江德明

(國(guó)網(wǎng)上海市電力公司檢修公司，上海 200063)

電子式直流互感器驅(qū)動(dòng)功率高對(duì)直流控保系統(tǒng)的影響

江德明

(國(guó)網(wǎng)上海市電力公司檢修公司，上海 200063)

電子式直流互感器是葛南直流工程南橋站中直流場(chǎng)的重要一次設(shè)備，從電子式直流互感器的結(jié)構(gòu)與原理出發(fā)，分析了電子式直流互感器激光驅(qū)動(dòng)功率高的原因，同時(shí)分析了其對(duì)直流控制保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響與后果。結(jié)合運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)電子式直流互感器測(cè)量系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)工作提出了相關(guān)建議，希望能夠?qū)窈髶Q流站運(yùn)行維護(hù)水平起到幫助作用。

換流站；電子式直流互感器；驅(qū)動(dòng)功率高

隨著遠(yuǎn)距離、大容量的高壓直流輸電在我國(guó)電網(wǎng)中起到越來(lái)越大的作用，具備各種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的電子式直流互感器(光CT)也開(kāi)始了大規(guī)模應(yīng)用。在以往的直流工程中，如三常、三廣、三滬(宜華)直流工程中廣泛采用了國(guó)外技術(shù)先進(jìn)的光CT測(cè)量系統(tǒng)。近年來(lái)國(guó)產(chǎn)光CT也迅速發(fā)展，在天廣直流及葛南直流得到良好應(yīng)用，但在運(yùn)行過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題[1]。本文對(duì)南橋站頻發(fā)的光CT激光驅(qū)動(dòng)功率高問(wèn)題進(jìn)行介紹，并對(duì)故障原因進(jìn)行分析，最后提出相應(yīng)措施。

1 異常情況

2016年7月27日13:25:27至8月29日07:38:49，南橋站OWS監(jiān)控后臺(tái)頻發(fā)“P1PPRB遠(yuǎn)端模塊6 激光功率高故障”、“P1PCPBP1 DMI 測(cè)量裝置(+1.H17)裝置閉鎖或告警”、“P2PCPBP2 DMI 測(cè)量裝置(+1.H17)裝置閉鎖或告警”告警，隨后迅速?gòu)?fù)歸?？傆?jì)348次。

運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)檢查一次設(shè)備，發(fā)現(xiàn)光CT組件工作正常；檢查二次設(shè)備，發(fā)現(xiàn)極1 DMI(直流測(cè)量)柜內(nèi)“+1.H17(啟動(dòng)B+控制B)柜電子式互感器合并單元”告警燈亮，顯示極1光CT RTU6(遠(yuǎn)端模塊)驅(qū)動(dòng)電流為814 mA，超過(guò)告警定值800 mA，其他二次設(shè)備均工作正常。

2 原理介紹

光CT主要由一次傳感器(分流器)、電阻盒、遠(yuǎn)端模塊、光纖回路和合并單元組成。一次傳感器(分流器)輸出信號(hào)通過(guò)同軸電纜連接到電阻盒，電阻盒再輸出多路信號(hào)給各個(gè)遠(yuǎn)端模塊，遠(yuǎn)端模塊完成數(shù)據(jù)采樣并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)數(shù)據(jù)光纖(ST 頭)將采樣數(shù)據(jù)發(fā)送給保護(hù)小室內(nèi)的合并單元。合并單元由激光器、驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)據(jù)處理回路等所組成。光CT系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1 極1光CT系統(tǒng)原理圖

由于遠(yuǎn)端模塊安裝在一次高壓端，其工作電源由合并單元激光器通過(guò)供能光纖( FC 頭)提供，如圖2所示。

圖2 極1光CT遠(yuǎn)端模塊供電原理圖

合并單元一方面根據(jù)遠(yuǎn)端模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的狀態(tài)信息動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)激光器輸出功率(即激光器驅(qū)動(dòng)電流)，在正常情況下，激光器驅(qū)動(dòng)電流小于650 mA(告警值為800 mA，閉鎖值為1 200 mA)。當(dāng)激光器驅(qū)動(dòng)電流大于800 mA時(shí)，合并單元發(fā)“ RTU激光器驅(qū)動(dòng)電流高”報(bào)警信號(hào)。合并單元另一方面接收并處理遠(yuǎn)端模塊下發(fā)的數(shù)據(jù)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)按規(guī)定的協(xié)議(TDM 總線)輸出供二次設(shè)備使用。合并單元與遠(yuǎn)端模塊關(guān)系圖見(jiàn)圖3。

