牛从输电工程直流测量系统故障检修策略研究

2019-02-21李劲松

通信电源技术 2019年1期

李劲松

（南方电网超高压输电公司曲靖局，云南曲靖 655000）

0 引言

溪洛渡送电广东±500 kV同塔双回直流输电工程（以下简称为牛从直流输电系统）是国家“十二五”西电东送重大能源建设项目。牛从直流输电系统是国内第一个双回直流线路同塔架设、换流站同址建设的直流输电工程，也是南方电网目前输送容量最大的高压直流输电系统，输电容量为6 400 MW。牛从直流输电系统的安全、可靠运行直接关系到南方电网的稳定运行。直流测量系统是直流控制保护系统的重要组成部分，其异常将导致直流控制保护系统报警，甚至导致直流闭锁[1]。本文将探讨分析牛从直流输电工程直流测量系统的原理及缺陷处理方案。

1 牛从直流测量系统的构成及原理

1.1 直流电流测量系统的构成及工作原理

如图1所示，直流电子式电流互感器采样回路主要由5部分组成：一次传感器、电阻盒、远端模块、光纤绝缘子和合并单元。

图1 直流电子式电流互感器信号传输回路示意图

当直流电流通过光CT的直流分流器时，依据电流通过电阻产生压降的原理，在分流器两端产生一个与电流大小成正比的毫伏级直流电压（额定电流时为75 mV），通过连接电缆送至电阻盒的输入端。电阻盒将此电压信号分成多路大小相等的直流电压信号，并送至远端模块的输入端。远端模块通过内部的滤波、模数转换、信号处理及电光转换后，利用光纤送至控制保护室的合并单元NR1125板卡。合并单元将多个直流电流测点的电流量合并后，通过NR1122板卡及光纤送至各控制保护主机，同时以激光的形式将能量送至远端模块，然后远端模块将光能转换为电能供给内部电路。当远端模块检测到激光功率不足或内部需要更大激光功率时，远端模块将通过数据光纤调大合并单元激光器的驱动电流，使合并单元发出更大的激光功率。

1.2 直流电压测量系统的构成及工作原理

直流电子式电压互感器采样回路主要由一次传感器、电阻盒、远端模块、光纤绝缘子和合并单元组成。直流光PT利用基于等电位屏蔽技术的精密电阻分压器将一次高电压信号转换为低电压信号（二次额定输出50 V）。然后，由电阻盒（分压板）将分压器输出的低压信号转换为多路信号，并分给多个相互独立的RTU。RTU将小电压信号转换为光信号，并利用光纤传输至合并单元。合并单元处理信号后，利用光纤将其整合后的多个测点数据送至各个直流控制保护装置[2]。

2 直流测量系统与控制保护系统的联系

2.1 直流测量系统测点

牛从直流每极包括直流电流测点4个（IDCH、IDCN、IdLH及IdLN）和直流电压测点2个（UdL和UdN）。每回直流中还包括双极共用电流测点4个（IdMRTB、IdSG、IdEE1及IdEE2）。以牛从甲直流为例，单回直流所有测点如图2所示[3]。

图2 牛从甲直流直流测量系统测点图

2.2 直流测量系统与控制保护系统的联系

在直流控制保护系统中，现场某些直流测点可用于保护系统或控制系统。直流测点与控制保护系统的对应关系十分复杂。在直流测量系统中，同一回的两个极的测量数据联系紧密，IdEE1、IdEE2、IdSG及IdMRTB测点都送给两个极的极保护、极控系统，IdLH、IdLN及UdL测点也送给两个极的极保护、极控系统，只有IdCH、IdCN及UdN送给本极的极保护、极控系统。

2.3 直流测点与控制保护系统的对应关系

牛从直流采用改进的完全双重化保护系统方案。每极都配有两套独立的直流极保护系统A、B，每套装置有两个保护运算单元，每个运算单元使用独立的测量数据。当测量系统正常运行时，A、B两套保护均为各自的两个运算单元都有保护动作信号时保护出口。A、B两套保护中任意一套出口，即可停运直流。其中，任意一套系统的一路测量回路故障时，一路测量故障的系统运算单元不输出信号。采用正常测量通道的运算单元有保护动作信号时，保护动作出口，另外一套系统的保护动作逻辑不变。任意一套系统的两路测量回路均故障或因检修退出运行时，本套系统闭锁，另一套系统的保护动作逻辑变为两路运算单元任意单元有保护动作信号时保护出口。

3 直流测量系统故障检修策略

对于独立部分即单个RTU故障告警现象，原因可能是相应光纤回路衰耗过大、远端模块故障及合并单元接口插件故障。这种异常现象的处理步骤为：（1）申请退出相应的控制保护主机；（2）退出相应RTU的“激光器投入”软压板，检查激光器PWM调制量是否为0，确认无光能量发出；（3）清洁该支路的光纤回路的各个光纤断面，并恢复连接，检查控制保护的采样值和报警信号复归情况；（4）若采样正常，信号复归，则缺陷处理完成，否则需进一步排查处理；（5）若光纤清洁后告警或异常依然存在，则需更换处理光纤及远端模块；（6）准备好备用接口插件和程序，更换新插件后即可恢复。

直流电流测量系统根据其测点位置可分为两类。一类是该测点电流值不送对极控制保护系统，如IdCH、IdCN、IF1H及IF1L；另一类是该测点电流值送对极控制保护系统，如IdLH、IdLN、IdMRTB（Idee3）、Idee1、Idee2及IdSG（Idee4）。对于第一类测点，注流时需停运本极，避免本极控制保护误动。在工作站上置本极为检修状态，以免直流站控系统发生不必要的切换。对于第二类测点，注流时需停运本极，退出本极的控制保护系统。在工作站上置本极为检修状态，并在对极的极保护、极控程序中的数据校验模块里置数，使该测点在数据校验程序中一直判定为数据有效，以免在注流中数据校验出错，导致控制系统出现紧急或严重故障，从而发生系统切换或直流闭锁。

直流电压测量系统根据其测点位置可以分为两类。一类是该测点电压值不送对极控制保护系统，如UdN；另一类是该测点电压值送对极控制保护系统，如UdL。对于第一类测点，空载升压时需停运本极，以免本极控制保护误动。在工作站上置本极为检修状态，以免直流站控系统发生不必要的切换。对于第二类测点，空载升压时需停运本极，退出本极的控制保护系统。在工作站上置本极为检修状态，并在对极的极保护、极控程序中的数据校验模块里置数，使该测点在数据校验程序中一直判定为数据有效，以免在注流中出现数据校验错误，导致控制系统出现紧急或严重故障而发生系统切换或直流闭锁。分压器升压试验时，隔离措施包括控制和保护两方面。控制方面要防止控制系统故障造成的系统切换或直流闭锁；保护方面要通过程序置数避免运行极保护故障造成的保护退出（防止拒动）和运行极保护误动。