李 濤，郭 帥，黃 巨,楊振東,賀 翔

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050）

0 引言

一個極的直流線路保護動作后，先將直流系統(tǒng)輸送功率降為零，待直流線路去游離時間后再自動重新啟動恢復原輸送功率[1]。直流控制系統(tǒng)為雙系統(tǒng)，在需要時工作控制系統(tǒng)切換為備用控制系統(tǒng)，備用控制系統(tǒng)切換為工作控制系統(tǒng)，作為防止保護誤動的一種手段。

1 直流系統(tǒng)再起動保護設計原理

直流線路再啟動邏輯是根據(jù)系統(tǒng)要求預先設定好的，在直流系統(tǒng)控制保護主機中由軟件頁設置，由于再啟動功能集成在直流系統(tǒng)控制保護主機中，日常巡視維護期間，應重點檢查控制保護板卡是否有異常燈亮，控制保護主機運行是否正常，仍一板卡或控制保護主機異常將會影響再啟動功能。再啟動具體的動作邏輯是針對不同的工況分成幾種情況，江陵換流站再啟動邏輯主要分為全壓狀態(tài)、降壓狀態(tài)，雙極、單極以及通信故障這幾種運行工況。

直流線路再啟動功能與交流線路的重合閘類似，目的是為了迅速切除故障后恢復正常運行。區(qū)別在于交流線路是通過開關切斷故障電流而直流是通過可控硅。當直流線路遭到雷擊、閃絡、接地等情況時，相關線路保護動作，進行再啟動功能，故障出現(xiàn)時立即將可控硅觸發(fā)角增大到90°以上，使整流器進入逆變運行[2]，促使直流線路快速放電，直流電流很快降到零，經(jīng)過較短的去游離時間之后，觸發(fā)角移到15°左右，嘗試進行再啟動。若故障消除，再啟動邏輯重新進建立直流電壓，恢復功率輸送。若電壓不能建立，說明故障依然存在，再啟動失敗，重新進行移相、去游離，執(zhí)行再啟動失敗相應的動作后果。

江陵站直流線路保護配置中線路行波保護、線路突變量保護、線路欠壓保護及線路縱差保護均啟動再啟動邏輯，其中線路行波保護、線路突變量保護除保護的采樣和計算外，幾乎沒有延時，保護動作非?？欤痪€路欠壓保護在站間通信正常時延時80 ms動作，在站間通信不正常時延時820 ms動作；線路縱差保護動作有3 100 ms延時，動作較慢。線路行波保護、線路突變量保護、線路欠壓保護、縱差保護起動后直流系統(tǒng)都可進行再起動。在雙極正常運行時，再起動可進行3次，第一次全壓起動，去游離時間150 ms，第二次全壓起動，去游離時間200 ms，并且切換控制系統(tǒng)，在計算全壓起動次數(shù)時30 s內(nèi)進行累加，30 s后將計數(shù)器清零，第三次為降壓起動，去游離時間200 ms，如果不成功將閉鎖極。

2 站間通訊

站間通訊用于傳輸控制指令、功率參數(shù)等重要信息[3]。擔負著系統(tǒng)間重要信息傳輸交換的重要任務，特別是重要的參數(shù)、能引起跳閘的信號，一定要保證信號的正確性，這就要求通訊的通道具備良好冗余性、長距離通道抗干擾性[4]，并與系統(tǒng)切換、報警功能相配合，只有滿足了這些要求才能保證信號的正確傳輸，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。直流系統(tǒng)正常運行期間，站間通訊是正常狀態(tài)。一旦站間通訊丟失，將會出現(xiàn)告警信息。站間通訊的示意圖如圖1。

圖1 江城直流站間通訊Fig.1 Jiangcheng DC station to station communication

3 站間通訊與再啟動關系

站間通訊方式不同，對應的再啟動情況也不同。直流控制保護主機根據(jù)故障前后站間通訊情況，從而正確可靠地進行再啟動邏輯動作[5]。根據(jù)站間通訊情況，分別從站間通訊正常和異常兩個方面對再啟動邏輯進行分析。

