寶雞—德陽(yáng)±500 kV直流輸電工程極1運(yùn)行極2調(diào)試的安全技術(shù)措施

王茂忠，李林，種芝藝，黃杰

(1.國(guó)家電網(wǎng)公司直流建設(shè)分公司，北京市，100052;2.南京南瑞繼保電氣有限公司，南京市，211102)

0 引言

寶雞—德陽(yáng)±500 kV直流輸電工程(簡(jiǎn)稱寶德工程)是國(guó)家規(guī)劃的大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)(西北與華中直流聯(lián)網(wǎng))重點(diǎn)項(xiàng)目之一，是國(guó)家電網(wǎng)公司支援四川汶川地震災(zāi)后重建的重點(diǎn)工程。寶德工程單極額定輸送功率1500 MW，雙極額定輸送功率3000 MW;額定直流電壓±500 kV，額定直流電流3 kA。寶德工程是我國(guó)第一個(gè)自主設(shè)計(jì)、自主成套、設(shè)備完全國(guó)產(chǎn)化的常規(guī)±500 kV、3000 MW直流輸電工程。2009年12月28日寶德工程極1正式投運(yùn)，2010年3月28日極2正式投運(yùn)。寶德工程的投運(yùn)緩解了四川供電壓力，同時(shí)也為四川災(zāi)后重建提供了電力保障，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

寶德工程系統(tǒng)調(diào)試［1］參考了三峽電力直流送出工程、靈寶背靠背直流工程等的系統(tǒng)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)［2-10］和研究成果［11］，對(duì)調(diào)試過程中遇到的技術(shù)問題實(shí)施了改進(jìn)措施，為工程的順利投運(yùn)提供了保障，也為進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)直流輸電工程建設(shè)和系統(tǒng)調(diào)試工作積累了基礎(chǔ)技術(shù)資料和經(jīng)驗(yàn)。由于寶德工程按極1、極2分期投產(chǎn)，在保證極1系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，必須保證極2及雙極系統(tǒng)調(diào)試工作安全順利開展。為了按時(shí)完成調(diào)試任務(wù)，按期實(shí)現(xiàn)帶電目標(biāo)，針對(duì)極1已投入運(yùn)行、極2調(diào)試的實(shí)際情況，必須采取切實(shí)可行的措施保證極1正常運(yùn)行，否則，在極2調(diào)試期間，有可能造成極1運(yùn)行極閉鎖，最大損失單極滿負(fù)荷150萬(wàn)kW·h的電量，造成四川大面積停電。

本文重點(diǎn)對(duì)極1、極2系統(tǒng)之間的相互影響進(jìn)行全面的分析，從軟件、硬件角度提出了相應(yīng)的安全技術(shù)隔離措施。

1 2極間相互影響因素的分析

1.1 2極共用全站無(wú)功

換流器運(yùn)行時(shí)需消耗無(wú)功，無(wú)功控制根據(jù)與系統(tǒng)交換無(wú)功來(lái)投切交流濾波器或電容器，2個(gè)極的主機(jī)都可以對(duì)交流濾波器或電容器進(jìn)行控制，由控制極最終出口，如圖1所示。因此，在1極系統(tǒng)運(yùn)行另1極系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，應(yīng)封掉調(diào)試極對(duì)無(wú)功控制的出口。否則，若調(diào)試極(極2)進(jìn)行了投切濾波器，則會(huì)影響到運(yùn)行極(極1)功率傳送的穩(wěn)定性。如果多投了濾波器，交流系統(tǒng)的電壓會(huì)升高;如果切除了濾波器，極1運(yùn)行極就會(huì)發(fā)出降功率命令。雙極濾波器投切邏輯如圖1所示。

圖1 雙極濾波器投切邏輯框圖Fig.1 Logic diagram of switching of bipolar filter system

1.2 2極共用中性線區(qū)域

2個(gè)極的主機(jī)都可以對(duì)雙極區(qū)的斷路器、隔離開關(guān)進(jìn)行控制，由控制極最終出口。因此，在1極運(yùn)行另1極調(diào)試時(shí)，應(yīng)封掉調(diào)試極對(duì)雙極區(qū)斷路器、隔離開關(guān)的出口。否則，當(dāng)調(diào)試極打開或合上雙極區(qū)的斷路器、隔離開關(guān)時(shí)，會(huì)影響到運(yùn)行極(極1)的運(yùn)行;如果調(diào)試時(shí)合上了接地刀閘，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行極(極1)的接地保護(hù)動(dòng)作;如果調(diào)試時(shí)打開了直流開關(guān)，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行極(極1)的直流過壓保護(hù)動(dòng)作。雙極區(qū)開關(guān)邏輯如圖2所示。

