(zhí)行順控操作，將閥組由“閉鎖”轉為“備用”狀態(tài)。在此過程中，順控模塊SEQ發(fā)出分開旁路開關的命令。該命令通過6MD66裝置送到開關機構執(zhí)行。極1低端閥組旁路開關0410一方面收到來自組控硬接線發(fā)出的合命令，另一方面收到順控模塊通過6MD66發(fā)出的分命令，旁路開關連續(xù)分合多次，直至開關本體最終因壓力低而停止分合。

2 閥組旁路開關的控制回路分析

下面通過梳理旁路開關控制回路的工作原理，以分析上述提及的旁路開關跳躍的原因。

閥組旁路開關的主要作用為：①本閥組在閉鎖或備用狀態(tài)下合上旁路開關，給極內另一個處于解鎖狀態(tài)的閥組提供電流回路；②配合閥組解鎖，在觸發(fā)脈沖使能時分開旁路開關，不影響另一閥組運行，保證直流電流的連續(xù)性；③當閥組發(fā)出ESOF命令時，將電流轉移至旁路開關，從而保障本閥組換流閥不再流過電流，同時給完好閥組提供暫時的電流通路。

閥組旁路開關可以通過遠方命令分、合閘，也可以在現(xiàn)場手動操作實現(xiàn)分、合閘。每一個旁路開關均配置分閘回路2條、合閘回路2條，分閘回路1與合閘回路1共用一路直流操作電源，分閘回路2與合閘回路2共用另外一路直流操作電源。以下分別就分閘回路、合閘回路的信號傳輸進行說明。

2.1 閥組旁路開關分閘回路分析

實現(xiàn)旁路開關分閘的途徑主要有以下三種：①通過閥組接口屏繼電器勵磁。引入一個高電平信號，使閥組接口屏的K102/ K202繼電器勵磁，從而使串聯(lián)在分閘回路1/2中的繼電器輔助接點導通，分閘回路1/2通過閥組接口屏、直流場匯控箱、開關本體導通。②就地控制接口屏發(fā)出遠方分閘命令。來自組控閥組旁路開關控制模塊的自動或手動分閘命令，通過直流場就地控制接口屏6MD66裝置發(fā)出命令，經過一定的邏輯判別，當滿足聯(lián)鎖條件時，通過直流場匯控箱向閥組旁路開關發(fā)出分閘命令。在這種情況下，僅分閘回路1導通。③就地手動操作。當閥組旁路開關“就地/遠方”操作把手位于“就地”位置，且滿足一定的聯(lián)鎖條件時，開關本體收到來自6MD66發(fā)出的CMD_REL信號，按下開關本體的“分”按鈕，即可使分閘回路1導通，實現(xiàn)開關分閘。一般只在停電檢修調試時進行就地操作。

2.2 閥組旁路開關合閘回路分析

與分閘回路類似，實現(xiàn)閥組旁路開關合閘的途徑有以下三種：①引入一個高電平信號，使閥組接口屏的K101/ K201繼電器勵磁，從而使串聯(lián)在合閘回路1/2中的繼電器輔助接點導通，合閘回路1/2通過閥組接口屏、直流場匯控箱、開關本體導通。②來自組控閥組旁路開關控制模塊的自動或手動合閘命令，通過直流場就地控制接口屏6MD66裝置發(fā)出命令，經過一定的邏輯判別，當滿足聯(lián)鎖條件時，通過直流場匯控箱向閥組旁路開關發(fā)出合閘命令。在此種情況下，合閘回路1導通。③當閥組旁路開關“就地/遠方”操作把手處于“就地”位置，且滿足一定的聯(lián)鎖條件時，開關本體收到來自6MD66發(fā)出的CMD_REL信號，按下開關“合”按鈕，即可使合閘回路1導通，實現(xiàn)開關合閘。一般只在停電檢修調試時進行就地操作。

通常，為了隔離故障閥組，在旁路開關合上以后，還要啟動閥組緊急停運（ESOF）。2套組控的COL模塊同時失去NO ESOF信號或者閥組保護旁路開關保護（82BPS）Ⅰ段動作，都會使閥組接口屏硬件電路發(fā)出旁路開關的合閘命令，并啟動閥組ESOF。僅當手動復歸時，合閘命令才消失。因此，在這兩種情況下，旁路開關在閥組發(fā)出ESOF命令時會同時收到硬接線發(fā)出的合閘命令和閥組控制軟件發(fā)出的分閘命令。

