±500kV廣州換流站最后斷路器及線路保護邏輯改進分析

武哲

摘 要：針對南方電網±500 kV寶安換流站近年發生的兩起因最后斷路器保護配置錯誤及開出信號誤配導致的直流閉鎖事件，對±500 kV廣州換流站最后斷路器及線路保護邏輯進行梳理。結合其雙母接線方式特點，介紹了廣州站最后斷路器及線路保護邏輯，提出了現有保護邏輯的缺陷，并設計了相關的改進方案。

關鍵詞：最后斷路器保護 最后線路保護 母聯開關2012 接線方式 改進方案

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（b）-0030-02

2014年5月18日，±500 kV寶安換流站在斷開500 kV 5062開關時，雙極極控相繼發外部保護跳閘信號，雙極先后閉鎖。故障原因為交流站控系統中5062開關作為極1和極2最后斷路器邏輯錯誤，當5062斷路器斷開后，系統啟動最后斷路器跳閘ESOF雙極。5061存在與5062同樣的邏輯錯誤，邏輯判斷中未考慮第六串連接#1M、#2M運行的情況。

2015年12月18日，±500 kV興安直流寶安站交流站控中，“5071為極2最后斷路器”的邏輯開出信號，誤配至就地測控總線數據包中“5073為極2最后斷路器”的程序點位。當5073斷路器收到外部跳閘信號時，極2“最后斷路器”保護出口條件滿足極2ESOF。

為防止其他站點發生因最后斷路器邏輯錯誤或配置錯誤導致直流跳閘的事件，該文就±500 kV廣州換流站最后斷路器及線路保護邏輯進行梳理、核查，并就研究結果提出改進措施。

1 最后斷路器及線路保護簡介

最后斷路器保護是直流輸電工程逆變站的重要保護，當逆變側直流系統與交流系統失去連接時，換流母線上大量的無功補償設備無法立即切除。若該直流系統不及時停運，則可能會在站內的交、直流系統形成較高的過電壓，嚴重影響設備安全。其設計原理是以本地交流出線斷路器的跳閘命令及其狀態作為主要判斷依據。如果檢測到這條交流出線斷路器斷開或收到斷開命令，則最后斷路器跳閘裝置動作，啟動動作時序，發出直流系統緊急停運命令[1]。

最后線路保護邏輯判斷基于整個交流開關場[2]，是專為防止逆變站在交流出線同時斷開工況下，出現丟失交流送出通道引起的電壓異常，從而危及一次設備安全的情況發生。

2 廣州換流站最后斷路器及線路保護配置情況

廣州換流站交流開關場采用220 kV雙母的接線方式，交流出線有兩回，分別為廣北甲線、廣北乙線。正常運行情況下，220 kV#1M、#2M聯絡運行。極1換流變（01B）、廣北甲線、第一大組交流濾波器（ACF1）、第三大組交流濾波器（ACF3）、#1站用變接在#1M運行、極2換流變（02B）、廣北乙線、第二大組交流濾波器（ACF2）、#2站用變接在#2M運行。

僅換流變開關才能成為對應極的“最后斷路器”（若線路開關為最后斷路器，其跳開時由最后線路保護跳閘來實現閉鎖直流；若母聯開關為最后斷路器，其跳開時由母線分裂邏輯來閉鎖直流），因此交流站控中僅配置了2051開關為極1最后斷路器邏輯，2052開關為極2最后斷路器邏輯。當相應極的換流變開關跳開時，相當于換流變壓器進線斷開，作為相應極的最后斷路器跳開，直流系統與交流系統斷開，啟動最后斷路器保護，最終導致直流系統ESOF。

以極1為例說明。當2051開關跳開時，會由ACC將斷路器信息送至極控，極控啟動相應極的ESOF，實現最后斷路器保護。

最后線路保護邏輯為當極控同時收到交流站控發來的廣北甲線及廣北乙線跳閘信號后，廣州換流站失去交流送出通道，導致雙極ESOF，分換流變開關并鎖定，以及進行極隔離。若僅有廣北甲線或者廣北乙線跳閘信號，則執行功率回降（GB_RUNBACK），由極控啟動功率限制至1 100 MW。

