高压直流输电系统开路试验时出现“阀控故障”告警原因分析

李积芳，潘春燕国网西藏电力有限公司检修公司，西藏拉萨　850000



高压直流输电系统开路试验时出现“阀控故障”告警原因分析

李积芳，潘春燕
国网西藏电力有限公司检修公司，西藏拉萨850000

摘要拉萨换流站在年度检修结束恢复送电过程中，需要进行开路试验（OLT试验），在试验过程中电压由400kV下降至100kV过程中后台经常会报阀控紧急故障，此告警一次存在于拉萨站，本文通过对这一现象进行分析，并提出处理措施，解决OLT试验不成功的问题，提高OLT试验的效果。

关键词0LT；PCP；阀控；晶闸管

OLT试验（开路试验OPEN LINE TEST）的目的是为检测直流输电系统一次设备的绝缘情况及极控制系统部分二次设备动作的正确性，换流站直流设备或线路在检修或故障后，相应极应进行不带线路或带线路开路试验。

1　概况

拉萨换流站在做OLT试验过程中，直流系统电压由400kV下降至100kV左右时，后台监控系统检测到P2PCPA主机“系统紧急故障”“阀控单元接口故障”“VCU故障”等紧急故障告警信息，同时P2PCPA出现一系列“丢脉冲”等严重故障告警信息，系统会发生切换，切换故障未消除会引起跳闸。对VCU系统断电重启后，故障会复归。

2　在做OLT试验中出现“阀控单元故障”等警告

在OLT试验过程中，由于阀内各晶闸管电压动态分布的不均匀性，晶闸管工作在一个不稳定的状态，一个周期内换流阀多次产生IP指示脉冲，同时VCU也多次产生FP触发脉冲，即晶闸管被触发导通后由于电流断续又立刻关断而再次承受正向电压，此时VCU又发出FP触发脉冲（短脉冲触发控制）。当前周波内连续触发会引起TCU的取能放电电容耗尽，导致指示脉冲IP消失，FP也随之不再产生，直到下一个周波重新开始。在这个重复触发关断的过程中，THM在发出FP触发脉冲后又收到了IP指示脉冲，因此，VCU便检测出了某晶闸管级发出了保护性保护触发动作信号。

根据上述分析，在进行OLT试验时，由于电流断续，VCU对TCU返回的IP信号判断逻辑会出现异常，系统误判为出现保护性触发。当出现故障的晶闸管个数超过冗余等级时，VCU会封锁FP信号，从而造成“阀控单元接口故障”和“VCU故障”，并且发“阀跳闸”命令到极控系统。当极控PCP发出的CP脉冲在有效期间100us内，收不到阀控反馈的FP信号，则判断阀未触发，从而报出相应的阀“丢失脉冲”告警。下图所示是PCP检测NF_FF的逻辑时序图。

图1　阀未触发及误触发时序图

图中，CP是直流控制系统产生的控制脉冲，经调制后发送给VCU，其高电平为120°，低电平为240°。FPIN为VCU返回给PCP的反馈脉冲，在阀未解锁时，其为1.25M的高频调制信号。当阀解锁后，每次VCU向TCU发出点火脉冲的同时，会在1.25M高频脉冲中叠加一个16us的宽脉冲，返回给PCP。PCP对VCU返回的FPIN信号进行解调，得到FP信号，PCP以此信号作为判断NF和FF的判据。当FP信号在CP的上跳沿后100us内被检测到时，PCP认为这是正常的点火成功。如图中FP的第一个脉冲所示。在CP下跳沿之后10us时刻， PCP启动FF（误触发）检测逻辑。在CP下跳沿后10us至下一个CP来到之前，如果收到FP信号，则认为发生了误触发。如图中FP的第二个脉冲所示。在下个CP的上跳沿，FF被置1。在青藏工程OLT试验中，10us被临时修改为200us。在CP上跳沿时刻，PCP启动NF（未触发）检测逻辑。在CP上跳沿后的100us时间内，如果收不到FP信号，则认为发生了未触发。如图中FP的第三个脉冲，发生在CP上跳沿的100us以外，此时，NF被置1。

3　保护性触发

保护性触发PF是指可控硅承受过电压（即UPF〉6.8V）后，而还没有被触发导通，TCU利用本身的保护触发功能及时触发可控硅使其导通，避免晶闸管承受过电压被击穿。同时，会有一个PF指示信号返回到THM，当保护性触发晶闸管的数量超过定值时，VCU会发出“闭锁请求”信号，由极控制系统执行闭锁指令。

不论任何原因，如果某个晶闸管不能得到FP阀的触发信号，当阀中其他晶闸管被触发造成这个晶闸管电压上升，当电压超过预先设定的值时，晶闸管控制单元发出一个内部门极触发脉冲，保护晶闸管。

南瑞极控系统与许继阀控系统连接方式是一一对应的关系，并且A系统与B系统相互独立，VCU将晶闸管的运行状态只反映给对应的系统，再由PCP控制系统进行逻辑判断再切换系统，在只有一个系统出口的时候不会闭锁极，当两个系统同时有故障时会执行闭锁指令。以A系统为例分析。用笔记本就地连接可控硅监视单元THM装置读取事件，从事件信息中可以看出，VCU阀控A系统检测到311个晶闸管发生保护性触发。当单阀发生保护性触发的可控硅数量超过8个时，会引起阀控系统紧急故障跳闸，且会导致阀误触发保护动作，显然A系统保护性触发的晶闸管大大超出了这个限值。

4　解决措施

针对此问题曾在拉萨换流站OLT试验时反复出现，可进行如下处理：1）在VCU中屏蔽保护性触发（PF）跳闸出口，告警功能不变；2）鉴于阀误触发保护（VMP）功能不适用于青藏直流工程的配置和接口，屏蔽VMP跳闸出口，告警功能不变；3）以上措施只适用于空载加压试验，端对端解锁前恢复PF和VMP的跳闸出口。经过试验验证，在如此处理之后，青藏工程的OLT试验可以顺利完成，相关设备运行完全正常。

OLT试验是一种特殊的运行工况，由于电流断续容易引起晶闸管级回报的指示脉冲IP和保护触发指示脉冲PF产生重叠，导致THM误认为产生了保护性触发，因此极控制PCP系统不必对监测到的保护性触发进行跳闸处理。在正常运行过程中再开放跳闸功能。

参考文献

［1］青海格尔木至西藏拉萨±400kV直流联网工程阀控VCU维护手册.许继集团.文件编号：0XJF-QZ 138 003.

［2］国家电网公司运维检修部.换流阀及阀控系统.

中图分类号TM7

文献标识码A

文章编号1674-6708（2016）165-0171-01

作者简介：李积芳，助理电气工程师，研究方向为电力系统继电保护装置。潘春燕，助理电气工程师，研究方向为电气工程及其自动化。