圖3 合并單元與遠(yuǎn)端模塊關(guān)系示意圖

3 異常原因分析

合并單元激光器驅(qū)動(dòng)電流升高的主要原因具體如下：

(1)遠(yuǎn)端模塊故障

遠(yuǎn)端模塊硬件異常(如元器件故障、虛焊等)導(dǎo)致其功耗增大，合并單元需要提高激光器的輸出功率，即驅(qū)動(dòng)電流增大，直至滿足遠(yuǎn)端模塊功率需要。

(2)光纖回路異常

光纖回路包括復(fù)合絕緣子預(yù)制光纖、光纖熔接箱熔點(diǎn)、戶外鎧裝光纜、光纖配線架熔點(diǎn)和法蘭盤(pán)、戶內(nèi)軟裝光纜。當(dāng)光纖回路出現(xiàn)異常時(shí)，由于光纖回路損耗增大，遠(yuǎn)端模塊接收到的有效功率降低，合并單元需要提高激光器輸出功能，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電流升高報(bào)警。

(3)合并單元NR1125板卡異常

合并單元內(nèi)NR1125 板卡激光器異常(如激光器光纖端面輕微污染)，導(dǎo)致其輸出的有效功率降低，不能滿足遠(yuǎn)端模塊正常工作的功率需求，合并單元需要提高激光器的輸出功率，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電流升高。

4 后果分析

極1 RTU6遠(yuǎn)端模塊對(duì)應(yīng)的光CT為IdDL1。該遠(yuǎn)端模塊傳輸?shù)腎dDL1主要用于相應(yīng)的事件報(bào)警、故障錄波以及部分直流保護(hù)啟動(dòng)，涉及到的保護(hù)有：極1中性線差動(dòng)保護(hù)(NBDP)、極1極差動(dòng)保護(hù)(PDP)、雙極中性線差動(dòng)保護(hù)(BNBDP)。

一旦該遠(yuǎn)端模塊對(duì)應(yīng)的合并單元驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到1 200 mA，則對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)端模塊將停止工作。該合并單元將無(wú)法采集到對(duì)應(yīng)的IdDL1數(shù)據(jù)，相應(yīng)的保護(hù)無(wú)法啟動(dòng)，這樣就使得極1中性線差動(dòng)保護(hù)(NBDP)、極1極差動(dòng)保護(hù)(PDP)、雙極中性線差動(dòng)保護(hù)(BNBDP)無(wú)法出口跳閘，保護(hù)處于閉鎖狀態(tài)。對(duì)應(yīng)的極1 PPRB、極1 PCPB報(bào)嚴(yán)重故障，導(dǎo)致極1單保護(hù)、單控制系統(tǒng)運(yùn)行,直流控制保護(hù)系統(tǒng)可靠性下降。

P1PPRB主機(jī)的PCIB板卡DSP5采集的IdDL_IN主要用于了三個(gè)直流保護(hù)的啟動(dòng)判斷，即NBDP、PDP、BNBDP。

(1)IDF_NBUS用于極1中性線差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)，判據(jù)為：

IDF_NBUS=IdDC_IN+If1D_IN+If2D_IN-IdDL_IN，

(IdDC_IN為換流閥靠近中性線側(cè)電流，If1D_IN、If2D_IN為直流濾波器的穿越電流)

(2)IDIF_NCP用于雙極中性線差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)，判據(jù)為：

IDIF_NCP= IdDL_IN-(IEE1+IEE2)-IdYL_OP_IN-IdDL_OP_IN

(IEE1、IEE2為接地極電流，IdYL_OP為另一極線路電流，IdDL_OP_IN為另一極中性線電流)

IDF_NBUS、IDIF_NCP和IDIF_DCY分別用于了中性線差動(dòng)保護(hù)、雙極中性線差動(dòng)保護(hù)、極差動(dòng)保護(hù)的啟動(dòng)邏輯判據(jù)，三個(gè)量決定了相應(yīng)三個(gè)保護(hù)的啟動(dòng)。

