李安生

（中國電力技術(shù)裝備有限公司，北京 100052）

0 引 言

雖然我國電力經(jīng)過了多年發(fā)展，在很多方面都取得了較大進(jìn)步，但是還存在電力需求和能源分布不對稱的問題。這就造成了用電需求增長和電網(wǎng)輸電能力之間的矛盾，也就推動了較強(qiáng)輸電能力的直流輸電工程快速發(fā)展。對于長距離的直流輸電工程，一般會采取雙極架空線方式，這些線路往往分布在地理?xiàng)l件復(fù)雜的區(qū)域，常常會遭受到山火以及雷擊等影響，直流線路故障已經(jīng)成為了最常見的故障之一。所以針對此方面問題需要采用直流線路故障重啟動控制策略，能夠有效降低單極停運(yùn)率，進(jìn)一步提升直流輸電工程運(yùn)行的可靠性。本文主要闡述直流線路故障重啟動策略，同時針對極控系統(tǒng)站間通信故障情況下無法閉鎖直流系統(tǒng)的問題提出相應(yīng)的改進(jìn)對策，能夠有效提升直流線路故障重啟動控制策略的可靠性。

1 直流線路故障重啟動策略

1.1 直流線路故障重啟動基本原理介紹

具體應(yīng)用過程中，一旦直流線路發(fā)生某種故障，那么系統(tǒng)的保護(hù)部分就能夠判定故障情況，同時能夠形成重啟動信號并發(fā)送給極控系統(tǒng)。極控系統(tǒng)接收到信號后，會根據(jù)事先設(shè)定的指標(biāo)進(jìn)行重啟動控制?？梢酝ㄟ^多次重啟動來降低直流故障影響，指導(dǎo)故障完全消除。如果系統(tǒng)可以通過有效的重啟動消除直流線路故障，并且重啟之后的直流電壓滿足具體運(yùn)行要求，就說明系統(tǒng)通過重啟動方式能夠恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)；如果在超出重啟動限定次數(shù)的情況下還是沒有恢復(fù)直流線路的正常運(yùn)行，就說明系統(tǒng)重啟動無效，這時為了確保整個系統(tǒng)的安全性就會啟動閉鎖控制，使得整個系統(tǒng)無法有效運(yùn)行。

1.2 直流線路故障重啟動參數(shù)設(shè)定

具體參數(shù)設(shè)定如表1 所示。

表1 直流線路故障重啟動參數(shù)設(shè)定

第一，相關(guān)運(yùn)行人員可以通過OWS 實(shí)施直流線路故障重啟動次數(shù)設(shè)定，需要注意的是，在重啟次數(shù)設(shè)定時需要對整流站以及逆變站分別實(shí)施。

第二，相關(guān)運(yùn)行人員可以通過OWS 實(shí)施直流線路故障重啟動后直流電壓等級的設(shè)定，需要注意的是，在重啟動后直流電壓等級的設(shè)定時需要對整流站以及逆變站分別實(shí)施；要保證站層控制整流站跟隨逆變站。要確保直流電壓等級按照第1 次到第5 次的順序進(jìn)行排列，并且確保每一個設(shè)定值需要在額定電壓的100%、80%以及70%三種電壓等級中進(jìn)行選擇。

第三，直流線路故障重啟動去游離時間設(shè)定。此方面的參數(shù)主要是通過運(yùn)行人員在OWS 進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定過程中要確保站間通信故障時蒸餾站和逆變站的獨(dú)立設(shè)定；要保證站層控制整流站跟隨逆變站。要確保直流電壓等級按照第1 次到第5 次的順序進(jìn)行排列，并且確保每一次的設(shè)定范圍控制在100～500 ms。

1.3 直流線路故障重啟動順序控制

一旦直流線路發(fā)生某種故障，那么系統(tǒng)的保護(hù)部分就能夠判定故障情況，同時能夠形成重啟動信號并發(fā)送給極控系統(tǒng)。極控系統(tǒng)接收到信號后，會根據(jù)事先設(shè)定的指標(biāo)進(jìn)行重啟動控制[1]。一般直流線路故障重啟動的控制要重點(diǎn)關(guān)注如下四方面內(nèi)容。

第一，直流線路故障檢測階段。故障檢測主要是通過直流保護(hù)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，一旦直流線路發(fā)生故障，保護(hù)系統(tǒng)就會利用圖1所示的各種保護(hù)方式實(shí)施檢測，能夠形成直流線路故障重啟動脈沖信號，同時將其信號并發(fā)送給極控系統(tǒng)。

圖1 直流系統(tǒng)保護(hù)方式

第二，直流系統(tǒng)移相階段的有效控制。極控系統(tǒng)接收到故障重啟動脈沖信號后就要實(shí)施直流線路故障重啟動次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，同時在一定時間（約5 s）后對于啟動次數(shù)進(jìn)行歸零，重新進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)會強(qiáng)行進(jìn)行移相，首先觸發(fā)角會移相到120°并維持，只有在實(shí)際電流小于3%額定電流，同時持續(xù)時間在50 ms 之后觸發(fā)角會向160°移相并維持，直到去游離時間結(jié)束為止。