3 廣州換流站最后斷路器及線路保護配置的缺陷分析

經過對以上保護動作邏輯梳理發現，廣州換流站的最后斷路器及線路保護動作邏輯不存在寶安換流站的邏輯錯誤配置問題。但是保護僅在直流系統正常運行，220 kV交流場按照雙母接線方式正常運行時發揮作用，未考慮母聯開關2012的狀態以及220 kV母線的接線方式對保護邏輯的影響。

（1）當母聯開關2012在分位時，最后線路斷路器應該根據具體的接線方式進行判別，例如正常的極1、廣北甲在1M，極2、廣北乙在2M時，廣北甲2054開關為極1的最后線路斷路器，廣北乙2053開關為極2的最后線路斷路器。

（2）當母聯開關2012在合位，但兩條母線帶的負荷不一樣時，如：交流場各間隔按正常運行方式連接至不同母線，當極1停運，極2運行，廣北甲線運行，廣北乙線停運，此時2054和2012均可成為最后線路斷路器。

4 改進方案

（1）母聯開關2012在分位時，此時需確認每條母線上所帶的負荷有哪些，以極1為例，當極1接在1M運行，即極1換流變I母側刀閘20D41 Q1在合位，2母側刀閘Q2在分位，此時如果廣北乙線20D45間隔不掛在1M，則廣北甲線開關2054為極1的最后線路斷路器。根據以上推斷，2012開關在分位時極1最后線路斷路器保護邏輯設計如下：

{【（<20511合>與<20512分>與<20531分>）或（<20511分>與<20512合>與<20531分>）】與【<2012分>與<廣北甲線跳閘>】與【極1DEBLOCK】}或{【（<20511合>與<20512分>與<20541分>）或（<20511分>與<20512合>與<20542分>）】與【<2012分>與<廣北乙線跳閘>】與【極1DEBLOCK】}——極1ESOF。

（2）母聯開關2012在合位時，當一條母線上只帶極運行，無交流線路出線，此時2012開關為該極的最后線路斷路器，如：極1接在1M運行，而廣北甲、廣北乙都未接在1M上，此時2012開關為極1的最后線路斷路器，此時2012跳閘，需出口極1ESOF。

另外，當一條母線上只有一條交流線路出線運行，未帶極運行，此時2012開關跳閘應啟動功率限制功能或者啟動最后線路斷路器跳閘。根據以上推斷，在2012開關在合位時極1最后線路斷路器保護邏輯設計如下：

【（<20511合>與<20512分>與<|20531分|或|廣北乙線間隔未投入|>與<|20541分|或|廣北甲線間隔未投入|>）或（<20511分>與<20512合>與<|20532分|或|廣北乙線間隔未投入|>與<|20542分|或|廣北甲線間隔未投入|>）】與【<2012分>與<廣北甲線跳閘>】與【母聯開關2012跳閘】與【極1DEBLOCK】與【[（<20511合>與<20512分>與<20522分>）與（<20531分>異或<20541分>）]或[（<20511分>與<20512合>與<20521分>）與（<20532分>異或<20542分>）]】與——極1ESOF（功率回降）。

5 結語

該文中，廣州換流站目前配置的最后斷路器保護、最后線路保護是基于直流系統正常運行，交流場按照雙母正常工況接線方式設計。未考慮母聯開關2012的狀態及交流場不同接線方式時的情況。改進方案中僅針對假設的幾種可能接線方式提出了相應的簡要保護邏輯改進圖，并未涵蓋所有的可能性。

參考文獻

[1] 王華偉，蔣衛平，吳婭妮.云廣±800kV特高壓直流工程逆變站最后斷路器跳閘故障研究[J].電網技術，2008，32（18）：6-9.

[2] 李興，陳世元，張鵬，等.高壓直流工程換流站交流開關場最后開關/線路保護運行分析[J].繼電器，2005，2（16）：66-69.

[3] 浙江大學直流輸電科研組.直流輸電[M].北京：水利電力出版社，1985.