如果遠(yuǎn)端模塊6的相應(yīng)回路故障，光纖通道關(guān)斷，NBDP_QD、DCYDP_QD、BPELD_QD會(huì)變?yōu)?，這會(huì)直接影響三個(gè)保護(hù)的啟動(dòng)。NBDP_QD如果變?yōu)?，將會(huì)使得中性線差動(dòng)保護(hù)無(wú)法動(dòng)作跳閘。PDP_QD如果變?yōu)?，將會(huì)使得極差動(dòng)保護(hù)無(wú)法動(dòng)作跳閘。BNBDP_QD如果變?yōu)?，將會(huì)使得雙極中性線差動(dòng)保護(hù)無(wú)法請(qǐng)求移相重啟，無(wú)法動(dòng)作跳閘、無(wú)法使得雙極平衡命令發(fā)出。

當(dāng)遠(yuǎn)端模塊關(guān)閉時(shí)，對(duì)應(yīng)的光纖通道關(guān)斷，這時(shí)P1PCP、P2PCP、P1PPR均可以對(duì)該閉鎖信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視。該遠(yuǎn)端模塊關(guān)閉時(shí)直接影響了通往P1PCPB、P1PPRB主機(jī)相應(yīng)DSP的采樣，TDM總線會(huì)出現(xiàn)異常。當(dāng)IdDL1的遠(yuǎn)端模塊激光器關(guān)閉后，R6(RTU6)不可用，被極1保護(hù)主機(jī)PPRB檢測(cè)到后，DMI_SUP_OK2變?yōu)?，這樣使得保護(hù)主機(jī)的DC_MEAS_FLT信號(hào)變?yōu)?。DC_MEASURE_OK信號(hào)變?yōu)?，使得保護(hù)主機(jī)PPR立即發(fā)出嚴(yán)重故障告警，同時(shí)SEVERE_OK1信號(hào)變?yōu)?。當(dāng)保護(hù)主機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，HD_OK變?yōu)?，從而使得保護(hù)出口使能信號(hào)失效，即PR_OUT_ENABLE變?yōu)?，保護(hù)動(dòng)作矩陣的出口均被閉鎖，即該套直流保護(hù)主機(jī)的所有直流保護(hù)不跳閘出口。同樣，控制主機(jī)PCP也會(huì)檢測(cè)到嚴(yán)重故障，同時(shí)會(huì)切換系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

極1 光CT頻發(fā)“激光功率高故障”告警，說(shuō)明整個(gè)回路包括激光器、驅(qū)動(dòng)電路、傳輸光纖、遠(yuǎn)端模塊存在工況異常點(diǎn)，一旦激光功率過(guò)高，相應(yīng)的遠(yuǎn)端模塊將停止工作，導(dǎo)致直流控制保護(hù)系統(tǒng)單保護(hù)、單系統(tǒng)運(yùn)行，增大了直流工程停電的可能性，因此必須對(duì)整個(gè)回路進(jìn)行檢測(cè)。

由于極1 IdDL1參與雙極中性線差動(dòng)保護(hù)，這將給帶電檢查和元器件更換帶來(lái)一定的危險(xiǎn)性，建議直流雙極停電處理。

[1] 凌 云.三滬直流工程光電流互感器故障檢查及處理[J].華中電力, 2009, 22(2): 70-73.

LING Yun. The optical ct fault checking and processing in 3gs hvdc system[J].Central China Electric Power, 2009, 22(2): 70-73.

(本文編輯：趙艷粉)

Influence of Electronic DC Transformer High Driving Power on DC Control & Protection System

JIANG De-ming

(State Grid Inspection & Maintenance Company, SMEPC, Shanghai 200063, China)

Electronic DC transformer is an important primary equipment in Nanqiao Station DC field of Genan DC Project. Starting from the structure and principle of electronic DC transformer, this paper analyzes the reasons of high laser driving power of electronic DC transformer, as well as its impacts on the DC control and protection system. Combined with operation and maintenance experience, it proposes some suggestions for the electronic DC transformer measurement syste operation and maintenance, with a view to helping improve the operation and maintenance of converter stations.

converter station; electronic DC transformer; high driving power

10.11973/dlyny201606025

江德明(1982)，男，碩士，工程師，從事變電運(yùn)維管理工作。

TM45;TM721.1

B

2095-1256(2016)06-0780-03

2016-09-11