3.1 當站間通訊正常時

以單極全壓運行方式對站間通訊正常時直流線路再啟動邏輯動作過程進行分析。

當線路保護第一次動作后，發(fā)出功率回降（ORD DOWN）信號 1，緊急移相到 160°，功率回降（ORD DOWN）信號1保持150 ms去游離后系統(tǒng)進行再起動，由于直流降壓信號（RL_URED）為0，此時再啟動a角將以60°方式啟動，即500 kV全壓再啟動，計數(shù)器另外再保持該信號50 ms后返回為0，計數(shù)器計數(shù)保護動作一次，如圖2所示。

當線路保護第二次動作時，又發(fā)出功率回降（ORD DOWN）信號1，保持200 ms后進行降壓再起動，由于直流降壓信號（RL_URED）為1，此時再啟動a角將以80°方式啟動，即350 kV降壓再啟動，同樣計數(shù)器再保持該信號50 ms后返回0，計數(shù)器再計數(shù)保護動作一次，如圖4所示。

降壓邏輯中，故障極的直流降壓信號（RL_URED）進行保護性降壓（RL_PROT_URED），如圖5所示。

圖2 單極全壓第一次再啟動功率回降過程Fig.2 Unipolar normal voltage,first restart,power fall back process

圖3 單極全壓第一次再啟動邏輯Fig.3 Unipolar normal voltage,first restart logic

故障極保護性降壓后，將第二次發(fā)出降功率指令，同時經(jīng)過50 ms后計數(shù)器增長為2，如圖6所示。

當線路保護第三次動作時，直接進入跳閘邏輯，如圖8所示。

通過對站間通訊正常時單極全壓運行方式下直流線路再啟動邏輯動作過程進行分析，將站間通訊正常時各運行方式下直流再啟動保護動作過程總結(jié)如下：

（1）單極全壓運行時，保護動作邏輯：經(jīng)一次全壓500 kV啟動不成功，再進行一次降壓350 kV啟動，若仍不成功則閉鎖該極；

（2）單極降壓運行時，保護動作邏輯：經(jīng)一次降壓350 kV啟動不成功則閉鎖該極；

（3）雙極全壓運行時，保護動作邏輯：故障極經(jīng)兩次全壓500 kV啟動不成功，再進行一次降壓350 kV啟動，若仍不成功則閉鎖該極；

（4）雙極降壓運行時，保護動作邏輯：故障極經(jīng)兩次降壓350 kV啟動，若不成功則閉鎖該極；

圖4 單極全壓第二次再啟動降壓邏輯Fig.4 Unipolar normal voltage second start restart logic

圖5 單極全壓第二次再啟動保護降壓邏輯Fig.5 Unipolar normal voltage,second restart protection,buck logic

(5)一極全壓、另一極降壓運行時，保護動作邏輯：當故障極為全壓運行，則線路再啟動邏輯如雙極全壓運行時一樣經(jīng)兩次全壓500 kV啟動不成功，再進行一次降壓350 kV啟動，若仍不成功則閉鎖該極；當故障極為降壓運行，則線路再啟動邏輯如雙極降壓運行時一樣經(jīng)兩次降壓350 kV啟動，若不成功則閉鎖該極。

圖6 單極全壓第二次再啟動計數(shù)器動作過程Fig.6 Operation procedure of second times restart of normal voltage of monopole

