王彥賓，張紹軍，楊廣羽，肖紅帥

(許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000)

特高壓直流輸電保護(hù)出口聯(lián)鎖回路研究

王彥賓，張紹軍，楊廣羽，肖紅帥

(許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000)

對(duì)換流站分系統(tǒng)“繼電器半亮”的問題進(jìn)行了深入的分析研究，測(cè)試了出口聯(lián)鎖回路中所使用的各種繼電器的導(dǎo)通特性，詳細(xì)分析了各種情況下，閉鎖繼電器能否正常閉鎖出口回路及TDC的出口繼電器是否會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)，并提出了改進(jìn)方案。通過本研究有助于了解直流保護(hù)的出口聯(lián)鎖回路.

特高壓直流輸電；聯(lián)鎖；繼電器半亮。

0 前言

隨著西電東送線路的增加，輸電走廊緊張的問題愈發(fā)突出，采用±800 kV特高壓直流輸電技術(shù)，不但有利于加大輸電規(guī)模，節(jié)約輸電走廊資源，還可以提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平。云廣±800 kV直流輸電工程是南方電網(wǎng) “十一五”西電東送的主要輸電通道，工程雙極額定功率為5 000 MW。[1-3]。

±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)的直流保護(hù)系統(tǒng)既要考慮正常運(yùn)行的出口狀態(tài)，又要考慮檢修、測(cè)試時(shí)的出口狀態(tài)，所以其出口回路的聯(lián)鎖要較其它直流控制系統(tǒng)的更加復(fù)雜。文中主要研究了穗東換流站分系統(tǒng)調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的 “繼電器半亮”的問題并提出了改進(jìn)方案。

1 問題的提出

在直流保護(hù)系統(tǒng)中，通過控制直流保護(hù)輸出繼電器的負(fù)端與屏內(nèi)DC 24 V負(fù)電源的連接，來實(shí)現(xiàn)直流保護(hù)輸出的閉鎖。 如圖1云廣工程出口聯(lián)鎖回路[4]所示，-X111端子排的32～38端子接直流保護(hù)輸出繼電器的負(fù)端，要求只能在以下兩種情況下，直流保護(hù)輸出繼電器的負(fù)端才能與屏內(nèi)DC 24 V負(fù)電源接通。

1)非測(cè)試模式且直流保護(hù)系統(tǒng)OK，通過-S201(TEST MODE)轉(zhuǎn)換開關(guān)的常閉接點(diǎn)與-K201光隔繼電器的接點(diǎn)串聯(lián)實(shí)現(xiàn)；

2)測(cè)試模式且測(cè)試模式輸出允許，通過-S201(TEST MODE)轉(zhuǎn)換開關(guān)的常開接點(diǎn)與-K206(TEST MODE OUTPUT)轉(zhuǎn)換開關(guān)的常開接點(diǎn)串聯(lián)實(shí)現(xiàn)。其中繼電器的功能見表1：

在云廣±800 kV特高壓直流輸電工程穗東換流站分系統(tǒng)調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)，當(dāng)直流保護(hù)屏的-S201(TEST MODE)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到 “ON”位置，-S206(TEST MODE OUTPUT)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“OFF”位置時(shí)，如果TDC有開出，則開出繼電器和-K100、-K201繼電器會(huì)亮。

表1 繼電器功能

2 問題分析

2.1 繼電器導(dǎo)通特性

在直流控制保護(hù)成套設(shè)計(jì)中，一般情況下認(rèn)為，光隔繼電器線圈回路帶有反向電壓保護(hù)，電源反接時(shí)線圈是不導(dǎo)通的。而根據(jù)2的分析，由于-K100、-K201繼電器 “半亮”，所以光隔繼電器-K202～-K205中必有反向?qū)ǖ摹?/p>

在圖1中使用了三種型號(hào)的繼電器，如表2。

表2 繼電器型號(hào)

這三種繼電器外殼上給出的原理如圖3所示。

PLC-OSC-24DC/24DC/2原理圖中，D1為防止電源反向二極管，D2為穩(wěn)壓二極管，D3為L(zhǎng)ED指示燈，D4為光隔繼電器的發(fā)光二極管。

PLC-OSC-24DC/300DC/1原理圖中，D1為L(zhǎng)ED指示燈，D2為光隔繼電器的發(fā)光二極管，D3為防止電源反向二極管。

圖1 繼電器原理圖

經(jīng)測(cè)試，繼電器的導(dǎo)通特性如圖2：

圖2 繼電器特性曲線

繼電器的等效電阻如表3：

表3 繼電器等效電阻

PLC-RSC-24DC/21AU與 C-OSC-24DC/ 24DC/2導(dǎo)通特性基本相同，從圖2中可以看出PLC-OSC-24DC/300DC/1在加上反向電壓的時(shí)候是導(dǎo)通的，相當(dāng)于一只2K左右的電阻。測(cè)試結(jié)果說明光隔繼電器PLC-OSC-24DC/300DC/1原理圖中的防止電源反向二極管D3沒有起作用，產(chǎn)品外殼上的原理圖與實(shí)際不符。實(shí)際的原理圖如圖5，其中的D3為集成電路模塊，所謂的電源反極性保護(hù)指的是加反向電壓的情況下，繼電器不會(huì)導(dǎo)通，但是集成電路部分會(huì)有反向電流流過。

圖3 PLC-OSC-24DC/300DC/1實(shí)際原理圖

2.2 出口聯(lián)鎖回路分析

TDC的開出信號(hào)為3～5只PLC-OSC-24DC/ 24DC/2光隔繼電器的并聯(lián)，根據(jù)表3的繼電器等效電阻，得出當(dāng)直流保護(hù)屏的-S201(TEST MODE)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到 “ON”位置，-S206(TEST MODE OUTPUT)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到 “OFF”位置時(shí)的等效電路如圖4。

