閆全全，陰春曉

（上海市電力公司 檢修公司直流運檢中心，上海 201708）

華新?lián)Q流站（以下簡稱華新站）高壓直流輸電系統(tǒng)中的過負荷限制，考慮了當前環(huán)境溫度和閥廳溫度，以及（換流變）備用冷卻設(shè)備是否可用，從整流站和本站固有的過負荷能力中讀取最小值，然后將這個最小的電流限幅指令輸入到極功率／電流控制模塊，限制電流指令的最大值，對控制系統(tǒng)進行控制。過負荷限制包括長期、短期過負荷能力限制、冬季過負荷能力限制、動態(tài)過負荷能力限制、直流降壓運行負荷限制等。過負荷限制可以使換流閥、平抗、換流變、直流濾波器、套管等設(shè)備，在各種工況下充分利用過負荷能力，卻不會承受過大的應(yīng)力，而遭受不必要的損壞。

過負荷能力是環(huán)境溫度以及系統(tǒng)的過負荷運行時間的一個連續(xù)函數(shù)。當系統(tǒng)電流達到短時過負荷能力限值時，升降邏輯功能將不再更新，控制功能發(fā)出的電流變化指令也被禁止。當限制結(jié)束時，電流命令會返回預(yù)先設(shè)置的數(shù)值。如果在電流上升時達到限值，電流就保持限值水平。

1 影響過負荷能力的因素

1）環(huán)境溫度限制 環(huán)境溫度越高，過負荷限制輸出的電流值越小，整個限制過程是一個連續(xù)的過程。華新站的環(huán)境溫度按照大于20℃，大于34℃，大于38.9℃三個等級計算。

2）閥廳溫度限制 閥廳溫度越高，過負荷限制輸出的電流值越小。華新站的閥廳溫度按照大于40℃，大于44℃，大于50℃三個等級計算。

3）短時過負荷限制 華新站短時過負荷限制（STOL）有4級，分別為3s、5s、10s和2h。短時過負荷運行超過允許時間，STOL將被禁止，然后進入到下一級允許過負荷水平運行。禁止時間的長短反映了換流變和換流閥等設(shè)備冷卻失常的時間。連續(xù)過負荷能力受環(huán)境溫度、閥廳溫度、冗余冷卻容量以及過負荷運行時間的限制。當前電流與連續(xù)過負荷限值之差輸入積分器，積分器對電流差值積分的同時啟動計數(shù)器，計數(shù)期間，STOL計算積分值，此值略高于持續(xù)過負荷限制值。當這個積分值等于0.5時，會發(fā)出50%過負荷能力剩余。當計數(shù)完畢，積分器停止并反轉(zhuǎn)，積分值降為0。這段時間內(nèi)，禁止STOL動作，輸出限值為連續(xù)過負荷值。STOL兩次動作之間的時間差，取決于上一次STOL動作時的過負荷水平。當積分器達到0時，計數(shù)器復(fù)位，允許再次過負荷。

4）冗余冷卻限制 在閥冷卻與換流變冷卻的冗余系統(tǒng)能否可用的情況下，擁有不同的短時過負荷能力。在相同的工況下，有冗余冷卻的過負荷能力比冗余不可用時的過負荷能力大。

5）可控硅溫度限制 根據(jù)實測的直流電流和閥冷卻水溫度計算可控硅溫度，超過一定值將限制電流。華新站溫度參考值為92℃?？煽毓璧臏囟瘸^參考值時，升降邏輯功能更新，降低電流值（比當前電流低5%），功率回降。如果在一定時間內(nèi)電流還未降到參考值以下，升降邏輯功能將繼續(xù)更新，再降低5%，這個過程將一直重復(fù)到可控硅溫度降到參考值以下。

2 過負荷案例分析

2.1 線路故障情況

2010年7月7日9：14，由于線路故障，極Ⅱ進行2次全壓、1次降壓再啟動未成功，接受對站閉鎖命令，極Ⅱ轉(zhuǎn)為極功率控制。極Ⅰ發(fā)“電纜線1過負荷報警”“電纜線2過負荷報警”“大角度監(jiān)視禁止升分接頭”“剩余50過負荷期間”等報警。查線路故障定位，故障點距華新站83km，距宜都站969.9km。

