牛從輸電工程直流測量系統(tǒng)故障檢修策略研究

李勁松

（南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局，云南 曲靖 655000）

0 引 言

溪洛渡送電廣東±500 kV同塔雙回直流輸電工程（以下簡稱為牛從直流輸電系統(tǒng)）是國家“十二五”西電東送重大能源建設項目。牛從直流輸電系統(tǒng)是國內第一個雙回直流線路同塔架設、換流站同址建設的直流輸電工程，也是南方電網(wǎng)目前輸送容量最大的高壓直流輸電系統(tǒng)，輸電容量為6 400 MW。牛從直流輸電系統(tǒng)的安全、可靠運行直接關系到南方電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。直流測量系統(tǒng)是直流控制保護系統(tǒng)的重要組成部分，其異常將導致直流控制保護系統(tǒng)報警，甚至導致直流閉鎖[1]。本文將探討分析牛從直流輸電工程直流測量系統(tǒng)的原理及缺陷處理方案。

1 牛從直流測量系統(tǒng)的構成及原理

1.1 直流電流測量系統(tǒng)的構成及工作原理

如圖1所示，直流電子式電流互感器采樣回路主要由5部分組成：一次傳感器、電阻盒、遠端模塊、光纖絕緣子和合并單元。

圖1 直流電子式電流互感器信號傳輸回路示意圖

當直流電流通過光CT的直流分流器時，依據(jù)電流通過電阻產生壓降的原理，在分流器兩端產生一個與電流大小成正比的毫伏級直流電壓（額定電流時為75 mV），通過連接電纜送至電阻盒的輸入端。電阻盒將此電壓信號分成多路大小相等的直流電壓信號，并送至遠端模塊的輸入端。遠端模塊通過內部的濾波、模數(shù)轉換、信號處理及電光轉換后，利用光纖送至控制保護室的合并單元NR1125板卡。合并單元將多個直流電流測點的電流量合并后，通過NR1122板卡及光纖送至各控制保護主機，同時以激光的形式將能量送至遠端模塊，然后遠端模塊將光能轉換為電能供給內部電路。當遠端模塊檢測到激光功率不足或內部需要更大激光功率時，遠端模塊將通過數(shù)據(jù)光纖調大合并單元激光器的驅動電流，使合并單元發(fā)出更大的激光功率。

1.2 直流電壓測量系統(tǒng)的構成及工作原理

直流電子式電壓互感器采樣回路主要由一次傳感器、電阻盒、遠端模塊、光纖絕緣子和合并單元組成。直流光PT利用基于等電位屏蔽技術的精密電阻分壓器將一次高電壓信號轉換為低電壓信號（二次額定輸出50 V）。然后，由電阻盒（分壓板）將分壓器輸出的低壓信號轉換為多路信號，并分給多個相互獨立的RTU。RTU將小電壓信號轉換為光信號，并利用光纖傳輸至合并單元。合并單元處理信號后，利用光纖將其整合后的多個測點數(shù)據(jù)送至各個直流控制保護裝置[2]。

2 直流測量系統(tǒng)與控制保護系統(tǒng)的聯(lián)系

2.1 直流測量系統(tǒng)測點

牛從直流每極包括直流電流測點4個（IDCH、IDCN、IdLH及IdLN）和直流電壓測點2個（UdL和UdN）。每回直流中還包括雙極共用電流測點4個（IdMRTB、IdSG、IdEE1及IdEE2）。以牛從甲直流為例，單回直流所有測點如圖2所示[3]。

圖2 牛從甲直流直流測量系統(tǒng)測點圖

2.2 直流測量系統(tǒng)與控制保護系統(tǒng)的聯(lián)系

在直流控制保護系統(tǒng)中，現(xiàn)場某些直流測點可用于保護系統(tǒng)或控制系統(tǒng)。直流測點與控制保護系統(tǒng)的對應關系十分復雜。在直流測量系統(tǒng)中，同一回的兩個極的測量數(shù)據(jù)聯(lián)系緊密，IdEE1、IdEE2、IdSG及IdMRTB測點都送給兩個極的極保護、極控系統(tǒng)，IdLH、IdLN及UdL測點也送給兩個極的極保護、極控系統(tǒng)，只有IdCH、IdCN及UdN送給本極的極保護、極控系統(tǒng)。

