特高压直流输电保护出口联锁回路研究

王彦宾，张绍军，杨广羽，肖红帅

(许继电气股份有限公司，河南 许昌 461000)

特高压直流输电保护出口联锁回路研究

王彦宾，张绍军，杨广羽，肖红帅

(许继电气股份有限公司，河南 许昌 461000)

对换流站分系统“继电器半亮”的问题进行了深入的分析研究，测试了出口联锁回路中所使用的各种继电器的导通特性，详细分析了各种情况下，闭锁继电器能否正常闭锁出口回路及TDC的出口继电器是否会产生误动，并提出了改进方案。通过本研究有助于了解直流保护的出口联锁回路.

特高压直流输电；联锁；继电器半亮。

0 前言

随着西电东送线路的增加，输电走廊紧张的问题愈发突出，采用±800 kV特高压直流输电技术，不但有利于加大输电规模，节约输电走廊资源，还可以提高电网的安全稳定水平。云广±800 kV直流输电工程是南方电网 “十一五”西电东送的主要输电通道，工程双极额定功率为5 000 MW。[1-3]。

±800 kV特高压直流输电系统的直流保护系统既要考虑正常运行的出口状态，又要考虑检修、测试时的出口状态，所以其出口回路的联锁要较其它直流控制系统的更加复杂。文中主要研究了穗东换流站分系统调试期间发现的 “继电器半亮”的问题并提出了改进方案。

1 问题的提出

在直流保护系统中，通过控制直流保护输出继电器的负端与屏内DC 24 V负电源的连接，来实现直流保护输出的闭锁。 如图1云广工程出口联锁回路[4]所示，-X111端子排的32～38端子接直流保护输出继电器的负端，要求只能在以下两种情况下，直流保护输出继电器的负端才能与屏内DC 24 V负电源接通。

1)非测试模式且直流保护系统OK，通过-S201(TEST MODE)转换开关的常闭接点与-K201光隔继电器的接点串联实现；

2)测试模式且测试模式输出允许，通过-S201(TEST MODE)转换开关的常开接点与-K206(TEST MODE OUTPUT)转换开关的常开接点串联实现。其中继电器的功能见表1：

在云广±800 kV特高压直流输电工程穗东换流站分系统调试期间发现，当直流保护屏的-S201(TEST MODE)转换开关打到 “ON”位置，-S206(TEST MODE OUTPUT)转换开关打到“OFF”位置时，如果TDC有开出，则开出继电器和-K100、-K201继电器会亮。

表1 继电器功能

2 问题分析

2.1 继电器导通特性

在直流控制保护成套设计中，一般情况下认为，光隔继电器线圈回路带有反向电压保护，电源反接时线圈是不导通的。而根据2的分析，由于-K100、-K201继电器 “半亮”，所以光隔继电器-K202～-K205中必有反向导通的。

在图1中使用了三种型号的继电器，如表2。

表2 继电器型号

这三种继电器外壳上给出的原理如图3所示。

PLC-OSC-24DC/24DC/2原理图中，D1为防止电源反向二极管，D2为稳压二极管，D3为LED指示灯，D4为光隔继电器的发光二极管。

PLC-OSC-24DC/300DC/1原理图中，D1为LED指示灯，D2为光隔继电器的发光二极管，D3为防止电源反向二极管。

图1 继电器原理图

经测试，继电器的导通特性如图2：

图2 继电器特性曲线

继电器的等效电阻如表3：

表3 继电器等效电阻

PLC-RSC-24DC/21AU与 C-OSC-24DC/ 24DC/2导通特性基本相同，从图2中可以看出PLC-OSC-24DC/300DC/1在加上反向电压的时候是导通的，相当于一只2K左右的电阻。测试结果说明光隔继电器PLC-OSC-24DC/300DC/1原理图中的防止电源反向二极管D3没有起作用，产品外壳上的原理图与实际不符。实际的原理图如图5，其中的D3为集成电路模块，所谓的电源反极性保护指的是加反向电压的情况下，继电器不会导通，但是集成电路部分会有反向电流流过。

图3 PLC-OSC-24DC/300DC/1实际原理图

2.2 出口联锁回路分析

TDC的开出信号为3～5只PLC-OSC-24DC/ 24DC/2光隔继电器的并联，根据表3的继电器等效电阻，得出当直流保护屏的-S201(TEST MODE)转换开关打到 “ON”位置，-S206(TEST MODE OUTPUT)转换开关打到 “OFF”位置时的等效电路如图4。