2.2 故障錄波圖分析

宜華直流再啟動過程中極Ⅰ故障錄波圖如圖1所示。

圖1 極Ⅰ故障錄波圖

圖1中：從上至下，第1根為直流線路電壓曲線（UDL）；第2根為直流極母線電流曲線（IDP）；第3根為極Ⅰ電流限制曲線（P1＿IO＿LIMITED）；第4根為極Ⅰ電流原始值曲線（P1＿IO）；第5根為極Ⅰ直流功率曲線（P1＿DC＿PWR）；第6根為接地極線路電纜2電流曲線（IDEL＿2）；第7根為接地極線路電纜1電流曲線（IDEL＿1）；第8根為換流閥觸發(fā)角指令值曲線（ALPHA＿ORD）。

極Ⅱ故障錄波圖如圖2所示。

圖2 極Ⅱ故障錄波圖

圖2中：從上至下，第1根為直流線路電壓曲線（UDL）；第2根為極2電流原始值曲線（P2＿IO）；第3根為極2電流限制曲線（P2＿IO＿LIMITED）；第4根為直流極母線電流曲線（IDP）；第5根為極2直流功率曲線（P2＿DC＿PWR）；第6根為換流閥解鎖指令曲線（DEBLOCK）；第7根為對站控系統(tǒng)發(fā)保護性閉鎖指令曲線（PROT＿IND＿FOSTA）。

對比極Ⅰ和極Ⅱ故障錄波圖，可以看出，在再啟動過程中（約1s），極Ⅱ直流線路電流保持為0kA，電壓從0kV按照再啟動邏輯進行2次全壓1次降壓啟動，有3個波動，極Ⅱ功率保持為0MW，在再啟動過程中，由于極Ⅱ直流電壓很低，所以低壓限流功能動作，使電流限定值為1 035A，如圖2中P2＿IO＿LIMITED電流量。在降壓再啟動未成功的情況下，極Ⅱ接受對站保護閉鎖命令，退出雙極功率控制，并且閉鎖本極。

再啟動過程中，由于兩個極是雙極功率控制，所以極Ⅱ功率的驟降，必然會導(dǎo)致極Ⅰ功率的升高，這會導(dǎo)致極Ⅰ電壓降低，電流增大。圖1中錄波約6s處，當直流電流約大于3 390A時，極Ⅰ發(fā)過負荷運行報警。當電流繼續(xù)增大，過負荷限制就會阻止升降邏輯動作，將電流值保持。當接地極線路電纜1或者電纜2的電流大于0.75倍額定電流時，接地極線路會發(fā)出電纜1或2過負荷報警，同時會導(dǎo)致單極功率回降。但是，由于過負荷限制已經(jīng)提前禁止升降邏輯動作，所以電流功率一直保持到過負荷運行5s后，功率回降，降到2h過負荷運行水平。

(2)計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)重點不適應(yīng)社會發(fā)展的需求。當前，很多高校把理論知識的完整性和系統(tǒng)性作為教學(xué)的重點，未充分考慮企業(yè)對人才知識的需求。因此，才出現(xiàn)在畢業(yè)生就業(yè)前后進行“二次教育”的社會現(xiàn)象，這也充分地說明了高校理論和實踐教育不適應(yīng)社會發(fā)展的問題。

2.3 過負荷限制動作后果

過負荷限制一旦動作，會涉及功率回降，即整流側(cè)交流系統(tǒng)切機或逆變側(cè)交流系統(tǒng)甩負荷需要減少直流輸送功率。功率回降功能作用于功率定值，分為3s、5s、10s、2h和連續(xù)運行共5個過負荷等級，分別對應(yīng)5種不同的功率定值，滿足不同工況下過負荷的要求。在直流系統(tǒng)有冗余冷卻能力且雙極滿負荷運行時，如果一極突然故障閉鎖，另一運行極將瞬時過負荷至1.5倍額定功率，故障5s后功率回降至1.41倍額定功率，故障10s后功率回降至1.13倍額定功率，此值滿足系統(tǒng)2h過負荷能力要求。直流系統(tǒng)設(shè)計的過負荷能力可能因工程區(qū)別而不盡相同。

