李 浩，楊 勇，張 鵬，韓金濤

（1.國網山東省電力公司電力科學研究院，山東 濟南 250003；2.國網山東省電力公司檢修公司，山東 濟南 250118）

0 引言

直流輸電工程具有傳送功率大、控制性能好等優(yōu)點［1］，因此被廣泛應用于長距離送電及區(qū)域聯(lián)網中，由于其輸送功率大，所以一旦發(fā)生直流閉鎖故障，對送端電網與受端電網均造成較大的影響［2-3］，因此提高直流輸電系統(tǒng)運行可靠性直接關系到整個直流系統(tǒng)及相關交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。通過分析某換流站直流極保護及其二次回路存在的隱患，闡明保護產生誤動的原因，并針對該隱患提出改進建議。

1 直流極保護

直流極保護用于包括直流相關設備的安全穩(wěn)定運行，具體包括極母線區(qū)域、直流線路保護區(qū)域、極中性線母線保護區(qū)域以及直流濾波器保護區(qū)域［4］，直流極保護按照“三取二”邏輯配置，即當3套保護有2套保護動作時，保護動作才能出口，其保護動作行為有：1）切換到備用控制系統(tǒng)；2）移相閉鎖；3）換流器功率瞬降；4）斷開換流變交流側開關；5）閉鎖交流斷路器；6）換流器功率回降；6）極隔離；7）極平衡；8）重合直流場中性開關（neutral bus switch，以下簡稱 NBS）；9）閉合站內接地極開關（Neutural bus grounding switch，NBGS）及重合 NBGS 等［5］。

直流極保護動作后，將相關動作信號如移相閉鎖、換流器功率瞬降、極平衡等信號送至極控系統(tǒng)、極外部停機接口屏、直流站控系統(tǒng)或交流場開關失靈保護屏，執(zhí)行相關保護動作命令。

2 直流極保護二次回路

2.1 直流極保護二次回路及動作邏輯分析

圖1 極Ⅰ極保護功率回降信號出口回路

3套直流極保護裝置產生的3路功率回降信號全部送至到極保護屏A、B內的2套三取二模塊，三取二模塊出口信號經擴展隔離后，分別送至極Ⅰ的2套極控裝置和直流故障錄波屏。輸入至極控系統(tǒng)的功率回降信號經過光耦繼電器后，送入極控主機，執(zhí)行相應功率回降指令。二次回路如圖1所示。

以極Ⅰ極保護A出口回路為例，具體回路分析如下：

1）極保護 A、B、C的輸出功率回降信號經各自屏內的功率回降壓板（LP130）后，送至極Ⅰ極保護屏A三取二模塊（D43）。

2）極Ⅰ極保護屏A三取二模塊（D43）輸出的功率回降信號分別送至光耦繼電器K324A、K324B、K324C，以K324A光耦繼電器為例，該光耦繼電器輸出的功率回降信號經LP22“功率回降出口1”壓板送至極Ⅰ極控系統(tǒng)屏A內的K242光耦繼電器。

3）從K242光耦繼電器輸出的功率回降信號送至極Ⅰ極控A HCM200主機EB11板卡。當極控系統(tǒng)收到極保護跳閘信號后，如果本極控系統(tǒng)為主系統(tǒng)，則執(zhí)行本極跳閘命令；若本極系統(tǒng)為備用系統(tǒng)，則會有相關跳閘報文，但現(xiàn)場不執(zhí)行相關邏輯命令。

2.2 光耦繼電器K242

光耦繼電器是以光為媒介傳輸電信號，輸入端與輸出端完全電氣隔離，信號只能單向傳輸，某換流站采用的光耦繼電器由24 V直流供電，即當原邊輸出為110 V，副邊輸出為24 V，如圖2所示。

圖2 K242模塊原理

當保護正常運行時，極保護不動作，K242光耦模塊原邊輸入為0 V，副邊輸出為0 V，極控系統(tǒng)不執(zhí)行功率回降命令。

當極保護動作時，K242光耦模塊原邊輸入為110 V，實現(xiàn)光觸發(fā)13—14導通，副邊輸出24 V，極控系統(tǒng)接收開入IM3.1板卡內動作信號，執(zhí)行功率回降。

但如果K242光耦模塊針腳13—14故障擊穿或異常導通時，無論原邊有無輸入，副邊輸出信號到極控系統(tǒng)板卡內，如果故障的光耦模塊對應的極系統(tǒng)為主用系統(tǒng)，則執(zhí)行極功率回降。因此，極保護系統(tǒng)二次回路中存在單一元件故障引起直流閉鎖或功率異常波動的隱患，同樣K324光耦模塊故障也存在相關隱患，如表1所示，經排查有極保護有11個信號送至極控系統(tǒng)，如果其中光耦繼電器故障，也會引起直流系統(tǒng)功率波動或者跳閘等影響。

表1 直流極保護動作信號

3 改進措施及建議

外部跳閘回路可使用光纖回路傳輸，可將極保護系統(tǒng)輸出的信號轉換為光信號，再通過光纖傳送至三取二邏輯模塊，經三取二邏輯模塊判斷后，再通過光纖分別送至極控系統(tǒng)，如圖3所示。中間環(huán)節(jié)全部采用光纖傳輸，減少跳閘回路中串聯(lián)的其他繼電器，減少了故障風險，大大提高了設備運行的可靠性。

圖3 極保護與極控聯(lián)系

4 結語

通過對某換流站直流極保護二次出口回路進行分析，對其二次回路中存在的單一元件故障引起直流閉鎖及功率異常波動的隱患提出相關改進建議及措施，為在運的換流站直流極保護隱患排查提供借鑒，同時也為新建換流站的設計提供參考。