圖4 云廣工程出口聯(lián)鎖等效回路

2.2.1 -K201初始不導(dǎo)通時(shí)

根據(jù)圖4計(jì)算得出UK201=11.34～13.00 V，UK202=5.07～5.81 V，U出口=5.20～7.57 V。

進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)TDC出口為3只繼電器并聯(lián)時(shí)，測(cè)得：

UK201=11.36 V， UK202=5.30 V， U出口= 7.49 V

當(dāng)TDC出口為5只繼電器并聯(lián)時(shí)，測(cè)得：

UK201=12.77 V， UK202=5.95 V， U出口= 5.42 V

繼電器動(dòng)作特性如圖 5所示，由于 UK201＜0.8U(19.2 V)，所以-K201繼電器接點(diǎn)將保持原來的打開狀態(tài)；同時(shí)U出口＜0.4U(9.6 V)，所以TDC出口繼電器將返回，所以TDC的出口繼電器不會(huì)誤動(dòng)。

圖5 繼電器動(dòng)作特性

2.2.2 -K201初始導(dǎo)通時(shí)

由于UK201=24 V，根據(jù)圖6可知此時(shí)UK201= UK202=0 V，所以TDC的出口繼電器不會(huì)誤動(dòng)。通過試驗(yàn)證實(shí)了此結(jié)論。

2.2.3 正常運(yùn)行時(shí)

當(dāng)無直流保護(hù)系統(tǒng)OK信號(hào)時(shí)，如果TDC有開出，則此時(shí)由于UK201＜0.8U，所以-K201繼電器接點(diǎn)將保持原來的打開狀態(tài)；同時(shí)U出口＜0.4U，所以TDC出口繼電器達(dá)不到啟動(dòng)電壓，所以TDC的出口繼電器不會(huì)誤動(dòng)。

當(dāng)直流保護(hù)系統(tǒng)OK信號(hào)和TDC開出同時(shí)存在時(shí)，如果直流保護(hù)系統(tǒng)OK信號(hào)消失，由于UK201＞0.4U，所以-K201繼電器接點(diǎn)將仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)，無法閉鎖TDC的出口回路，通過試驗(yàn)驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)論。

2.3 改進(jìn)方案

1)將-S201轉(zhuǎn)換開關(guān)的一對(duì)常閉備用接點(diǎn)(11-12)串接到-K202：A2-與-X111：32之間，當(dāng)-S201轉(zhuǎn)換開關(guān)打到 “ON”位置時(shí)，-S201的11-12接點(diǎn)打開，將-K202：A2-與-X111：32完全隔離，防止出現(xiàn)圖1中所示的繼電器反向?qū)ā?/p>

2)引起繼電器半亮的主要原因?yàn)楣飧衾^電器PLC-OSC-24DC/300DC/1的反向?qū)?，更換為光隔繼電器MOS-24 VDC/12-300VDC/1，此繼電器經(jīng)測(cè)試，反向是不導(dǎo)通的。

3 結(jié)束語

以上詳細(xì)分析了云廣工程直流保護(hù)屏的出口聯(lián)鎖回路。測(cè)試了出口聯(lián)鎖回路中所使用的各種繼電器的導(dǎo)通特性，并建立了出口聯(lián)鎖回路的等效電路。詳細(xì)討論了各種情況下，閉鎖繼電器能否正常閉鎖出口回路及TDC的出口繼電器是否會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)，并提出了改進(jìn)方案。

[1] 王久玲.南方電網(wǎng)的實(shí)踐與展望 [J].南方電網(wǎng)技術(shù)研究，2006，2(1)：1-4.

[2] 陳允鵬.南方電網(wǎng)特高壓輸電技術(shù)應(yīng)用展望 [J].南方電網(wǎng)技術(shù)研究，2006，2(1)：10-12.

[3] 趙婉君.高壓直流輸電工程技術(shù) [M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.122-136.

[4] 楊廣羽.云廣工程穗東換流站極1保護(hù)系統(tǒng)1原理圖 [Z].中南電力設(shè)計(jì)研究院，CSG/YG/EC2.351.S，2008.11.15.

[5] 王彥賓.糯扎渡工程江門換流站極1保護(hù)系統(tǒng)1原理圖 [Z] .中南電力設(shè)計(jì)研究院，CSG/YGII/EC2.351.J，2010.11.19.

Research and Improvement on Outlet Interlocking Circuit of DC Protection in Yunguang UHVDC Project

WANG Yanbin，ZHANG Shaojun，YANG Guangyu，XIAO Hongshuai
(XJ Electric Co.Ltd.，Xuchang，Henan 461000)

This paper mainly studied the“relay semi-bright”，F(xiàn)irstly，the conduction characteristics of the various relays in the outlet interlocking circuit was tested.Secondly，it was discussed whether the interlocking relays could normal block the tripping circuit and whether the outlet relays could misoperation in various situations.At last，the improvement scheme was putted forward. This study contributed to the thorough understanding the outlet interlocking circuit of DC Protection.

UHVDC；interlocking；relay semi-bright.

TM75

B

1006-7345(2014)05-0035-03

2014-06-20

王彥賓 (1976)，男，工程師，許繼電氣股份有限公司，從事高壓直流輸電系統(tǒng)成套控制保護(hù)系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì) (e-mail) xjzlbwyb＠qq.com。

張紹軍 (1979)，男，工程師，許繼電氣股份有限公司，從事高壓直流輸電系統(tǒng)直流控制保護(hù)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。

楊廣羽 (1979)，女，工程師，許繼電氣股份有限公司，從事高壓直流輸電系統(tǒng)成套控制保護(hù)系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)。