第三，直流線路去游離階段控制。此階段也是通過極控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，主要是以直流線路物理特性作為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)定，從極控系統(tǒng)強(qiáng)制移相開始就計(jì)算直流線路的去游離時間（放電時間），這個階段無論是電壓還是電流都非常?。ㄚ呌诹悖?，此種情況下一旦去除掉了線路中的故障，直流線路就可以很快形成較好的絕緣性能。在此過程中，為了避免發(fā)生整個直流系統(tǒng)閉鎖的情況，直流保護(hù)系統(tǒng)會將低電壓保護(hù)功能關(guān)閉。

第四，直流系統(tǒng)再啟動階段控制。直流系統(tǒng)再啟

動階段控制主要是利用極控系統(tǒng)來進(jìn)行的，在放電時間結(jié)束后整流站就會將強(qiáng)制移相信號解除，然后整個系統(tǒng)的電壓以及電流都會逐漸恢復(fù)。然后對直流線路故障情況進(jìn)行判定，若是之后限定時間（一般為75 ms） 內(nèi)直流電壓實(shí)際值大于20%額定電壓，就可判定直流線路中的故障已經(jīng)排除，實(shí)現(xiàn)了有效的故障重啟動作，可以保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行；若是之后限定時間（一般為75 ms）內(nèi)直流電壓實(shí)際值小于20%額定電壓，就可判定直流線路故障仍然存在，那么就要重復(fù)上述過程實(shí)現(xiàn)再次的重啟動。經(jīng)過多次重啟后（事先設(shè)定的限定次數(shù)）還是無法成功，就可以判定其為永久性故障。這就說明該直流線路始終處在故障狀態(tài)，那么極控系統(tǒng)會發(fā)出信號完成閉鎖，并且逆變站會通過極控站間通信來得到閉鎖控制指令并執(zhí)行相應(yīng)控制。

2 直流線路故障重啟動策略改進(jìn)

2.1 直流線路故障情況

若是兩站極控系統(tǒng)通信發(fā)生故障，那么即便是保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出了直流線路故障重啟動指令，極控系統(tǒng)也無法進(jìn)行閉鎖而觸發(fā)脈沖，不能實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)的閉鎖順序控制，這就需要通過人工啟動的方式緊急停機(jī)才可以使得逆變站系統(tǒng)停止運(yùn)行，此種情況是不合理的。

對于此問題采取相應(yīng)的改進(jìn)對策為：在確保原有控制邏輯（整流站執(zhí)行直流線路故障重啟動失敗閉鎖直流系統(tǒng)邏輯）的同時再增加閉鎖逆變站直流系統(tǒng)邏輯[2]。通過此種設(shè)置方式可以保證逆變站在極控系統(tǒng)站間通信故障的情況下，直流線路故障重啟動統(tǒng)計(jì)次數(shù)大于運(yùn)行人員的設(shè)定次數(shù)。圖2 為直流線路故障重啟動改進(jìn)對策邏輯框圖。

2.2 試驗(yàn)驗(yàn)證情況

為了驗(yàn)證極控系統(tǒng)直流線路故障重啟動控制策略改進(jìn)的效果，基于RTDS 建立起直流工程仿真系統(tǒng)，進(jìn)行整流站極1 引線接地故障的模擬[4]。兩站極控系統(tǒng)站間通信故障相應(yīng)參數(shù)設(shè)定如表2 所示。

試驗(yàn)的具體操作為：極控系統(tǒng)實(shí)施直流線路故障重啟動控制的同時閉鎖極保護(hù)直流低電壓保護(hù)功能，這樣就會使得直流電壓、直流電流等漸漸下降；在此過程中對于直流線路故障進(jìn)行重啟，但是進(jìn)行了3 次重啟后直流電壓并沒有恢復(fù)（仍然小于20%額定電壓），還需要進(jìn)行再一次重啟動。此種情況下直流線路故障重啟動統(tǒng)計(jì)次數(shù)會超過事先設(shè)定的直流線路故障重啟動次數(shù)，這種情況下進(jìn)行閉鎖觸發(fā)脈沖能夠?qū)崿F(xiàn)直流系統(tǒng)閉鎖順序控制[3]。

圖2 直流線路故障重啟動改進(jìn)邏輯圖

表2 相應(yīng)參數(shù)設(shè)定

通過此方面的試驗(yàn)?zāi)軌虻弥?，改進(jìn)之后的直流線路故障重啟動控制策略可以在發(fā)生通信故障情況下確保實(shí)現(xiàn)直流系統(tǒng)的閉鎖，從而實(shí)現(xiàn)對直流線路故障重啟動策略的優(yōu)化。

3 結(jié) 論

本文主要分析了直流線路故障重啟動策略，包括直流線路故障重啟動基本原理、直流線路故障重啟動參數(shù)設(shè)定、直流線路故障重啟動順序控制等方面的內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上提出了直流線路故障重啟動策略改進(jìn)方式，同時利用試驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)后的有效性。通過本文的介紹能夠?qū)︻愃浦绷鞴こ叹哂邢鄳?yīng)的參考和借鑒意義。