1.3 運(yùn)行極保護(hù)采集調(diào)試極的直流電壓、電流

運(yùn)行極(極1)的直流線路行波保護(hù)采集調(diào)試極(極2)的直流線路電壓、電流來(lái)計(jì)算行波波阻抗，作為保護(hù)動(dòng)作的輸入。因此，1極運(yùn)行另1極調(diào)試時(shí)，應(yīng)斷開運(yùn)行極(極1)采集調(diào)試極(極2)的直流線路電壓的通道。如果不采取措施，調(diào)試極的直流線路電壓的突變，則會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行極(極1)的線路保護(hù)動(dòng)作，從而導(dǎo)致運(yùn)行極(極1)停運(yùn)。

圖2 雙極區(qū)開關(guān)邏輯框圖Fig.2 Logic diagram of bipolar switch

1.4 運(yùn)行極保護(hù)采集調(diào)試極的中性線電流

雙極區(qū)差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)區(qū)域如圖3中陰影區(qū)域所示。

雙極區(qū)差動(dòng)保護(hù)的差流計(jì)算公式如下:

式中:Idiff表示差流;IDNE表示中性線電流;IDNEOP表示極2中性線電流;IDEL1表示極1接地極引線電流;IDEL2表示極2接地極引線電流;IDGND表示站內(nèi)接地電流;IDME表示金屬回線電流;IANE表示中性線避雷器電流。

若調(diào)試極(極2)進(jìn)行電流互感器注流試驗(yàn)，則運(yùn)行極(極1)的雙極區(qū)差動(dòng)保護(hù)可能動(dòng)作。因此，1極運(yùn)行另1極調(diào)試時(shí)，應(yīng)斷開運(yùn)行極(極1)采集調(diào)試極(極2)的直流線路電壓的通道，如果不采取措施，調(diào)試極(極2)的中性線電流的突變，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行極(極1)的雙極區(qū)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，從而導(dǎo)致運(yùn)行極(極1)停運(yùn)。

圖3 直流場(chǎng)測(cè)點(diǎn)分布Fig.3 Measurement point distribution in DC field

2 1極運(yùn)行另1極調(diào)試的安全措施

2極間存在緊密聯(lián)系，1極運(yùn)行時(shí)，另1極的調(diào)試可能影響運(yùn)行極(極1)，因此需要做好全面的隔離措施。

2.1 硬件上的隔離

硬件上隔離主要是切斷控制回路，從而保證調(diào)試極命令不被執(zhí)行，具體如下:

(1)撥開極2雙極區(qū)接口柜所有開出端子刀片，從而斷開了極2對(duì)雙極區(qū)斷路器、隔離開關(guān)操作回路。

(2)關(guān)掉極2極控柜的極間通信光電轉(zhuǎn)換的電源，從而斷開了極2極控主機(jī)與極1極控主機(jī)之間聯(lián)系的路徑。

(3)拔掉極2極保護(hù)柜與雙極區(qū)接口柜控制局域網(wǎng)總線通信的發(fā)光纖，從而斷開了極2保護(hù)操作雙極區(qū)直流場(chǎng)斷路器、隔離開關(guān)的路徑。

(4)拔掉極2極控柜與通信接口柜控制局域網(wǎng)總線通信的發(fā)光纖，從而斷開了極2控制操作交流濾波器的路徑。

(5)拔掉極2極控柜與交流場(chǎng)測(cè)控柜控制局域網(wǎng)總線通信的發(fā)光纖，從而斷開了極2控制鎖定交流場(chǎng)開關(guān)及操作極2換流變進(jìn)線接地刀的路徑。

(6)退極2極控柜的跳閘出口壓板，從而斷開了極2控制跳交流場(chǎng)開關(guān)的路徑。

(7)退極2極保護(hù)柜的跳閘出口壓板，從而斷開了極2保護(hù)跳交流場(chǎng)開關(guān)的路徑。

(8)將極1雙極區(qū)接口柜采集極2中性線電流的通道刀片撥開，從而避免了極2中性線電流對(duì)極1的影響。

2.2 軟件上的隔離

軟件上隔離主要是通過軟件臨時(shí)置數(shù)，消除調(diào)試極對(duì)運(yùn)行的影響，具體如下:

