陳海永 朱志海 黃 華 徐 晟

（南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州510405）

0 引言

興安直流工程±500kV 寶安換流站在交流場(chǎng)母線一次倒閘操作過程中，由于第六串中開關(guān)最后斷路器邏輯配置錯(cuò)誤，在斷開母線側(cè)邊斷路器后，第六串中開關(guān)被判定為最后斷路器，斷開后，系統(tǒng)最后斷路器出口邏輯啟動(dòng)，閉鎖雙極。本文通過對(duì)本次故障的整個(gè)最后斷路器回路的梳理分析，找到符合實(shí)際的運(yùn)行維護(hù)策略，降低最后斷路器無出口的風(fēng)險(xiǎn)，確保了直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 最后斷路器保護(hù)簡(jiǎn)介

1.1 興安直流輸電系統(tǒng)最后斷路器保護(hù)配置

興安直流輸電系統(tǒng)的交流場(chǎng)主接線為3/2接線，每回線路通過兩條回路與母線連接。突然切除全部交流線路時(shí)，逆變器的電流將全部流入換流站內(nèi)的濾波器等無功補(bǔ)償裝置，使逆變站交流側(cè)及其他部分的電壓升高。直流線路電壓也隨交流電壓升高成比例增大，破壞逆變器的換相過程，導(dǎo)致交流母線電壓進(jìn)一步升高。發(fā)生短時(shí)過電壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的波形畸變，危及換流站中的設(shè)備絕緣。逆變站要配備最后斷路器跳閘裝置，以保證直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 最后斷路器保護(hù)配置原理

主要原理：在可能導(dǎo)致逆變器失去負(fù)荷的交流斷路器斷開之前進(jìn)行逆變器投入旁通對(duì)，閉鎖觸發(fā)脈沖，使直流系統(tǒng)停止運(yùn)行，跳開換流站所有交流濾波器并斷開交直流電氣連接，可盡量降低逆變側(cè)的過電壓幅值和持續(xù)時(shí)間，以確保直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。主要判據(jù)是換流站內(nèi)交流進(jìn)線斷路器的跳閘命令及其狀態(tài)，當(dāng)逆變側(cè)只有一條交流進(jìn)線時(shí)控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出“逆變站只有一條交流進(jìn)線”信息，提醒運(yùn)行人員注意，并開放最后斷路器跳閘裝置。

由于采用了斷路器斷開命令，在交流進(jìn)線最后一臺(tái)斷路器實(shí)際斷開之前已發(fā)出了直流系統(tǒng)緊急停運(yùn)命令。如果由于各種原因換流站沒有收到斷路器的狀態(tài)信號(hào)，并且遠(yuǎn)方斷路器已經(jīng)斷開，則該跳閘裝置的后備交流電壓保護(hù)會(huì)檢測(cè)過電壓水平，并且觸發(fā)緊急停運(yùn)，可靠地?cái)嚅_交流系統(tǒng)。

2 運(yùn)行實(shí)例分析

2.1 事件經(jīng)過

2014－05－18T00：57，按照總調(diào)調(diào)令，準(zhǔn)備將500kV#2M 母線由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)為熱備用狀態(tài)，需依次斷開500kV 5023、5033、5043、5073、5062、5052 開關(guān)，在斷開500kV 5062 開關(guān)時(shí)，興安直流雙極極控相繼發(fā)外部保護(hù)跳閘信號(hào)，雙極先后閉鎖?，F(xiàn)場(chǎng)檢查500kV 5062、5051、5052、5071、5072均在分閘位置，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)正常。雙極極控、直流保護(hù)和VBE 系統(tǒng)均未發(fā)現(xiàn)異常，檢查交流站控屏程序，發(fā)現(xiàn)5062最后斷路器邏輯有誤，導(dǎo)致5083、5023、5033、5043 斷路器分開后，交流站控誤判5062斷路器分別為極1、極2的最后斷路器；當(dāng)5062斷路器斷開后，系統(tǒng)啟動(dòng)最后斷路器跳閘ESOF雙極。

2.2 事件發(fā)生控制邏輯分析

事件發(fā)生后，檢修人員對(duì)交流站控屏程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)5062最后斷路器邏輯有誤，詳細(xì)原因分析如下：

寶安換流站“最后斷路器”判斷邏輯基于整個(gè)500kV 交流場(chǎng)開關(guān)位置的狀態(tài)，通過交流站控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。交流站控采用Simatic S5平臺(tái)，其軟件程序按照掃描周期，逐行執(zhí)行。下面以5062判斷為極1最后斷路器邏輯說明事件的原因，5062 判斷為極2最后斷路器邏輯與極1一致。

