交流濾波器投入邏輯分析及建議

交流濾波器投入邏輯分析及建議

葉志良盧松郭衛明

(中國南方電網超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州 510405)

摘要：正常運行時交流濾波器一般采用自動控制，現介紹了交流濾波器自動控制的投退原則及誤判投退狀態所帶來的兩大風險；分析了實際運用的3臺交流濾波器投入狀態判據，并根據各判據特點給出了運維建議。

關鍵詞：交流濾波器；投入邏輯；自動控制；直流停運

收稿日期:2015-11-19

作者簡介：葉志良(1990—)，男，廣東廣州人，助理工程師，從事高壓直流輸電系統的運行維護工作。

1交流濾波器的作用

高壓直流輸電系統的整流器和逆變器在交直流變換過程中，會在交流側產生大量的諧波和消耗一定的無功功率。為保證交直流系統的正常穩定運行，換流站需要配置一定數量的交流濾波器來濾除由換流器產生的交流側諧波并提供換流器所需的無功功率；此外，換流站交流母線同時也是交流系統的樞紐母線，需要維持電壓基本恒定，因此，在配置交流濾波器時會考慮提供一定的無功調節裕度。

2交流濾波器自動投退原則

正常運行時，無功控制為“自動控制模式”，交流濾波器自動投退。自動投退原則如下：(1) U-max/U-min：保持交流母線電壓在規定范圍之內，用于監視和限制穩態交流母線電壓。(2) Abs Min Filer：絕對最小濾波器控制，是為了防止部分交流濾波器組因故被切除后造成運行中的其他交流濾波器諧波過負荷所需投入的最少濾波器組。如該條件不能滿足，為了防止交流濾波器組損壞，直流系統將降低輸送功率，以滿足絕對最小濾波器組條件。如果出現無1A+1B濾波器可用的情況，無功控制會在預先設定的時延后停運直流。(3) Min Filer：最小濾波器控制，最小濾波器容量要求，為滿足濾除諧波的要求需投入的最小濾波器組。(4) Q-control/U-control：無功交換/電壓控制，控制換流站和交流系統的無功交換量或交流電壓在設定的范圍內。

以上原則優先順序為：(1)>(2)>(3)>(4)。

根據上述自動投退原則，控制系統誤判交流濾波器投退狀態，主要表現為以下兩大風險：(1) 當小組濾波器在投入狀態時，控制系統誤判小組濾波器退出，為滿足上述原則，控制系統會自動投入另外一組與誤判濾波器匹配的小組濾波器，造成產生的無功功率快速增多，嚴重者會導致交流母線電壓越限。(2) 當小組濾波器在退出狀態時，控制系統誤判小組濾波器投入，為滿足上述原則，控制系統會自動切除一組與誤判濾波器匹配的小組濾波器，此時剛切除的小組濾波器會進入放電狀態而暫時不可用，在此情況下，產生的無功功率會減少，濾除諧波能力下降(切除為A型或B型濾波器時)，造成電能質量下降；若誤判條件在切除濾波器放電時間內消失(如注流停止等)，控制系統將誤判為投入的濾波器組重新正確判斷為退出，此時控制系統會自動投入另外一組與誤判濾波器匹配的小組濾波器，若誤判前沒有有效的備用濾波器，將會導致產生的無功功率減少，若A型或B型不滿足，控制系統判斷不滿足絕對最小濾波器控制邏輯，會造成直流系統功率限制甚至快速閉鎖，對電網穩定運行造成重大沖擊。

3交流濾波器投入狀態判據

交流濾波器投入狀態一般以關聯開關、刀閘、地刀的位置和開關電流互感器電流量為判據。交流濾波器主接線圖如圖1所示。

圖1　交流濾波器主接線圖

3.1邏輯判據A方案

A方案交流濾波器投入狀態邏輯判據具體為同時滿足大組濾波器ACF母線在接入狀態，小組濾波器開關Q0在合位，小組濾波器刀閘Q1在合位。具體邏輯圖如圖2所示。

圖2　A方案邏輯圖

肇慶換流站、寶安換流站、穗東換流站控制系統采用此方案，此方案特點為檢測條件少，邏輯簡單，但由于各檢查條件采用串聯邏輯，在小組濾波器正常運行時，任意檢查條件出錯均會直接導致控制系統對小組濾波器狀態誤判。

