±800kV直流輸電工程換流閥控制保護(hù)接口技術(shù)研究

李生龍 趙娜 王超 劉良發(fā)

【摘 ?要】對(duì)于±800kV直流輸電工程而言，換流閥是其輸電過(guò)程中的關(guān)鍵性設(shè)備，其不僅具有整流以及逆變的主要功能，而且可以借助快速可控的特征快速操作直流輸電的啟動(dòng)及停運(yùn)。在換流閥的組成部分中換流閥控制設(shè)備是其核心，而設(shè)計(jì)的技術(shù)路線以及控制保護(hù)接口的實(shí)行方案是確保換流閥安全運(yùn)行的重中之重。

【關(guān)鍵詞】±800kV直流輸電工程;換流閥控制保護(hù);接口技術(shù)

引言

若是在高壓直流輸電工程中實(shí)現(xiàn)換流閥的控制保護(hù)接口技術(shù)，可以處理工程實(shí)施過(guò)程中怎樣在不一樣的廠家設(shè)備之間進(jìn)行有效與穩(wěn)定連接的問(wèn)題，從而進(jìn)一步增強(qiáng)輸電工程整體的可靠程度與實(shí)用性[1]。我國(guó)已有直流輸電工程，在其運(yùn)行中證明了接口技術(shù)的有效性，這對(duì)未來(lái)的直流輸電工程而言，發(fā)揮著十分重要的借鑒作用。

一、簡(jiǎn)述換流閥控制的工作原理

在我國(guó)±800kV或是特高壓直流工程中，主要使用的是晶閘管換流閥，此類換流閥的特點(diǎn)具有以下幾點(diǎn)：第一點(diǎn)是具有單向的導(dǎo)電性;第二點(diǎn)為其導(dǎo)通條件是正極對(duì)負(fù)極為正向電壓而且控制極上加入正向的觸發(fā)脈沖;第三個(gè)特點(diǎn)是關(guān)斷條件，需要經(jīng)過(guò)換流閥的電流值是零，而且在一定時(shí)間內(nèi)的換流閥電壓維持是零或者為負(fù)值。±800kV直流輸電工程需要閥控才能對(duì)換流閥進(jìn)行控制，而且閥控能夠接收到換流器控制系統(tǒng)發(fā)出的控制脈沖，而所產(chǎn)生觸發(fā)的脈沖會(huì)被傳送到晶閘管控制的單元中，與此同時(shí)接收由晶閘管發(fā)出的回報(bào)信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行分析，并且將這些信息反饋給直流控制保護(hù)系統(tǒng)中。TFM依據(jù)所接收的觸發(fā)脈沖而產(chǎn)生點(diǎn)火脈，從而對(duì)晶閘管進(jìn)行保護(hù)。

二、換流閥的主要組成部分

第一，在連接換流閥和極控系統(tǒng)之間的主要接口設(shè)備是VBE，其是直流控制保護(hù)系統(tǒng)控制與保護(hù)每個(gè)對(duì)換流閥的尤為重要的要素;第二，GU。所謂的GU其實(shí)就是一塊印制電路板，而且在換流閥的每一晶閘管級(jí)都會(huì)配備一個(gè);第三，冷卻系統(tǒng)的泄漏監(jiān)視設(shè)備。關(guān)于冷卻系統(tǒng)泄漏監(jiān)視設(shè)備，其是一個(gè)被安置在換流閥底部而且可以自行傾倒與返回的重要設(shè)備。VBE 借助功率較大的光發(fā)射元件將光脈沖信號(hào)發(fā)送給監(jiān)視器。要是換流閥的冷卻系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)泄漏，那么其光道是十分暢通的，也使VBE上的接收設(shè)備可以接收從監(jiān)視器反饋出的信號(hào);要是冷卻系統(tǒng)存在泄漏問(wèn)題，那么冷卻液則會(huì)順著換流閥內(nèi)部的特殊溝槽進(jìn)入監(jiān)視器中，如果監(jiān)視器被冷卻液填滿，那么監(jiān)控器會(huì)自動(dòng)傾倒，倒出的冷卻液可以對(duì)光通道形成阻斷。冷卻液泄露的嚴(yán)重程度在一定程度上決定著阻斷的時(shí)間與頻率。因此從泄漏監(jiān)視器所反饋出的光脈沖信號(hào)也涵蓋著該系統(tǒng)的監(jiān)視信息。而VBE則會(huì)依據(jù)所反饋的監(jiān)視信息去判斷泄漏程度，并在此基礎(chǔ)上開展報(bào)警處理。

三、換流閥控制保護(hù)接口技術(shù)分析

第一，光控制信號(hào)接口。極控系統(tǒng)和VBE之間產(chǎn)生的光控制信號(hào)主要由觸發(fā)字與熱字這兩種光信號(hào)組成。V系列的VBE和ABB公司出產(chǎn)的VBE，二者最大的區(qū)別在于其光控制信號(hào)所使用的是串行編碼，也就是十二脈動(dòng)換流閥發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)只需要借助一根光纖就可以實(shí)現(xiàn)傳送[2]。運(yùn)用串行最大的優(yōu)勢(shì)時(shí)候可以使用較少的光纖，可以在有效使用屏柜內(nèi)部空間的同時(shí)，最大限度地避免因?yàn)楣饫w損壞而導(dǎo)致觸發(fā)異常的問(wèn)題。針對(duì)十二脈沖的換流閥來(lái)講，在進(jìn)行并行觸發(fā)操作時(shí)需要 1使用到十二根光纖，但是進(jìn)行串行觸發(fā)操作時(shí)僅僅用到1根光纖即可，不難知道十二根光纖發(fā)生損壞的機(jī)率勢(shì)必比一根光纖要高。因?yàn)橹绷鳂O控制設(shè)備和 VBE光信號(hào)之間具有不同的傳輸方法，這也是接口設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。因?yàn)閂BE受到換流閥技術(shù)路線的影響，而且和一次設(shè)備之間的關(guān)系十分緊密，對(duì)于控制保護(hù)系統(tǒng)而言，所選擇的是不同的技術(shù)路線，對(duì)此可以選擇改變光控制信號(hào)傳送這一方法，之后再將信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榇行盘?hào)再發(fā)送至VBE。

