特高壓直流輸電保護出口聯鎖回路研究

王彥賓，張紹軍，楊廣羽，肖紅帥

(許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000)

特高壓直流輸電保護出口聯鎖回路研究

王彥賓，張紹軍，楊廣羽，肖紅帥

(許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000)

對換流站分系統“繼電器半亮”的問題進行了深入的分析研究，測試了出口聯鎖回路中所使用的各種繼電器的導通特性，詳細分析了各種情況下，閉鎖繼電器能否正常閉鎖出口回路及TDC的出口繼電器是否會產生誤動，并提出了改進方案。通過本研究有助于了解直流保護的出口聯鎖回路.

特高壓直流輸電；聯鎖；繼電器半亮。

0 前言

隨著西電東送線路的增加，輸電走廊緊張的問題愈發突出，采用±800 kV特高壓直流輸電技術，不但有利于加大輸電規模，節約輸電走廊資源，還可以提高電網的安全穩定水平。云廣±800 kV直流輸電工程是南方電網 “十一五”西電東送的主要輸電通道，工程雙極額定功率為5 000 MW。[1-3]。

±800 kV特高壓直流輸電系統的直流保護系統既要考慮正常運行的出口狀態，又要考慮檢修、測試時的出口狀態，所以其出口回路的聯鎖要較其它直流控制系統的更加復雜。文中主要研究了穗東換流站分系統調試期間發現的 “繼電器半亮”的問題并提出了改進方案。

1 問題的提出

在直流保護系統中，通過控制直流保護輸出繼電器的負端與屏內DC 24 V負電源的連接，來實現直流保護輸出的閉鎖。 如圖1云廣工程出口聯鎖回路[4]所示，-X111端子排的32～38端子接直流保護輸出繼電器的負端，要求只能在以下兩種情況下，直流保護輸出繼電器的負端才能與屏內DC 24 V負電源接通。

1)非測試模式且直流保護系統OK，通過-S201(TEST MODE)轉換開關的常閉接點與-K201光隔繼電器的接點串聯實現；

2)測試模式且測試模式輸出允許，通過-S201(TEST MODE)轉換開關的常開接點與-K206(TEST MODE OUTPUT)轉換開關的常開接點串聯實現。其中繼電器的功能見表1：

在云廣±800 kV特高壓直流輸電工程穗東換流站分系統調試期間發現，當直流保護屏的-S201(TEST MODE)轉換開關打到 “ON”位置，-S206(TEST MODE OUTPUT)轉換開關打到“OFF”位置時，如果TDC有開出，則開出繼電器和-K100、-K201繼電器會亮。

表1 繼電器功能

2 問題分析

2.1 繼電器導通特性

在直流控制保護成套設計中，一般情況下認為，光隔繼電器線圈回路帶有反向電壓保護，電源反接時線圈是不導通的。而根據2的分析，由于-K100、-K201繼電器 “半亮”，所以光隔繼電器-K202～-K205中必有反向導通的。

在圖1中使用了三種型號的繼電器，如表2。

表2 繼電器型號

這三種繼電器外殼上給出的原理如圖3所示。

PLC-OSC-24DC/24DC/2原理圖中，D1為防止電源反向二極管，D2為穩壓二極管，D3為LED指示燈，D4為光隔繼電器的發光二極管。

PLC-OSC-24DC/300DC/1原理圖中，D1為LED指示燈，D2為光隔繼電器的發光二極管，D3為防止電源反向二極管。

圖1 繼電器原理圖

經測試，繼電器的導通特性如圖2：

圖2 繼電器特性曲線

繼電器的等效電阻如表3：

表3 繼電器等效電阻

PLC-RSC-24DC/21AU與 C-OSC-24DC/ 24DC/2導通特性基本相同，從圖2中可以看出PLC-OSC-24DC/300DC/1在加上反向電壓的時候是導通的，相當于一只2K左右的電阻。測試結果說明光隔繼電器PLC-OSC-24DC/300DC/1原理圖中的防止電源反向二極管D3沒有起作用，產品外殼上的原理圖與實際不符。實際的原理圖如圖5，其中的D3為集成電路模塊，所謂的電源反極性保護指的是加反向電壓的情況下，繼電器不會導通，但是集成電路部分會有反向電流流過。

