±800kV直流輸電工程換流閥控制保護(hù)接口技術(shù)研究

李生龍 趙娜 王超 劉良發(fā)

【摘 ?要】對于±800kV直流輸電工程而言，換流閥是其輸電過程中的關(guān)鍵性設(shè)備，其不僅具有整流以及逆變的主要功能，而且可以借助快速可控的特征快速操作直流輸電的啟動及停運。在換流閥的組成部分中換流閥控制設(shè)備是其核心，而設(shè)計的技術(shù)路線以及控制保護(hù)接口的實行方案是確保換流閥安全運行的重中之重。

【關(guān)鍵詞】±800kV直流輸電工程;換流閥控制保護(hù);接口技術(shù)

引言

若是在高壓直流輸電工程中實現(xiàn)換流閥的控制保護(hù)接口技術(shù)，可以處理工程實施過程中怎樣在不一樣的廠家設(shè)備之間進(jìn)行有效與穩(wěn)定連接的問題，從而進(jìn)一步增強輸電工程整體的可靠程度與實用性[1]。我國已有直流輸電工程，在其運行中證明了接口技術(shù)的有效性，這對未來的直流輸電工程而言，發(fā)揮著十分重要的借鑒作用。

一、簡述換流閥控制的工作原理

在我國±800kV或是特高壓直流工程中，主要使用的是晶閘管換流閥，此類換流閥的特點具有以下幾點：第一點是具有單向的導(dǎo)電性;第二點為其導(dǎo)通條件是正極對負(fù)極為正向電壓而且控制極上加入正向的觸發(fā)脈沖;第三個特點是關(guān)斷條件，需要經(jīng)過換流閥的電流值是零，而且在一定時間內(nèi)的換流閥電壓維持是零或者為負(fù)值?！?00kV直流輸電工程需要閥控才能對換流閥進(jìn)行控制，而且閥控能夠接收到換流器控制系統(tǒng)發(fā)出的控制脈沖，而所產(chǎn)生觸發(fā)的脈沖會被傳送到晶閘管控制的單元中，與此同時接收由晶閘管發(fā)出的回報信號，對其進(jìn)行分析，并且將這些信息反饋給直流控制保護(hù)系統(tǒng)中。TFM依據(jù)所接收的觸發(fā)脈沖而產(chǎn)生點火脈，從而對晶閘管進(jìn)行保護(hù)。

二、換流閥的主要組成部分

第一，在連接換流閥和極控系統(tǒng)之間的主要接口設(shè)備是VBE，其是直流控制保護(hù)系統(tǒng)控制與保護(hù)每個對換流閥的尤為重要的要素;第二，GU。所謂的GU其實就是一塊印制電路板，而且在換流閥的每一晶閘管級都會配備一個;第三，冷卻系統(tǒng)的泄漏監(jiān)視設(shè)備。關(guān)于冷卻系統(tǒng)泄漏監(jiān)視設(shè)備，其是一個被安置在換流閥底部而且可以自行傾倒與返回的重要設(shè)備。VBE 借助功率較大的光發(fā)射元件將光脈沖信號發(fā)送給監(jiān)視器。要是換流閥的冷卻系統(tǒng)沒有出現(xiàn)泄漏，那么其光道是十分暢通的，也使VBE上的接收設(shè)備可以接收從監(jiān)視器反饋出的信號;要是冷卻系統(tǒng)存在泄漏問題，那么冷卻液則會順著換流閥內(nèi)部的特殊溝槽進(jìn)入監(jiān)視器中，如果監(jiān)視器被冷卻液填滿，那么監(jiān)控器會自動傾倒，倒出的冷卻液可以對光通道形成阻斷。冷卻液泄露的嚴(yán)重程度在一定程度上決定著阻斷的時間與頻率。因此從泄漏監(jiān)視器所反饋出的光脈沖信號也涵蓋著該系統(tǒng)的監(jiān)視信息。而VBE則會依據(jù)所反饋的監(jiān)視信息去判斷泄漏程度，并在此基礎(chǔ)上開展報警處理。

三、換流閥控制保護(hù)接口技術(shù)分析

第一，光控制信號接口。極控系統(tǒng)和VBE之間產(chǎn)生的光控制信號主要由觸發(fā)字與熱字這兩種光信號組成。V系列的VBE和ABB公司出產(chǎn)的VBE，二者最大的區(qū)別在于其光控制信號所使用的是串行編碼，也就是十二脈動換流閥發(fā)出的觸發(fā)信號只需要借助一根光纖就可以實現(xiàn)傳送[2]。運用串行最大的優(yōu)勢時候可以使用較少的光纖，可以在有效使用屏柜內(nèi)部空間的同時，最大限度地避免因為光纖損壞而導(dǎo)致觸發(fā)異常的問題。針對十二脈沖的換流閥來講，在進(jìn)行并行觸發(fā)操作時需要 1使用到十二根光纖，但是進(jìn)行串行觸發(fā)操作時僅僅用到1根光纖即可，不難知道十二根光纖發(fā)生損壞的機(jī)率勢必比一根光纖要高。因為直流極控制設(shè)備和 VBE光信號之間具有不同的傳輸方法，這也是接口設(shè)計的難點。因為VBE受到換流閥技術(shù)路線的影響，而且和一次設(shè)備之間的關(guān)系十分緊密，對于控制保護(hù)系統(tǒng)而言，所選擇的是不同的技術(shù)路線，對此可以選擇改變光控制信號傳送這一方法，之后再將信號轉(zhuǎn)變?yōu)榇行盘栐侔l(fā)送至VBE。