所謂的觸發(fā)字，其主要指的是通過(guò)極控系統(tǒng)對(duì)換流閥所觸發(fā)的信號(hào)進(jìn)行控制。對(duì)于觸發(fā)字信號(hào)的編碼而言，其主要選擇串行歸零碼這一方式，其信號(hào)中的有效數(shù)據(jù)位為十二個(gè)，其順次代表的是換流閥所觸發(fā)的信號(hào)。而在十二脈動(dòng)換流閥中也同時(shí)導(dǎo)通四個(gè)閥，所以在觸發(fā)字的同一時(shí)刻會(huì)有四個(gè)換流閥其所對(duì)應(yīng)的有效位的電平較高，其主要表示要觸這四個(gè)閥時(shí)VBE 以及觸發(fā)字能夠明確每一單閥在當(dāng)下時(shí)間能否被觸發(fā)，而且要把信息傳輸至該閥的每一個(gè)GU中。

而熱字信號(hào)也是VBE所具備的信號(hào)，串行歸零碼也是熱字所使用的。在熱字中主要包含著兩個(gè)信號(hào)，其一是極控以及直流情況對(duì)晶閘管當(dāng)下的等效結(jié)溫信息進(jìn)行計(jì)算，其二是許可VBE對(duì)換流閥的實(shí)際狀態(tài)信息進(jìn)行檢測(cè)。極控可以借助當(dāng)下直流工況對(duì)等效晶閘管中的結(jié)溫信息進(jìn)行計(jì)算，在借助熱字信號(hào)傳送給VBE，而其把此結(jié)溫信號(hào)進(jìn)行再一次解碼，之后在將其發(fā)送至電位較高的GU中，GU可以依據(jù)結(jié)溫信息實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)定值的動(dòng)態(tài)化更新，例如VBO保護(hù)等。因?yàn)榫чl管的運(yùn)行過(guò)程會(huì)受到結(jié)溫影響，所以將晶閘管結(jié)溫相結(jié)合能夠?qū)ζ浔Ｗo(hù)觸發(fā)閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，這在一定程度上會(huì)增強(qiáng)保護(hù)觸發(fā)的有效性，在最大限度確保換流閥安全的同時(shí)，能夠?qū)χ绷鬏旊娤到y(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定程度提供相應(yīng)的保障。在熱字中其另外的重要信息則為能夠讓VBE實(shí)現(xiàn)對(duì)流閥狀態(tài)命令的檢測(cè)，而且這一命令主要使用在換流閥的閉鎖環(huán)節(jié)中。要是換流轉(zhuǎn)變交流的進(jìn)線斷路器在閉合之前，其換流閥處在非異常的工作狀態(tài)，因此要想避免大量的無(wú)用信息上傳送到人機(jī)界面而阻礙相關(guān)人員的常規(guī)性操作，那么則要命令VBE停止對(duì)換流閥狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

第二，以太網(wǎng)通信接口。VBE能夠把所檢測(cè)到的換流閥以及VBE 的基本狀態(tài)信息借助以太網(wǎng)傳送到輔助系統(tǒng)中的接口工作平臺(tái)，與此同時(shí)以太網(wǎng)能夠接收到運(yùn)行人員OWS控制VBE的命令。關(guān)于VBE內(nèi)部而言其較為獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)有兩個(gè)，每一處理系統(tǒng)都能對(duì)換流閥以及VBE的自身狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，而且能夠借助這兩個(gè)獨(dú)立的以太網(wǎng)，將信息發(fā)送至接口工作站，之后再由經(jīng)作站發(fā)送至運(yùn)行人員的監(jiān)控系統(tǒng)中[3]。在VBE傳送給輔助接口屏的過(guò)程會(huì)存在以下幾種故障：其一，正常事件，這一點(diǎn)主要是指在系統(tǒng)運(yùn)行中在常規(guī)操作以及狀態(tài)下所發(fā)生的故障事件;其二，輕微故障，主要指的是短暫的處在異常運(yùn)行狀態(tài)，但不會(huì)對(duì)設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行造成影響的故障。此類情況能夠了解發(fā)出警報(bào)的原因，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候維護(hù)換流閥。

結(jié)束語(yǔ)：總的來(lái)講，±800kV直流輸電工程的閥控技術(shù)具有路線多樣、接口繁瑣的特點(diǎn)，之所以要研究控制保護(hù)接口技術(shù)，是為了進(jìn)一步縮短工期，增強(qiáng)工程建設(shè)質(zhì)量。在制定出通用接口技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，應(yīng)借助仿真試驗(yàn)對(duì)方案的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。在我國(guó)哈密—鄭州±800kV直流輸電工程已經(jīng)成功應(yīng)用該技術(shù)成果，這對(duì)于提高特高壓直流工程的換流閥控制設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化水平，對(duì)直流系統(tǒng)的可靠運(yùn)行具有重十分重要的作用。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)青海省電力公司檢修公司）