3 閥組旁路開關跳躍的原因分析

3.1 閥組旁路開關防跳回路簡介

配合換流閥熄弧角的變化，可以將電流在換流閥與旁路開關回路之間切換。閥組故障時，合上旁路開關，將直流電流從換流閥轉移至旁路開關，確保故障閥組的有效隔離和完好閥組的繼續(xù)運行。如果旁路開關異常跳開，會影響上述工況的實現(xiàn)，導致完好閥組被迫停運。因此，旁路開關的防跳功能設計應采用閉鎖分閘回路的方式實現(xiàn)。旁路開關的防跳回路與分閘回路并聯(lián)，當開關處于合閘位置時，分閘命令通過開關位置輔助接點、跳閘同步繼電器輔助接點、分閘閉鎖繼電器輔助接點使分閘繼電器得電勵磁，實現(xiàn)開關分閘，直至開關到達分閘位置，輔助接點斷開，回路中斷。如果開關已經到達分閘位置，而分閘信號還一直保持（比如手動操作“分”按鈕一直被按下未返回），則防跳回路通過輔助開關常閉接點使防跳繼電器勵磁并自保持，使分閘閉鎖繼電器失磁，從而掐斷分閘回路，保證開關分開后，分閘回路不導通。

3.2 防跳回路未起作用的原因

只有當分閘命令持續(xù)存在時，防跳回路才起作用?！?·9”案例故障時刻的錄波圖顯示，旁路開關的分閘命令并不連續(xù)。這是因為在1s內經歷了三次“分-合”操作，開關的儲能機構尚未完成打壓，導致液壓機構壓力降低，報故障閉鎖信號"CB BYPASS GENERAL LOCKOUT N2/SF6/OIL"。當旁路開關報故障閉鎖信號時，閥組控制軟件的SWCB模塊輸出FT1=1，導致軟件判斷開關分/合閘釋放條件均不允許，即CMD_REL_ON=0，CMD_REL_OFF=0，從而屏蔽了6MD66發(fā)出的分/合閘命令。在本案例中，閥組從“閉鎖”到“備用”，組控順序控制發(fā)出的斷開旁路開關命令就是通過這一回路發(fā)出的。但是，當故障閉鎖信號消失后，通過6MD66發(fā)出的分閘命令又被開放（CMD_REL_OFF=1），從而導致旁路開關在短時間內收到斷續(xù)的分閘命令。另外，組控COL模塊通過硬接線發(fā)出的合閘命令不經過6MD66的聯(lián)鎖判斷，直接發(fā)送到開關本體，因此，旁路開關再次收到硬接線發(fā)出的持續(xù)合閘命令。旁路開關在持續(xù)的合閘命令與斷續(xù)的分閘命令作用下，本體的防跳繼電器失去作用，導致旁路開關頻繁分合。

4 改進措施分析

當硬件回路發(fā)出持續(xù)的旁路開關合閘命令，且閥組同時需要操作到“備用”狀態(tài)而分開旁路開關時，開關經過多次分合后儲能機構壓力低，使分閘命令斷續(xù)，防跳繼電器未能起作用，造成了旁路開關的跳躍。通過現(xiàn)場修改分合閘命令的持續(xù)時間和開放時間，解決了旁路開關跳躍的問題。

來自6MD66的分/合閘命令持續(xù)時間由組控軟件的SWCB模塊和6MD66軟件共同決定。在原閥組控制程序中，SWCB模塊發(fā)出的分/合閘命令時間為2 s，而6MD66軟件中允許分閘命令的信號CMD_REL_OFF沒有設置延時。旁路開關一旦產生故障閉鎖，CMD_REL_OFF信號復歸，分閘命令就不能輸出，而當故障閉鎖消失后，分閘命令又被開放，造成了分閘命令的斷續(xù)。為了解決這一問題，將SWCB模塊的分/合閘持續(xù)時間改為200 ms（旁路開關的分閘時間為20 ms左右，合閘時間為40 ms左右，命令從組控送到6MD66裝置大約需要30 ms）。另外，將CMD_REL_OFF信號設置了100 ms的延時，既參與到分閘命令的輸出邏輯，又參與到聯(lián)鎖釋放命令CMD_REL的輸出邏輯。這樣就可以避免旁路開關收到不連續(xù)的分閘命令，而不至于使防跳繼電器失效。這一方案使旁路開關的軟件發(fā)出分/合閘時間更為合理，只需對閥組控制程序和直流場6MD66程序進行修改。目前，這一方案已在現(xiàn)場實施，取得了良好的效果。

5 結束語

總之，特高壓直流輸電系統(tǒng)采用雙閥組12脈動換流閥的接線方式，閥組旁路開關在隔離故障時起著重要的作用。因此，有必要優(yōu)化旁路開關的控制回路，防止因旁路開關跳躍對直流系統(tǒng)運行產生不良影響。

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〔編輯：劉曉芳〕