交流濾波器投入邏輯分析及建議

葉志良盧松郭衛(wèi)明

(中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局，廣東 廣州 510405)

摘要：正常運行時交流濾波器一般采用自動控制，現(xiàn)介紹了交流濾波器自動控制的投退原則及誤判投退狀態(tài)所帶來的兩大風(fēng)險；分析了實際運用的3臺交流濾波器投入狀態(tài)判據(jù)，并根據(jù)各判據(jù)特點給出了運維建議。

關(guān)鍵詞：交流濾波器；投入邏輯；自動控制；直流停運

收稿日期:2015-11-19

作者簡介：葉志良(1990—)，男，廣東廣州人，助理工程師，從事高壓直流輸電系統(tǒng)的運行維護工作。

1交流濾波器的作用

高壓直流輸電系統(tǒng)的整流器和逆變器在交直流變換過程中，會在交流側(cè)產(chǎn)生大量的諧波和消耗一定的無功功率。為保證交直流系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行，換流站需要配置一定數(shù)量的交流濾波器來濾除由換流器產(chǎn)生的交流側(cè)諧波并提供換流器所需的無功功率；此外，換流站交流母線同時也是交流系統(tǒng)的樞紐母線，需要維持電壓基本恒定，因此，在配置交流濾波器時會考慮提供一定的無功調(diào)節(jié)裕度。

2交流濾波器自動投退原則

正常運行時，無功控制為“自動控制模式”，交流濾波器自動投退。自動投退原則如下：(1) U-max/U-min：保持交流母線電壓在規(guī)定范圍之內(nèi)，用于監(jiān)視和限制穩(wěn)態(tài)交流母線電壓。(2) Abs Min Filer：絕對最小濾波器控制，是為了防止部分交流濾波器組因故被切除后造成運行中的其他交流濾波器諧波過負荷所需投入的最少濾波器組。如該條件不能滿足，為了防止交流濾波器組損壞，直流系統(tǒng)將降低輸送功率，以滿足絕對最小濾波器組條件。如果出現(xiàn)無1A+1B濾波器可用的情況，無功控制會在預(yù)先設(shè)定的時延后停運直流。(3) Min Filer：最小濾波器控制，最小濾波器容量要求，為滿足濾除諧波的要求需投入的最小濾波器組。(4) Q-control/U-control：無功交換/電壓控制，控制換流站和交流系統(tǒng)的無功交換量或交流電壓在設(shè)定的范圍內(nèi)。

以上原則優(yōu)先順序為：(1)>(2)>(3)>(4)。

根據(jù)上述自動投退原則，控制系統(tǒng)誤判交流濾波器投退狀態(tài)，主要表現(xiàn)為以下兩大風(fēng)險：(1) 當(dāng)小組濾波器在投入狀態(tài)時，控制系統(tǒng)誤判小組濾波器退出，為滿足上述原則，控制系統(tǒng)會自動投入另外一組與誤判濾波器匹配的小組濾波器，造成產(chǎn)生的無功功率快速增多，嚴重者會導(dǎo)致交流母線電壓越限。(2) 當(dāng)小組濾波器在退出狀態(tài)時，控制系統(tǒng)誤判小組濾波器投入，為滿足上述原則，控制系統(tǒng)會自動切除一組與誤判濾波器匹配的小組濾波器，此時剛切除的小組濾波器會進入放電狀態(tài)而暫時不可用，在此情況下，產(chǎn)生的無功功率會減少，濾除諧波能力下降(切除為A型或B型濾波器時)，造成電能質(zhì)量下降；若誤判條件在切除濾波器放電時間內(nèi)消失(如注流停止等)，控制系統(tǒng)將誤判為投入的濾波器組重新正確判斷為退出，此時控制系統(tǒng)會自動投入另外一組與誤判濾波器匹配的小組濾波器，若誤判前沒有有效的備用濾波器，將會導(dǎo)致產(chǎn)生的無功功率減少，若A型或B型不滿足，控制系統(tǒng)判斷不滿足絕對最小濾波器控制邏輯，會造成直流系統(tǒng)功率限制甚至快速閉鎖，對電網(wǎng)穩(wěn)定運行造成重大沖擊。

3交流濾波器投入狀態(tài)判據(jù)

交流濾波器投入狀態(tài)一般以關(guān)聯(lián)開關(guān)、刀閘、地刀的位置和開關(guān)電流互感器電流量為判據(jù)。交流濾波器主接線圖如圖1所示。

圖1　交流濾波器主接線圖

3.1邏輯判據(jù)A方案

A方案交流濾波器投入狀態(tài)邏輯判據(jù)具體為同時滿足大組濾波器ACF母線在接入狀態(tài)，小組濾波器開關(guān)Q0在合位，小組濾波器刀閘Q1在合位。具體邏輯圖如圖2所示。