圖7 單極全壓第二次再啟動邏輯Fig.7 Unipolar normal voltage second restart logic

3 當站間通訊異常時

當站間通訊異常時，從軟件邏輯可知：無論直流系統(tǒng)單極運行、雙極運行，正常電壓（ALL_NORM_V）均取1。當線路保護第一次動作時，將發(fā)出降功率指令，經(jīng)過50 ms延時后，計數(shù)器增長為1。故障極經(jīng)過150 ms去游離后，進行第一次再啟動。當故障極為全壓運行時，直流降壓信號（RL_URED）為0，再啟動時，將進行a角為60°的啟動，即500 kV全壓再啟動。當故障極為降壓運行時，直流降壓信號（RL_URED）為1，再啟動時，將進行a角為80°的啟動，即350 kV降壓再啟動，如圖9所示。

由于站間通訊故障，通訊正常信號（RL_TCOM_OK）為0，經(jīng)過1個非門后變?yōu)?。當故障極第二次線路保護動作時，不考慮直流降壓信號（RL_URED）的值，無論該極是全壓、降壓運行，都直接啟動跳閘邏輯，如圖11所示。

圖8 單極全壓第三次再啟動跳閘邏輯Fig.8 Unipolar normal voltage third restart trip logic

圖9 站間通訊異常第一次再啟動功率回降過程Fig.9 Abnormal communication between stations,restart power return process for the first time

圖10 站間通訊異常第一次再啟動邏輯Fig.10 Communication between stations abnormal start logic for the first time

圖11 站間通訊異常第二次再啟動降壓邏輯Fig.11 Abnormal communication between stations,restart logic again second times

通過以上分析將站間通訊異常時直流再啟動保護動作過程總結(jié)如下：直流系統(tǒng)無論是單極、雙極運行，故障極為全壓運行極，保護動作邏輯：故障極經(jīng)一次全壓500 kV啟動不成功則直接閉鎖該極；故障極為降壓運行極，保護動作邏輯：故障極經(jīng)一次降壓350 kV啟動不成功則直接閉鎖該極。

4 結(jié)語

直流線路保護再啟動選用一般原則，應結(jié)合系統(tǒng)當前運行工況及運行環(huán)境，經(jīng)過分析后選定。直流線路保護再啟動的優(yōu)點，可提高直流輸電線路運行的可靠性和能量的可用率，在各直流輸電線路中具有良好運行效果；其缺點是由于實際條件的不相同，站間通訊正常、異常將影響全壓再啟動、降壓在啟動的次數(shù)，故障出現(xiàn)后，需要針對具體動作過程做深一步分析。

圖12 站間通訊異常第二次再啟動跳閘邏輯Fig.12 Station communication abnormal,second restart trip logic

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[1]馮珮琦,劉天作,廖文鋒,等.天中特高壓直流線路再啟動邏輯分析[J].河南電力,2015,43(04)：1-5.Feng Peiqi,Liu Tianzuo,Liao Wenfeng,etal.Analysis of Tian-zhong UHV DC line protection restart[J].Henan Electric Power,2015,43(04)：1-5.

[2]趙婉君.高壓直流輸電工程技術[M].北京：中國電力出版社，2004.Zhao Wanjun.HVDC engineering technology[M].Beijing：China Electric Power Press,2004.

[3]周紅陽,劉映尚,余江,等.直流輸電系統(tǒng)再啟動功能改進措施[J].電力系統(tǒng)自動化,2008,(19)：104-107.Zhou Hongyang,Liu Yingshang,Yujiang,etal.Analysis and improvement of force retard function of HVDC transmission systems[J].Automation of Electric Power Systems,2008,(19)：104-107.

[4]艾琳,陳為化.高壓直流輸電線路保護的探討[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2004,(4)：61-63.Aileen,Chen Cheng.Discussion on line protection of HVDC transmission line[J].Power System Protection and Control,2004,(4)：61-63.

[5]束洪春,田鑫萃,董俊,等.±800 kV云廣直流輸電線路保護的仿真及分析[J].中國電機工程學報,2011,31(31)：179-188.Shu Hongchun,Tian Xin Li,Dong Jun,et al.Simulation and analyses for Yun-guang 800 kV HVDC transmission line protection system[J].Proceedings of the CSE,2011,31(31)：179-188.