所謂的觸發(fā)字，其主要指的是通過極控系統(tǒng)對換流閥所觸發(fā)的信號進(jìn)行控制。對于觸發(fā)字信號的編碼而言，其主要選擇串行歸零碼這一方式，其信號中的有效數(shù)據(jù)位為十二個，其順次代表的是換流閥所觸發(fā)的信號。而在十二脈動換流閥中也同時導(dǎo)通四個閥，所以在觸發(fā)字的同一時刻會有四個換流閥其所對應(yīng)的有效位的電平較高，其主要表示要觸這四個閥時VBE 以及觸發(fā)字能夠明確每一單閥在當(dāng)下時間能否被觸發(fā)，而且要把信息傳輸至該閥的每一個GU中。

而熱字信號也是VBE所具備的信號，串行歸零碼也是熱字所使用的。在熱字中主要包含著兩個信號，其一是極控以及直流情況對晶閘管當(dāng)下的等效結(jié)溫信息進(jìn)行計算，其二是許可VBE對換流閥的實際狀態(tài)信息進(jìn)行檢測。極控可以借助當(dāng)下直流工況對等效晶閘管中的結(jié)溫信息進(jìn)行計算，在借助熱字信號傳送給VBE，而其把此結(jié)溫信號進(jìn)行再一次解碼，之后在將其發(fā)送至電位較高的GU中，GU可以依據(jù)結(jié)溫信息實現(xiàn)對保護(hù)定值的動態(tài)化更新，例如VBO保護(hù)等。因為晶閘管的運行過程會受到結(jié)溫影響，所以將晶閘管結(jié)溫相結(jié)合能夠?qū)ζ浔Ｗo(hù)觸發(fā)閾值進(jìn)行實時調(diào)整，這在一定程度上會增強保護(hù)觸發(fā)的有效性，在最大限度確保換流閥安全的同時，能夠?qū)χ绷鬏旊娤到y(tǒng)的運行穩(wěn)定程度提供相應(yīng)的保障。在熱字中其另外的重要信息則為能夠讓VBE實現(xiàn)對流閥狀態(tài)命令的檢測，而且這一命令主要使用在換流閥的閉鎖環(huán)節(jié)中。要是換流轉(zhuǎn)變交流的進(jìn)線斷路器在閉合之前，其換流閥處在非異常的工作狀態(tài)，因此要想避免大量的無用信息上傳送到人機(jī)界面而阻礙相關(guān)人員的常規(guī)性操作，那么則要命令VBE停止對換流閥狀態(tài)的監(jiān)測。

第二，以太網(wǎng)通信接口。VBE能夠把所檢測到的換流閥以及VBE 的基本狀態(tài)信息借助以太網(wǎng)傳送到輔助系統(tǒng)中的接口工作平臺，與此同時以太網(wǎng)能夠接收到運行人員OWS控制VBE的命令。關(guān)于VBE內(nèi)部而言其較為獨立的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)有兩個，每一處理系統(tǒng)都能對換流閥以及VBE的自身狀態(tài)進(jìn)行檢測，而且能夠借助這兩個獨立的以太網(wǎng)，將信息發(fā)送至接口工作站，之后再由經(jīng)作站發(fā)送至運行人員的監(jiān)控系統(tǒng)中[3]。在VBE傳送給輔助接口屏的過程會存在以下幾種故障：其一，正常事件，這一點主要是指在系統(tǒng)運行中在常規(guī)操作以及狀態(tài)下所發(fā)生的故障事件;其二，輕微故障，主要指的是短暫的處在異常運行狀態(tài)，但不會對設(shè)備繼續(xù)運行造成影響的故障。此類情況能夠了解發(fā)出警報的原因，在恰當(dāng)?shù)臅r候維護(hù)換流閥。

結(jié)束語：總的來講，±800kV直流輸電工程的閥控技術(shù)具有路線多樣、接口繁瑣的特點，之所以要研究控制保護(hù)接口技術(shù)，是為了進(jìn)一步縮短工期，增強工程建設(shè)質(zhì)量。在制定出通用接口技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，應(yīng)借助仿真試驗對方案的合理性進(jìn)行驗證。在我國哈密—鄭州±800kV直流輸電工程已經(jīng)成功應(yīng)用該技術(shù)成果，這對于提高特高壓直流工程的換流閥控制設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化水平，對直流系統(tǒng)的可靠運行具有重十分重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊曉楠，鄭林，藍(lán)元良，彭玲，湯廣福.±660 kV直流輸電工程換流閥控制保護(hù)接口技術(shù)[J].電力建設(shè)，2011，32（07）：25-28.

[2]盧亞軍，宋勝利，肖鯤，李鳳祁.特高壓直流工程閥控通用接口技術(shù)[J].中國電力，2017，50（02）：34-39.

[3]郝長城，王華鋒，楊萬開，王斌澤，周亮.一種±800kV直流換流閥技術(shù)改進(jìn)方案及驗證[J].電力建設(shè)，2016，37（02）：112-117.

[4]王先為，張軍，楊美娟，張浩，吳金龍，姚為正.混合多端直流輸電系統(tǒng)柔直換流閥電氣應(yīng)力抑制策略研究[J].智慧電力，2018，46（08）：32-38.

[5]行鵬，胡申，胡宇，王曉強.高壓直流輸電換流閥閥基電子設(shè)備電磁兼容試驗[J].高壓電器，2018，54（08）：181-187.

（作者單位：國網(wǎng)青海省電力公司檢修公司）