圖2　A方案邏輯圖

肇慶換流站、寶安換流站、穗東換流站控制系統(tǒng)采用此方案，此方案特點為檢測條件少，邏輯簡單，但由于各檢查條件采用串聯(lián)邏輯，在小組濾波器正常運行時，任意檢查條件出錯均會直接導(dǎo)致控制系統(tǒng)對小組濾波器狀態(tài)誤判。

3.2邏輯判據(jù)B方案

B方案交流濾波器投入狀態(tài)邏輯判據(jù)具體為同時滿足大組濾波器ACF母線在接入狀態(tài)，小組濾波器開關(guān)Q0在合位，小組濾波器刀閘Q1在合位，小組濾波器開關(guān)母線側(cè)地刀Q51在分位，小組濾波器開關(guān)濾波器側(cè)地刀Q52在分位、交流濾波器母線地刀Q15在分位；或滿足小組濾波器電流互感器T1電流I大于0.5倍額定電流。具體邏輯圖如圖3所示。

圖3　B方案邏輯圖

廣州換流站、從西換流站的控制系統(tǒng)采用此方案，此方案特點為檢測一次設(shè)備的位置量較多，避免了停電檢修時操作一次設(shè)備導(dǎo)致控制系統(tǒng)誤判，同時在濾波器投入運行時增加獨立的電流判據(jù)，可保證不會因一次設(shè)備輔助接點故障而誤判退出，但是獨立的電流判據(jù)又為停電檢修注流工作埋下了巨大風(fēng)險。

3.3邏輯判據(jù)C方案

C方案交流濾波器投入狀態(tài)邏輯判據(jù)具體為滿足小組濾波器開關(guān)Q0在合位或小組濾波器電流互感器T1電流I大于0.3倍額定電流，同時還需滿足小組濾波器刀閘Q1在合位，大組濾波器ACF母線在接入狀態(tài)。具體邏輯圖如圖4所示。

圖4　C方案邏輯圖

僑鄉(xiāng)換流站控制系統(tǒng)采用此方案，此方案是在A方案的基礎(chǔ)上，增加了小組濾波器電流互感器T1電流大于整定值作為小組濾波器開關(guān)在合位的并聯(lián)條件，在濾波器投入運行時，可有效避免因開關(guān)輔助接點故障引起的濾波器狀態(tài)誤判；在單組濾波器停電檢修注流時，因還有小組濾波器刀閘Q1在合位的串聯(lián)條件，大大降低了因注流導(dǎo)致誤判的風(fēng)險。但此方案在濾波器投入運行時，對小組濾波器刀閘Q1合位的輔助接點正確性要求依然很高，小組濾波器刀閘Q1合位的輔助接點故障將會直接導(dǎo)致誤判小組濾波器退出。

4總結(jié)及建議

對比各方案對小組濾波器投入的判據(jù)(表1)，均通過小組濾波器開關(guān)、刀閘位置及大組母線狀態(tài)判斷濾波器是否投入，而B方案增加了小組濾波器電流互感器T1電流大于整定值的獨立判據(jù)，C方案以小組濾波器電流互感器T1電流大于整定值作為小組濾波器開關(guān)在合位的并聯(lián)條件。

表1　各方案判據(jù)采樣表

小組濾波器通過電流判據(jù)判斷其是否投入，可以防止運行中出現(xiàn)開關(guān)、刀閘輔助接點故障導(dǎo)致控制系統(tǒng)對濾波器的誤判，但同時為濾波器不帶電檢修帶來風(fēng)險，若對檢修狀態(tài)的濾波器加入超過定值的電流，可引起控制系統(tǒng)誤判濾波器投入運行，影響無功控制的正確性，甚至可能導(dǎo)致直流停運。

針對上述情況，提出以下運維建議：(1) 小組濾波器帶電投入的情況下，禁止解開其開關(guān)、刀閘、地刀等送交流濾波器測控的輔助接點。(2) 改善濾波器運行判別邏輯，增加“閉鎖濾波器”功能，使濾波器在停電檢修(開關(guān)刀閘分位、濾波器側(cè)地刀合位)的情況下閉鎖，防止濾波器檢修時導(dǎo)致的誤判。(3) 采用A方案站點的小組濾波器開關(guān)Q0、小組濾波器刀閘Q1，以及采用C方案站點的小組濾波器開關(guān)Q0的合位輔助接點故障將直接導(dǎo)致對小組交流濾波器的誤判，故應(yīng)做好故障率統(tǒng)計、定期維護等預(yù)控措施。(4) 對于采用B、C方案的站點，如需對小組濾波器電流互感器T1進行注流，需做好安措，斷開其送交流濾波器測控的電流回路連接線，禁止直接在交流濾波器測控裝置注流。

[參考文獻]

[1]超高壓輸電公司廣州局.從西換流站運行規(guī)程[Z]，2014.