±800 kV陕武特高压直流输电系统直流电流测量故障分析

2022-11-25刘云舒

通信电源技术 2022年13期

关键词：低端直流调试

刘云舒，郑昆，万泉，黄元

（国网湖北省电力有限公司直流公司，湖北宜昌 443001）

0 引言

陕武特高压直流输电工程设计额定容量为8 000 MW，额定电压为±8 00 kV，额定电流为5 000 A，每极双12脉动，为2阀组串联接线结构。

陕武特高压直流工程在2021年9月进行极1高端调试期间，出现了直流电流测量故障的情况，本文对此次故障原因进行了分析，并提出相应的处理方法建议。

1 故障案例

武汉站（逆变站）为极1高端运行，陕北站（整流站）向武汉站输送功率为200 MW。500 kVⅠ、Ⅱ段母线、武木Ⅰ线、武木Ⅱ线、武吉Ⅰ线、武吉Ⅱ线运行正常，站用电Ⅰ、Ⅱ回运行，Ⅲ回热备用，水冷运行正常，极控、交流站控系统运行正常。站内进行极1高端调试，在进行“有通信，整流站模拟极母线差动保护跳闸Z闭锁”“无通信，整流站模拟阀过流保护快速段Z闭锁”“无通信，整流站模拟阀差动保护S闭锁”“无通信，整流站模拟换流阀短路保护跳闸X闭锁”调试项目时，后台显示极1极控主从系统均报“直流电流测量故障”，随后自动复归。

2 故障逻辑分析

首先通过查看武汉站极控系统软件对直流电流测量告警出现的逻辑进行分析，本次故障原因由本极直流中性母线电流IDNC和高低端阀侧电流最大值的大小关系来判断，其具体逻辑为[1]

当满足上述条件后，后台发出报直流电流测量故障，即本极IDNC的0.5倍与高低端各相阀侧电流最大值相减的绝对值大于125 A时会报直流电流测量故障。通过对当时的工况检查分析，IDNC和高、低端阀侧电流最大值的波形如图1所示。Y轴坐标从上到下依次为IVY-SUM（A）、IDNC（A）、Id-BPS(A)，量从上到下为517.967、249.508、-18.951、507.964、235.120、-37.725、362.393、114.840以及-132.713，X轴坐标为ms，量从左到右依次为-4 223.75、-3 621.25、-3018.75、-2 416.25、-1 813.13、-1 210.63、-6 08.13、-5.00、597.50、1 200.00以及1803.13。

图1 IDNC和高、低端阀侧电流波形

从波形可以看出，武汉站在Y闭锁后IVD和IVY的最大值降为5A左右，IDNC突然降低至0 A左右，然后又缓慢上升至360 A左右稳定。

3 试验过程及结果分析

3.1 试验过程

武汉站极1高端单阀组运行，陕北站模拟极母线差动保护跳闸Z闭锁，站间通信正常。整流站Z闭锁后，武汉站极1高端换流器故障停运、直流故障停运，旁通对投入，极控闭锁阀组，合8011旁通断路器，Y闭锁。武汉站Y闭锁后8011旁通开关投入，陕北站在Z闭锁后8011旁通开关投入，随后通过极1直流线路和大地回线在两站间行成环流，如图2所示。武汉站8011旁路开关电流由闭锁前0 A上升至360 A左右。

图2 陕武直流主接线图

在这种工况下通过计算，0.5倍的IDNC等于180.064 5 A，减去高低端各相阀侧电流最大值5.181 A，取绝对值后等于174.883 5 A，大于125 A（0.025 pu），满足直流电流测量故障告警逻辑，故报出直流电流测量故障。

调试项目功率正送无通信情况下整流站模拟换流阀短路保护跳闸X闭锁，调试项目功率正送无通信情况下整流站模拟阀过流保护快速段Z闭锁，调试项目功率正送无通信情况下整流站模拟阀差动保护S闭锁。

经过检查，这些试验项目保护动作闭锁后武汉站（逆变站）和陕北站（整流站）均合极1高旁路开关，且形成环流，满足直流电流测量故障告警逻辑，发出直流电流测量故障告警。

经检查发现并未进行任何试验项目，但极1极控系统仍发出直流电流测量故障告警。查询此时故障录波波形发现，此时IDNC由上升至370.70 A，因为阀组未解锁，高低端各相阀侧电流最大值为9.261 A，通过计算0.5倍的IDNC减去高低端各相阀侧电流最大值后的绝对值为176.089 A大于125 A，故满足直流电流测量故障告警逻辑，发出直流电流测量故障告警[2-5]。

查询事件报文，极控系统发对站极。

隔离状态消失（合上80105/01002/01001/0100中的任意一个开关或刀闸就会报极隔离状态消失），即对站正准备进行极连接，但极连接状态暂未形成，可能在39 s后极连接状态形成，再次形成环流，使IDNC增大。

3.2 结果分析

综上可知，此情况下直流电流测量系统并非真正故障。导致本次直流电流测量故障的原因：（1）陕北站保护动作闭锁后，合旁路开关，武汉站闭锁阀组同时合旁路开关，因此在极I极母线和公共母线区域回路形成环流，IDNC维持在360A左右的水平，而阀组侧IVY、IVD最大电流几乎降至为0，因此满足了直流电流测量故障告警逻辑，从而触发了直流电流测量故障告警。（2）极隔离状态下重新建立极连接后，极母线和公共母线区域回路形成环流，使IDNC增大，而逆变侧阀组并未解锁，IVY、IVD最大电流仍然很小，导致满足直流电流测量故障告警逻辑，发出直流电流测量故障告警。

当环流回路断开（本站或对站极隔离）且阀组解锁后IVY、IVD有足够大的电流的情况下，直流测量故障消失，系统恢复正常运行。