3.2邏輯判據B方案

B方案交流濾波器投入狀態邏輯判據具體為同時滿足大組濾波器ACF母線在接入狀態，小組濾波器開關Q0在合位，小組濾波器刀閘Q1在合位，小組濾波器開關母線側地刀Q51在分位，小組濾波器開關濾波器側地刀Q52在分位、交流濾波器母線地刀Q15在分位；或滿足小組濾波器電流互感器T1電流I大于0.5倍額定電流。具體邏輯圖如圖3所示。

圖3　B方案邏輯圖

廣州換流站、從西換流站的控制系統采用此方案，此方案特點為檢測一次設備的位置量較多，避免了停電檢修時操作一次設備導致控制系統誤判，同時在濾波器投入運行時增加獨立的電流判據，可保證不會因一次設備輔助接點故障而誤判退出，但是獨立的電流判據又為停電檢修注流工作埋下了巨大風險。

3.3邏輯判據C方案

C方案交流濾波器投入狀態邏輯判據具體為滿足小組濾波器開關Q0在合位或小組濾波器電流互感器T1電流I大于0.3倍額定電流，同時還需滿足小組濾波器刀閘Q1在合位，大組濾波器ACF母線在接入狀態。具體邏輯圖如圖4所示。

圖4　C方案邏輯圖

僑鄉換流站控制系統采用此方案，此方案是在A方案的基礎上，增加了小組濾波器電流互感器T1電流大于整定值作為小組濾波器開關在合位的并聯條件，在濾波器投入運行時，可有效避免因開關輔助接點故障引起的濾波器狀態誤判；在單組濾波器停電檢修注流時，因還有小組濾波器刀閘Q1在合位的串聯條件，大大降低了因注流導致誤判的風險。但此方案在濾波器投入運行時，對小組濾波器刀閘Q1合位的輔助接點正確性要求依然很高，小組濾波器刀閘Q1合位的輔助接點故障將會直接導致誤判小組濾波器退出。

4總結及建議

對比各方案對小組濾波器投入的判據(表1)，均通過小組濾波器開關、刀閘位置及大組母線狀態判斷濾波器是否投入，而B方案增加了小組濾波器電流互感器T1電流大于整定值的獨立判據，C方案以小組濾波器電流互感器T1電流大于整定值作為小組濾波器開關在合位的并聯條件。

表1　各方案判據采樣表

小組濾波器通過電流判據判斷其是否投入，可以防止運行中出現開關、刀閘輔助接點故障導致控制系統對濾波器的誤判，但同時為濾波器不帶電檢修帶來風險，若對檢修狀態的濾波器加入超過定值的電流，可引起控制系統誤判濾波器投入運行，影響無功控制的正確性，甚至可能導致直流停運。

針對上述情況，提出以下運維建議：(1) 小組濾波器帶電投入的情況下，禁止解開其開關、刀閘、地刀等送交流濾波器測控的輔助接點。(2) 改善濾波器運行判別邏輯，增加“閉鎖濾波器”功能，使濾波器在停電檢修(開關刀閘分位、濾波器側地刀合位)的情況下閉鎖，防止濾波器檢修時導致的誤判。(3) 采用A方案站點的小組濾波器開關Q0、小組濾波器刀閘Q1，以及采用C方案站點的小組濾波器開關Q0的合位輔助接點故障將直接導致對小組交流濾波器的誤判，故應做好故障率統計、定期維護等預控措施。(4) 對于采用B、C方案的站點，如需對小組濾波器電流互感器T1進行注流，需做好安措，斷開其送交流濾波器測控的電流回路連接線，禁止直接在交流濾波器測控裝置注流。

[參考文獻]

[1]超高壓輸電公司廣州局.從西換流站運行規程[Z]，2014.