通過程序結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)交流站控中對(duì)表示5062斷路器為極1最后斷路器的標(biāo)志位（S815.3）存在重復(fù)寫入的錯(cuò)誤。如圖1所示，程序中對(duì)S815.3執(zhí)行了兩次寫入操作（圖中PB123：31表示功能塊PB123的第31段程序；“＝”操作為對(duì)S815.3的賦值操作，需對(duì)S815.3 的值進(jìn)行寫入；“A”、“O”、“AN”分別為與、或、與非操作，對(duì)S815.3的值進(jìn)行讀?。虺绦?yàn)轫樞驁?zhí)行，故程序以最后一次寫入為準(zhǔn)（PB123：38）。

圖1 5062最后斷路器程序

交流站控中PB123：38對(duì)5062為極1斷路器最后斷路器判斷的邏輯如圖2所示，該邏輯存在以下缺陷：未對(duì)第五串、第七串是否連通#1M 及#2M 進(jìn)行判斷；極1與線路連接關(guān)系錯(cuò)誤，應(yīng)為同一母線上僅極1，無線路。

經(jīng)過程序比對(duì)，該邏輯缺陷于2007年投產(chǎn)時(shí)已存在，但近年母線操作均按第一串到第八串的順序執(zhí)行，斷開5062 斷路器時(shí)，5083斷路器在合位，故未造成交流站控誤判。操作過程中，當(dāng)?shù)诙⑷?、四、八串均已斷開時(shí)，滿足5062 為最后斷路器的邏輯，5062斷開后，交流站控判最后斷路器跳閘。

2.3 事故發(fā)生時(shí)保護(hù)動(dòng)作分析

運(yùn)行人員在工作站先后斷開5023、5033、5043、5073開關(guān)，在斷開500kV 5062開關(guān)時(shí)不可選。5062開關(guān)在站控中的分閘聯(lián)鎖條件（5061∧5063）∨（5063∧＝20BF2X/ALL＿OFF）∨（5061∧（5062/LAST LINE ∨＜blocked）），經(jīng) 判 斷 后，認(rèn) 為5062開關(guān)及交流場(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)滿足聯(lián)鎖條件。因此申請(qǐng)解聯(lián)鎖斷開5062開關(guān)，在6MD 上就地解聯(lián)鎖斷開5062開關(guān)。

圖2 5062極1最后斷路器邏輯

此時(shí)5062斷路器保護(hù)接收到手動(dòng)分閘命令，同時(shí)ZJ1 繼電器勵(lì)磁，此時(shí)ZJ1接點(diǎn)閉合，與該斷路器單相或三相跳閘接點(diǎn)并聯(lián)后，使MT1繼電器勵(lì)磁。MT1的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)閉合后實(shí)現(xiàn)最后斷路器跳閘，向極控系統(tǒng)發(fā)外部跳閘命令，閉鎖對(duì)應(yīng)極。故當(dāng)5062斷路器在6MD 上就地解聯(lián)鎖斷開后，斷路器保護(hù)手動(dòng)分閘啟動(dòng)最后斷路器跳閘，通過極控系統(tǒng)閉鎖雙極。

3 總結(jié)及探討

高壓直流輸電配置最后斷路器的目的是當(dāng)逆變站與交流電網(wǎng)斷開時(shí)換流變與交流線路連接的最后一個(gè)斷路器分開。需針對(duì)換流站最后斷路器邏輯進(jìn)行修改并驗(yàn)證，在邏輯修改完成前，涉及斷路器操作時(shí)，需采取以下措施：（1）短期措施：根據(jù)目前交流站控中5061、5062邏輯，當(dāng)直流系統(tǒng)帶電運(yùn)行時(shí)禁止在第二、三、四、八串同時(shí)斷開的情況下，再操作5061、5062開關(guān)；停運(yùn)500kV#1M 或#2M 時(shí)優(yōu)先操作5061或5062開關(guān)，復(fù)電時(shí)順序相反。（2）中期措施：對(duì)寶安換流站交流站控中最后斷路器判斷邏輯進(jìn)行修改，仿真驗(yàn)證后安排現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。（3）長(zhǎng)期措施：開展高壓直流輸電系統(tǒng)逆變站特殊邏輯梳理研究，制定防范由于逆變站特殊邏輯異常導(dǎo)致直流閉鎖的措施。

在高壓直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)過多次最后斷路器出口的情況，本文根據(jù)興安直流工程中一次最后斷路器誤出口導(dǎo)致雙極閉鎖的實(shí)例，縷清了最后斷路器的出口邏輯，分析和探討了具有針對(duì)性的運(yùn)行維護(hù)策略，降低了最后斷路器回路誤出口風(fēng)險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］SIMATIC S5用戶指導(dǎo)手冊(cè)［Z］.

［2］中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司.高壓直流輸電現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)問答［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［3］中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司.高壓直流輸電系統(tǒng)設(shè)備典型故障分析［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［4］李興，陳世元，張鵬，等.高壓直流工程換流站交流開關(guān)場(chǎng)最后開關(guān)/線路保護(hù)運(yùn)行分析［J］.繼電器，2005，33（4）.