2.3.1 功率回降的啟動方式

1）單極運行時，功率回降功能在雙極功率控制、極獨立控制和極同步電流控制方式下啟動。

2）雙極運行時，功率回降功能在雙極功率控制、極獨立控制和極同步電流控制的所有組合控制方式下啟動。

2.3.2 功率回降的控制方式

1）如果兩個極都處于雙極功率控制方式，兩極功率的降低值相同。

2）如果一極處于極同步電流控制或單極功率控制，另一極處于雙極功率控制，則處于雙極功率控制的極功率可以降低，另一極功率不變。

3）如果雙極處于極同步電流控制或單極功率控制方式，兩極功率的降低應(yīng)相同，以保持大地不平衡電流不高于功率降低前的水平。

2.3.3 導(dǎo)致功率回降的其他因素

導(dǎo)致?lián)Q流站功率回降的因素還有其他保護，列舉如下：

1）閥冷卻系統(tǒng)中的溫度保護，有冗余冷卻能力時，閥出水溫度高于定值1功率回降動作；無冗余冷卻能力時，閥出水溫度高于定值2，功率回降動作。定值2比定值1一般高5℃。

2）當直流電過大，閥結(jié)溫過高時，功率回降動作。

3）對站發(fā)來的功率回降命令。

4）單極運行時接地極過負荷保護，當接地極線路電纜1或2的電流大于定值，功率回降動作。

5）雙極運行時，雙極中性線差動、接地極線過負荷保護、站接地過流保護、后備站接地過流保護發(fā)出平衡指令。

6）絕對最小濾波器不滿足時，功率回降動作。

功率回降是諸多保護在直流系統(tǒng)無法安全輸送所設(shè)功率，為保護設(shè)備免受損壞、維持系統(tǒng)繼續(xù)穩(wěn)定運行而采取的最后動作方案。

3 過負荷運行時注意事項

直流系統(tǒng)過負荷運行一般出現(xiàn)在雙極運行發(fā)生單極故障的時刻，當初始雙極功率值高于單極運行額定功率時運行極將出現(xiàn)功率過負荷情況，過負荷運行設(shè)備的溫度會急速上升，甚至如換流變和平抗其降噪裝置內(nèi)部的環(huán)境溫度也會急速上升。此時運行人員應(yīng)立即將該極輸送功率控制到當前電壓水平下最大允許功率，一般情況下不使用過負荷能力。對于較長時間的過負荷運行，應(yīng)注意以下事項：

1）過負荷運行要密切監(jiān)視換流閥、換流變與平抗運行；注意監(jiān)視閥結(jié)溫度、閥廳溫度、換流變與平抗的油溫、繞組溫度的上升趨勢，必要時做降溫處理。如達到油溫報警值或繞組溫度報警值，溫度有上升趨勢，應(yīng)當停止過負荷運行。

2）過負荷運行應(yīng)對換流變、平抗及其套管、接頭、冷卻器、油位、油溫加強監(jiān)視；接頭不得過熱，冷切器運行正常，設(shè)備不得有異常聲音。

3）監(jiān)視閥內(nèi)冷水系統(tǒng)進出水溫度上升在允許范圍內(nèi)。

4）如果換流變與平抗冷卻器全停，在熱點溫度不超過120℃的情況下，最大運行時間為45min，在此之前努力減緩設(shè)備發(fā)熱速率，盡力恢復(fù)冷卻能力。

5）出現(xiàn)過負荷報警后，應(yīng)監(jiān)視控制系統(tǒng)是否自動降低傳輸功率。

6）如過負荷報警未消除，可匯報調(diào)度后由對站或本站手動降低傳輸功率。

4 結(jié)語

高壓直流輸電系統(tǒng)都設(shè)計有一定的過負荷能力，其受環(huán)境溫度、閥廳溫度、閥冷卻冗余能力、可控硅溫度等因素的限制，當一極故障另一極會短時過負荷，以減少系統(tǒng)損失的功率，過負荷設(shè)備的溫度會急速上升。在設(shè)備較長時間過負荷運行時，應(yīng)維持主要設(shè)備的冷卻能力，盡快恢復(fù)正常工況。正常運行時應(yīng)盡量避免過負荷運行。