直流換流站直流線路故障引起換流變中性點(diǎn)偏移保護(hù)動作分析

國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司 吳 萍 黃瑤玲 韓情濤

本文介紹了某直流輸電系統(tǒng)直流線路故障重啟動失敗后，逆變站收到整流站閉鎖信號執(zhí)行Z閉鎖邏輯，投入旁通對，導(dǎo)致?lián)Q流變閥側(cè)電壓跌落時間超過換流變中性點(diǎn)偏移保護(hù)跳閘出口延時，導(dǎo)致保護(hù)動作出口。本文對此保護(hù)動作進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，得出結(jié)論直流輸電系統(tǒng)直流線路故障閉鎖極時，為避免逆變站換流閥投入旁通對引起換流變中性點(diǎn)偏移保護(hù)動作，應(yīng)該采用Y閉鎖。

1.異常情況概述

2017年11月4日20時，某直流輸電系統(tǒng)直流極2線路故

2.事件及錄波分析

2.1 線路故障重啟失敗分析

某直流輸電系統(tǒng)極1線路故障后行波保護(hù)動作、突變量保護(hù)動作，觸發(fā)線路重啟動邏輯，經(jīng)兩次全壓、一次降壓重啟不成功，極閉鎖。線路重啟失敗波形如圖1所示。

雙極運(yùn)行且站間通訊正常時，某直流輸電系統(tǒng)直流線路重啟邏輯及定值如圖2所示。

結(jié)合故障錄波及事件分析，本次線路故障后直流線路經(jīng)兩次全壓、切換控制系統(tǒng)及一次降壓后不成功，極閉鎖，線障，經(jīng)兩次全壓重啟、一次降壓重啟不成功后極2閉鎖，閉鎖執(zhí)行過程中逆變站發(fā)生極2換流變閥側(cè)中性點(diǎn)偏移保護(hù)動作導(dǎo)致?lián)Q流變進(jìn)線開關(guān)跳閘，整流站極2發(fā)生接地極引線開路保護(hù)動作。故障前直流系統(tǒng)雙極1100MW運(yùn)行，故障后極1大地回線1100MW運(yùn)行。故障時序見表1。路重啟邏輯執(zhí)行正確。

表1 故障事件表

2.2 逆變站換流變中性點(diǎn)偏移保護(hù)動作分析

逆變站換流變中性點(diǎn)偏移保護(hù)動作分析原因如下：線路故障重啟動失敗后，逆變站收到整流站閉鎖信號執(zhí)行極閉鎖邏輯，投入旁通對，導(dǎo)致?lián)Q流變閥側(cè)B相電壓跌落時間超過換流變中性點(diǎn)偏移保護(hù)跳閘出口延時，導(dǎo)致保護(hù)動作出口。

圖1 線路重啟失敗波形

圖2 線路重啟動邏輯框圖

圖3 線路故障后，逆變站極2閉鎖過程中投旁通對，線路電流IDL上升

2.2.1 換流變中性點(diǎn)偏移保護(hù)邏輯及旁通對BPPO對TNSP的影響

逆變站中性點(diǎn)偏移保護(hù)的原理為在換流閥閉鎖的狀態(tài)下?lián)Q流變閥側(cè)三相電壓之和大于定值延時閉鎖，其邏輯如下描述：

TNSP_UVD_ZEROSEQ＞TNSP_TRIP_REF或TNSP_UVY_ZEROSEQ＞TNSP_TRIP_REF，且Deblock信號為0，延時20ms切系統(tǒng)，延時5S閉鎖對應(yīng)極，跳交流開關(guān)。

TNSP_UVD_ZEROSEQ：Y/D換流變閥側(cè)三相電壓之和；

TNSP_UVY_ZEROSEQ：Y/Y換流變閥側(cè)三相電壓之和；

跳閘定值TNSP_TRIP_REF：210.4÷1.73205×0.5kV。

由圖3所示，逆變站20:38:50時刻Deblock信號為0，同時極2的Y橋與D橋分別投入閥3、閥6旁通對（CPRDCPRY=36、二進(jìn)制100100），均對應(yīng)換流變閥側(cè)B相，Y/Y換流變閥側(cè)與Y/D換流變閥側(cè)均通過接地極或者線路故障點(diǎn)接地，導(dǎo)致電壓跌落，如圖4所示。Y/Y換流變閥側(cè)三相零序電壓與Y/D換流變閥側(cè)三相零序電壓達(dá)到保護(hù)動作定值，20:38:55，逆變站換流變中性點(diǎn)偏移保護(hù)到達(dá)出口延時，跳開交流開關(guān)，保護(hù)動作時間與保護(hù)跳閘定值相符。

2.2.2 逆變站旁通對投入后極2電流分析

整流站極2線路再啟動失敗后執(zhí)行重啟動邏輯跳閘，重啟動邏輯跳閘的動作后果為執(zhí)行Z閉鎖、執(zhí)行極隔離；當(dāng)時極1處于大地回線運(yùn)行方式，極1電流通過兩站接地極形成回路，如圖5回路1（紅色）所示。

圖4 投入旁通對后閥側(cè)電壓仿真波形，B相電壓跌落為0kV

當(dāng)極2執(zhí)行Z閉鎖，投入旁通對BPPO，如圖1所示，旁通對投入150ms后因封脈沖撤銷，此時整流站極2 IDL、IDNC依然保持1000A左右的電流，說明整流站極2換流閥沒有關(guān)斷依然導(dǎo)通，該電流回路為極1電流經(jīng)由逆變站接地極、線路故障點(diǎn)、極2線路、整流站換流閥形成了通路，如圖圖5藍(lán)色回路2所示，該電流隨線路故障點(diǎn)阻抗變化逐漸變小。

200ms后，整流站閥電流（IDLIDNC）仍未過零，換流閥不能關(guān)斷一直保持導(dǎo)通，此時逆變站開始執(zhí)行閉鎖邏輯投入旁通對，極1電流又經(jīng)逆變站極2換流閥、極2線路、整流站換流閥（BPPO后未關(guān)斷）形成通路，分流極1大地回線電流,該回路電流保持在150A左右（如圖3 中IDL所示），直至整流站執(zhí)行極隔離該回路才斷開。

逆變站換流閥旁通對一直處于投入狀態(tài)，投入時間已經(jīng)超過換流變中性點(diǎn)偏移保護(hù)出口延時5s，導(dǎo)致保護(hù)動作。

圖5 線路故障閉鎖后極2電流回路示意圖

3.結(jié)論

針對直流輸電系統(tǒng)直流線路故障閉鎖極時，為避免逆變站換流閥投入旁通對引起換流變中性點(diǎn)偏移保護(hù)動作，應(yīng)該采用Y閉鎖，現(xiàn)場已按照此方案對直流控制保護(hù)軟件邏輯的修改和完善。