(1)在極2極保護(hù)主機(jī)PCIB板卡程序直流場(chǎng)開關(guān)重合邏輯WNQRCL.hgf頁(yè)面上，將數(shù)據(jù)接收模塊使能信號(hào)WNQRCL_9置為0，在軟件上封掉極保護(hù)對(duì)雙極區(qū)開關(guān)的操作。極2極保護(hù)主機(jī)PCIB板卡為高性能數(shù)字信號(hào)處理(digital signal processing，DSP)板。

(2)在極2極保護(hù)主機(jī)PCIA板卡程序保護(hù)輸出給控制信號(hào)MC_OUT.hgf頁(yè)面上，將數(shù)據(jù)接收模塊使能信號(hào)MC_OUT_4置為0，在軟件上封掉極2極保護(hù)(PPR)的跳閘出口。

(3)在極2極保護(hù)主機(jī)PCIA板卡程序允許輸出邏輯PERMSEND.hgf頁(yè)面上，將數(shù)據(jù)接收模塊使能信號(hào)PERMSEND_30置為0，在軟件上封掉極2極保護(hù)(PPR)的跳閘出口。

(4)在極1、極2極保護(hù)主機(jī)PCIC板卡DSP3程序TDM輸入TDM_IN.hgf頁(yè)面和PCIC板卡DSP4程序TDM 輸入TDM_IN.hgf頁(yè)面，將相應(yīng)的極2調(diào)試期間切換開關(guān)變量置為0，從而確保在調(diào)試期間在軟件上不取極2采集的直流線路電壓、直流線路電流。

(5)在極2極控主機(jī)PCIA板卡程序極控輸出給交流站控信號(hào)ACPOUT1.hgf頁(yè)面上，將數(shù)據(jù)接收模塊使能信號(hào)ACPOUT1_43置為0，從而在軟件上斷掉了極2極控對(duì)極2換流變進(jìn)線接地刀的操作。

(6)在極2極控主機(jī)程序切換邏輯(SOL300)應(yīng)用控制極選擇邏輯ACTVBIP.hgf頁(yè)面進(jìn)行修改，從而保證極2不會(huì)升級(jí)為控制極。

(7)在極2極控主機(jī)PCIA板卡程序跳交流開關(guān)選擇TRIPSW.hgf頁(yè)面上，將數(shù)據(jù)接收模塊使能信號(hào)TASKSW_11變量置為0，在軟件上封掉跳閘出口。

當(dāng)Y≤τ時(shí)，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新速度對(duì)創(chuàng)新效益的彈性系數(shù)為θ1;當(dāng)Y＞τ時(shí)，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新速度對(duì)創(chuàng)新效益的彈性系數(shù)為θ2。如果存在多個(gè)門檻，那么應(yīng)當(dāng)引入更多的τ，不過實(shí)際實(shí)證研究中往往以雙門檻或三門檻居多，具體要進(jìn)行門檻數(shù)量檢驗(yàn)。

(8)在極2極控主機(jī)PCIA板卡程序閉鎖順序邏輯接口BSQ_IN.hgf頁(yè)面上，將數(shù)據(jù)接收模塊使能信號(hào)BSQ_IN_101變量、BSQ_IN_108變量、BSQ_IN_144變量置為0，在軟件上封掉跳閘信號(hào)。

(9)在極2極控主機(jī)PCIC板卡程序站CAN輸出STNOUT.hgf頁(yè)面上，將數(shù)據(jù)接收模塊使能信號(hào)STNOUT_4變量、STNOUT_5變量、STNOUT_6變量置為0，從而在軟件上斷掉了極2對(duì)交流場(chǎng)濾波器操作的可能。

3 結(jié)論

本文主要從寶德直流工程雙極之間的關(guān)聯(lián)因素著手進(jìn)行了認(rèn)真分析和研究，認(rèn)為全站無(wú)功控制、雙極共用中性線區(qū)域、極1保護(hù)信號(hào)的采集3個(gè)方面對(duì)極1的運(yùn)行均有影響，需要從硬件和軟件上進(jìn)行安全技術(shù)隔離。

通過采取安全技術(shù)隔離措施，在調(diào)試過程中未發(fā)生任何因極2及雙極系統(tǒng)調(diào)試造成極1閉鎖的現(xiàn)象，既保障了極2及雙極系統(tǒng)調(diào)試的安全順利進(jìn)行，也按期完成了調(diào)試任務(wù)，保障了極1的安全穩(wěn)定運(yùn)行，驗(yàn)證了所采用的安全技術(shù)隔離措施考慮充分、效果良好，能夠?yàn)榻窈髽O1、極2雙極分步調(diào)試的直流工程提供有益的參考和借鑒。

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