直流換流站濾波器組投運(yùn)判據(jù)的隱患分析及改進(jìn)措施

湖北省電力公司檢修公司 鄭 華 戴 迪 李 君 劉 潯

三峽電力職業(yè)學(xué)院 王麗麗

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、高速發(fā)展，電力需求越來越大，長(zhǎng)距離大容量直流輸電項(xiàng)目越來越多，超高壓、特高壓直流輸電系統(tǒng)的可靠性問題愈顯重要。直流換流站直流保護(hù)作為直流輸電系統(tǒng)的核心，它的安全穩(wěn)定運(yùn)行也決定了直流系統(tǒng)的安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

2015年6月5日16時(shí)35分，葛洲壩換流站直流極控系統(tǒng)切除在運(yùn)的5613、5622交流濾波器，無功控制因絕對(duì)最小濾波器條件不滿足引起功率回降，雙極直流系統(tǒng)功率由700MW降至279MW。事件記錄如下。

圖1 事件記錄

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查及原因分析

2.1 無功控制降功率情況檢查

根據(jù)無功控制邏輯，僅1組低通濾波器(HP11/13)運(yùn)行，且低通濾波器無備用時(shí)，直流系統(tǒng)延時(shí)3s發(fā)出降功率指令。

具體軟件邏輯如圖2所示。

由于5612濾波器處于檢修狀態(tài)，而5613、5622交流濾波器被誤切（10分鐘內(nèi)不可用），上述三組剩余濾波器均為HP11/13，剩余HP11/13濾波器僅剩一組，滿足上述降功率條件。目標(biāo)功率為300MW-21MW=279MW（300MW為HP11/13濾波器僅剩一組時(shí)的最大功率值，21MW為裕度值）。降功率動(dòng)作正確。

2.2 5612交流濾波器投入判據(jù)檢查

控制系統(tǒng)軟件中判5612交流濾波器投入判據(jù)如圖3所示。

滿足下列任一條件即判5612濾波器投入：

（1）5612開關(guān)在合位，56121刀閘在合位，濾波器組地刀在分位；

（2）5612濾波器充電：5612濾波器充電的判據(jù)是濾波器A相末端電流一次值大于門檻值4.5A（該濾波器額定運(yùn)行電流值為75A）。

對(duì)比核查龍泉、江陵（圖5）和宜都站控制系統(tǒng)軟件中的濾波器投運(yùn)判據(jù)，與葛洲壩站（圖4）的判別邏輯相似，也是上述兩個(gè)判據(jù)。不同的是其他三個(gè)站的濾波器充電判據(jù)中電流門檻值均為0.5倍的濾波器額定運(yùn)行電流（額定運(yùn)行電流154A，門檻值77A）。而葛洲壩站控制系統(tǒng)軟件中的電流門檻值僅為0.06倍的額定電流，設(shè)置明顯不合理。

進(jìn)一步分析認(rèn)為，判濾波器充電僅選取了A相電流，不足以說明該濾波器投入運(yùn)行，判據(jù)不合理。在濾波器檢修、板卡故障等特定工況下，會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)誤判該濾波器投運(yùn)。

2.3 雙極直流系統(tǒng)降功率情況檢查

在雙極直流功率由700MW降至279MW過程中，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)極降功率的速率不同。極1（控制極）1.4s內(nèi)電流由700A降到645A（即功率由350MW降到322MW），速率約為1200MW/分，與無功控制降功率定值相符。而極2（非控制極）直流電流快速由700A降到300A，軟件中功率回降速率為1000000MW/分。詳細(xì)分析見附件3：葛洲壩站2015年6月5日直流系統(tǒng)功率回降異常檢查報(bào)告。

圖6 雙極直流功率降負(fù)荷時(shí)錄波

根據(jù)以上檢查情況，初步分析故障原因如下：

5612交流濾波器在檢修狀態(tài)下，由于控制軟件中的交流濾波器投運(yùn)判據(jù)存在缺陷，在對(duì)更換后的A相尾端CT進(jìn)行正常的一次注流試驗(yàn)時(shí)，控制系統(tǒng)僅憑單相小電流條件誤判5612交流濾波器投運(yùn)，誤切在運(yùn)的5613、5622交流濾波器，直流系統(tǒng)因絕對(duì)最小濾波器不滿足導(dǎo)致功率回降。

圖2 無功控制降功率軟件

圖3 控制系統(tǒng)判5612交流濾波器投入軟件

圖4 葛洲壩站控制系統(tǒng)判5612交流濾波器充電軟件

圖5 江陵站控制系統(tǒng)判交流濾波器充電軟件

圖7 控制系統(tǒng)判電流測(cè)量異常軟件

圖8 控制系統(tǒng)判電流測(cè)量異常軟件

3 存在問題

（1）控制系統(tǒng)判交流濾波器投運(yùn)的軟件邏輯存在缺陷。判交流濾波器投運(yùn)的電流門檻值遠(yuǎn)低于額定運(yùn)行電流，設(shè)置嚴(yán)重不合理，且僅憑A相電流判交流濾波器是否投運(yùn)。在濾波器檢修、板卡故障等特定工況下，會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)誤判該濾波器投運(yùn)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)檢修人員對(duì)直流控制保護(hù)軟件不熟悉，對(duì)深層次的隱患未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成工作中危險(xiǎn)點(diǎn)分析不到位。由于之前在龍泉、江陵站都對(duì)交流濾波器進(jìn)行過注流，均未出現(xiàn)問題，誤認(rèn)為葛洲壩站情況相同，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)幾個(gè)站的區(qū)別。

（3）交流站控系統(tǒng)判電流測(cè)量故障后進(jìn)行系統(tǒng)切換的延時(shí)太長(zhǎng)，存在隱患。無功控制判絕對(duì)最小濾波器不滿足降功率的延時(shí)為3s，跳閘延時(shí)為20s，而交流站控系統(tǒng)判電流測(cè)量故障后進(jìn)行系統(tǒng)切換的延時(shí)為60s。如果站控系統(tǒng)板卡測(cè)量故障，來不及進(jìn)行系統(tǒng)切換，特定工況下會(huì)導(dǎo)致直流系統(tǒng)誤判交流濾波器投運(yùn)，存在誤切運(yùn)行交流濾波器的風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)引起無功投切連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致直流系統(tǒng)降功率（見圖7）。

4 改進(jìn)措施

由于單獨(dú)判一相電氣量，容易因?yàn)樽⒘髟囼?yàn)導(dǎo)致控制系統(tǒng)誤判濾波器組投入，故可考慮將電氣量判據(jù)修改為當(dāng)濾波器組三相電流最小一相大于定值時(shí)，判濾波器組投入，如圖8所示。

通過上述程序修改，可以有效避免濾波器組誤判投入的可能，提高了直流控制系統(tǒng)的可靠性。