图4 云广工程出口联锁等效回路

2.2.1 -K201初始不导通时

根据图4计算得出UK201=11.34～13.00 V，UK202=5.07～5.81 V，U出口=5.20～7.57 V。

进行测试，当TDC出口为3只继电器并联时，测得：

UK201=11.36 V， UK202=5.30 V， U出口= 7.49 V

当TDC出口为5只继电器并联时，测得：

UK201=12.77 V， UK202=5.95 V， U出口= 5.42 V

继电器动作特性如图 5所示，由于 UK201＜0.8U(19.2 V)，所以-K201继电器接点将保持原来的打开状态；同时U出口＜0.4U(9.6 V)，所以TDC出口继电器将返回，所以TDC的出口继电器不会误动。

图5 继电器动作特性

2.2.2 -K201初始导通时

由于UK201=24 V，根据图6可知此时UK201= UK202=0 V，所以TDC的出口继电器不会误动。通过试验证实了此结论。

2.2.3 正常运行时

当无直流保护系统OK信号时，如果TDC有开出，则此时由于UK201＜0.8U，所以-K201继电器接点将保持原来的打开状态；同时U出口＜0.4U，所以TDC出口继电器达不到启动电压，所以TDC的出口继电器不会误动。

当直流保护系统OK信号和TDC开出同时存在时，如果直流保护系统OK信号消失，由于UK201＞0.4U，所以-K201继电器接点将仍然保持导通状态，无法闭锁TDC的出口回路，通过试验验证了这个结论。

2.3 改进方案

1)将-S201转换开关的一对常闭备用接点(11-12)串接到-K202：A2-与-X111：32之间，当-S201转换开关打到 “ON”位置时，-S201的11-12接点打开，将-K202：A2-与-X111：32完全隔离，防止出现图1中所示的继电器反向导通。

2)引起继电器半亮的主要原因为光隔继电器PLC-OSC-24DC/300DC/1的反向导通，更换为光隔继电器MOS-24 VDC/12-300VDC/1，此继电器经测试，反向是不导通的。

3 结束语

以上详细分析了云广工程直流保护屏的出口联锁回路。测试了出口联锁回路中所使用的各种继电器的导通特性，并建立了出口联锁回路的等效电路。详细讨论了各种情况下，闭锁继电器能否正常闭锁出口回路及TDC的出口继电器是否会产生误动，并提出了改进方案。

[1] 王久玲.南方电网的实践与展望 [J].南方电网技术研究，2006，2(1)：1-4.

[2] 陈允鹏.南方电网特高压输电技术应用展望 [J].南方电网技术研究，2006，2(1)：10-12.

[3] 赵婉君.高压直流输电工程技术 [M].北京：中国电力出版社，2004.122-136.

[4] 杨广羽.云广工程穗东换流站极1保护系统1原理图 [Z].中南电力设计研究院，CSG/YG/EC2.351.S，2008.11.15.

[5] 王彦宾.糯扎渡工程江门换流站极1保护系统1原理图 [Z] .中南电力设计研究院，CSG/YGII/EC2.351.J，2010.11.19.

Research and Improvement on Outlet Interlocking Circuit of DC Protection in Yunguang UHVDC Project

WANG Yanbin，ZHANG Shaojun，YANG Guangyu，XIAO Hongshuai
(XJ Electric Co.Ltd.，Xuchang，Henan 461000)

This paper mainly studied the“relay semi-bright”，Firstly，the conduction characteristics of the various relays in the outlet interlocking circuit was tested.Secondly，it was discussed whether the interlocking relays could normal block the tripping circuit and whether the outlet relays could misoperation in various situations.At last，the improvement scheme was putted forward. This study contributed to the thorough understanding the outlet interlocking circuit of DC Protection.

UHVDC；interlocking；relay semi-bright.

TM75

B

1006-7345(2014)05-0035-03

2014-06-20

王彦宾 (1976)，男，工程师，许继电气股份有限公司，从事高压直流输电系统成套控制保护系统的研究和设计 (e-mail) xjzlbwyb＠qq.com。

张绍军 (1979)，男，工程师，许继电气股份有限公司，从事高压直流输电系统直流控制保护系统的软件设计。

杨广羽 (1979)，女，工程师，许继电气股份有限公司，从事高压直流输电系统成套控制保护系统的研究和设计。