2.3 直流測點與控制保護系統(tǒng)的對應關系

牛從直流采用改進的完全雙重化保護系統(tǒng)方案。每極都配有兩套獨立的直流極保護系統(tǒng)A、B，每套裝置有兩個保護運算單元，每個運算單元使用獨立的測量數(shù)據(jù)。當測量系統(tǒng)正常運行時，A、B兩套保護均為各自的兩個運算單元都有保護動作信號時保護出口。A、B兩套保護中任意一套出口，即可停運直流。其中，任意一套系統(tǒng)的一路測量回路故障時，一路測量故障的系統(tǒng)運算單元不輸出信號。采用正常測量通道的運算單元有保護動作信號時，保護動作出口，另外一套系統(tǒng)的保護動作邏輯不變。任意一套系統(tǒng)的兩路測量回路均故障或因檢修退出運行時，本套系統(tǒng)閉鎖，另一套系統(tǒng)的保護動作邏輯變?yōu)閮陕愤\算單元任意單元有保護動作信號時保護出口。

3 直流測量系統(tǒng)故障檢修策略

對于獨立部分即單個RTU故障告警現(xiàn)象，原因可能是相應光纖回路衰耗過大、遠端模塊故障及合并單元接口插件故障。這種異?，F(xiàn)象的處理步驟為：（1）申請退出相應的控制保護主機；（2）退出相應RTU的“激光器投入”軟壓板，檢查激光器PWM調制量是否為0，確認無光能量發(fā)出；（3）清潔該支路的光纖回路的各個光纖斷面，并恢復連接，檢查控制保護的采樣值和報警信號復歸情況；（4）若采樣正常，信號復歸，則缺陷處理完成，否則需進一步排查處理；（5）若光纖清潔后告警或異常依然存在，則需更換處理光纖及遠端模塊；（6）準備好備用接口插件和程序，更換新插件后即可恢復。

直流電流測量系統(tǒng)根據(jù)其測點位置可分為兩類。一類是該測點電流值不送對極控制保護系統(tǒng)，如IdCH、IdCN、IF1H及IF1L；另一類是該測點電流值送對極控制保護系統(tǒng)，如IdLH、IdLN、IdMRTB（Idee3）、Idee1、Idee2及IdSG（Idee4）。對于第一類測點，注流時需停運本極，避免本極控制保護誤動。在工作站上置本極為檢修狀態(tài)，以免直流站控系統(tǒng)發(fā)生不必要的切換。對于第二類測點，注流時需停運本極，退出本極的控制保護系統(tǒng)。在工作站上置本極為檢修狀態(tài)，并在對極的極保護、極控程序中的數(shù)據(jù)校驗模塊里置數(shù)，使該測點在數(shù)據(jù)校驗程序中一直判定為數(shù)據(jù)有效，以免在注流中數(shù)據(jù)校驗出錯，導致控制系統(tǒng)出現(xiàn)緊急或嚴重故障，從而發(fā)生系統(tǒng)切換或直流閉鎖。

直流電壓測量系統(tǒng)根據(jù)其測點位置可以分為兩類。一類是該測點電壓值不送對極控制保護系統(tǒng)，如UdN；另一類是該測點電壓值送對極控制保護系統(tǒng)，如UdL。對于第一類測點，空載升壓時需停運本極，以免本極控制保護誤動。在工作站上置本極為檢修狀態(tài)，以免直流站控系統(tǒng)發(fā)生不必要的切換。對于第二類測點，空載升壓時需停運本極，退出本極的控制保護系統(tǒng)。在工作站上置本極為檢修狀態(tài)，并在對極的極保護、極控程序中的數(shù)據(jù)校驗模塊里置數(shù)，使該測點在數(shù)據(jù)校驗程序中一直判定為數(shù)據(jù)有效，以免在注流中出現(xiàn)數(shù)據(jù)校驗錯誤，導致控制系統(tǒng)出現(xiàn)緊急或嚴重故障而發(fā)生系統(tǒng)切換或直流閉鎖。分壓器升壓試驗時，隔離措施包括控制和保護兩方面?？刂品矫嬉乐箍刂葡到y(tǒng)故障造成的系統(tǒng)切換或直流閉鎖；保護方面要通過程序置數(shù)避免運行極保護故障造成的保護退出（防止拒動）和運行極保護誤動。

4 結 論

本文通過分析牛從直流電流測量系統(tǒng)的工作原理和控制保護系統(tǒng)的連接結構，得出了針對不同類型直流測點的檢修方案策略，可為今后類似故障的應急處理提供了技術支持。