圖3 PLC-OSC-24DC/300DC/1實際原理圖

2.2 出口聯鎖回路分析

TDC的開出信號為3～5只PLC-OSC-24DC/ 24DC/2光隔繼電器的并聯，根據表3的繼電器等效電阻，得出當直流保護屏的-S201(TEST MODE)轉換開關打到 “ON”位置，-S206(TEST MODE OUTPUT)轉換開關打到 “OFF”位置時的等效電路如圖4。

圖4 云廣工程出口聯鎖等效回路

2.2.1 -K201初始不導通時

根據圖4計算得出UK201=11.34～13.00 V，UK202=5.07～5.81 V，U出口=5.20～7.57 V。

進行測試，當TDC出口為3只繼電器并聯時，測得：

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

當TDC出口為5只繼電器并聯時，測得：

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

繼電器動作特性如圖 5所示，由于 UK201＜0.8U(19.2 V)，所以-K201繼電器接點將保持原來的打開狀態；同時U出口＜0.4U(9.6 V)，所以TDC出口繼電器將返回，所以TDC的出口繼電器不會誤動。

圖5 繼電器動作特性

2.2.2 -K201初始導通時

由于UK201=24 V，根據圖6可知此時UK201= UK202=0 V，所以TDC的出口繼電器不會誤動。通過試驗證實了此結論。

2.2.3 正常運行時

當無直流保護系統OK信號時，如果TDC有開出，則此時由于UK201＜0.8U，所以-K201繼電器接點將保持原來的打開狀態；同時U出口＜0.4U，所以TDC出口繼電器達不到啟動電壓，所以TDC的出口繼電器不會誤動。

當直流保護系統OK信號和TDC開出同時存在時，如果直流保護系統OK信號消失，由于UK201＞0.4U，所以-K201繼電器接點將仍然保持導通狀態，無法閉鎖TDC的出口回路，通過試驗驗證了這個結論。

2.3 改進方案

1)將-S201轉換開關的一對常閉備用接點(11-12)串接到-K202：A2-與-X111：32之間，當-S201轉換開關打到 “ON”位置時，-S201的11-12接點打開，將-K202：A2-與-X111：32完全隔離，防止出現圖1中所示的繼電器反向導通。

2)引起繼電器半亮的主要原因為光隔繼電器PLC-OSC-24DC/300DC/1的反向導通，更換為光隔繼電器MOS-24 VDC/12-300VDC/1，此繼電器經測試，反向是不導通的。

3 結束語

以上詳細分析了云廣工程直流保護屏的出口聯鎖回路。測試了出口聯鎖回路中所使用的各種繼電器的導通特性，并建立了出口聯鎖回路的等效電路。詳細討論了各種情況下，閉鎖繼電器能否正常閉鎖出口回路及TDC的出口繼電器是否會產生誤動，并提出了改進方案。

[1] 王久玲.南方電網的實踐與展望 [J].南方電網技術研究，2006，2(1)：1-4.

[2] 陳允鵬.南方電網特高壓輸電技術應用展望 [J].南方電網技術研究，2006，2(1)：10-12.

[3] 趙婉君.高壓直流輸電工程技術 [M].北京：中國電力出版社，2004.122-136.

[4] 楊廣羽.云廣工程穗東換流站極1保護系統1原理圖 [Z].中南電力設計研究院，CSG/YG/EC2.351.S，2008.11.15.

[5] 王彥賓.糯扎渡工程江門換流站極1保護系統1原理圖 [Z] .中南電力設計研究院，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

王彥賓 (1976)，男，工程師，許繼電氣股份有限公司，從事高壓直流輸電系統成套控制保護系統的研究和設計 (e-mail) xjzlbwyb＠qq.com。

張紹軍 (1979)，男，工程師，許繼電氣股份有限公司，從事高壓直流輸電系統直流控制保護系統的軟件設計。

楊廣羽 (1979)，女，工程師，許繼電氣股份有限公司，從事高壓直流輸電系統成套控制保護系統的研究和設計。