林曙光 王成姣 羅愛江

摘要：在高壓直流輸電系統(tǒng)中，直流線路發(fā)生瞬時故障的概率較高，如果故障清除，則要求直流系統(tǒng)能重啟動并輸送功率，為此，對高壓直流線路功能及重啟過程進行闡述，介紹永富直流線路故障重啟的設置及動作后果。結(jié)合永富直流運維經(jīng)驗，實際分析永富直流線路故障情況。對運維換流站的工作具有一定的指導意義。

關(guān)鍵詞：直流線路故障重啟;故障;重啟;移相

前言

永富直流是國家能源局納入南方電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的重大電力輸送工程項目，是金沙江觀音巖電站電力送出的主要通道，送電線路起點為楚雄州永仁縣，落點在文山州富寧縣，線路全長574千米，是全國唯一一個送電端和受電端同時在一個省內(nèi)建設的高壓直流輸電項目。

直流線路保護配置中，直流線路行波保護（WFPDL）、直流線路電壓突變量保護（27du/dt）、直流線路縱聯(lián)差動保護（87DCLL）正常動作出口均是直流線路故障重啟。但保護任務有所區(qū)別，直流線路行波保護（WFPDL）、直流線路電壓突變量保護（27du/dt）保護任務均是檢測整流站和逆變站對應極平波電抗器之間的直流線路故障。但直流線路縱聯(lián)差動保護（87DCLL）的保護任務是檢測直流線路高阻接地故障。

本文詳細介紹了直流線路重啟功能的基本原理，以及分析永富直流故障重啟設置差別及動作后果，并對直流線路故障重啟時的波形進行分析。

一、直流線路重啟基本原理

直流線路中大多數(shù)的故障都是瞬時故障，與交流系統(tǒng)類似，直流架空線路的短路故障大多數(shù)是瞬時性的。在交流瞬時性故障多數(shù)由雷電引起的絕緣子表面閃絡、線路對樹枝放電、大風引起的碰線、鳥害和樹枝等物掉落在導線上以及絕緣子表面污染等原因引起，這些故障在線路保護動作斷開斷路器后，待故障點去游離，電弧熄滅，絕緣強度恢復后故障消除，線路重合閘動作成功斷路器合上后即可恢復線路送電。

與交流系統(tǒng)線路故障不同的是，直流線路故障時沒有自然的電流過零點，直流電流無法自行消除，而且直流斷路器切斷直流電流的能力十分有限，不可能通過直流斷路器來切除故障。因此必須借助直流控制系統(tǒng)的功能來解決此問題。通過一定的操作順序?qū)⒅绷骶€路上積累的能力釋放掉，使故障點的直流電流下降至0，并經(jīng)過去游離過程是絕緣恢復后使直流重新投入運行，這一過程在直流控制保護系統(tǒng)中稱為直流線路重啟。

直流線路故障重啟大致分為兩個過程，第一階段為移相過程，第二階段為重啟過程。總體作用類似于交流系統(tǒng)中的跳閘重合這一過程。以永富直流為例加以說明。當直流線路發(fā)生瞬時性故障時，直流保護檢測到故障，就會將故障信號發(fā)送到極控系統(tǒng)。極控系統(tǒng)接收到故障信號之后，設置輸入到 VDCL（低壓限流功能）的主要功能是在交直流系統(tǒng)故障時，隨著直流電壓的降低，控制系統(tǒng)減小直流電流;故障恢復之后，隨著直流電壓的升高，極控系統(tǒng)逐漸的恢復直流電流。） 的直流電壓為零。就會立即將整流器觸發(fā)器進行強制移相，極控系統(tǒng)將觸發(fā)角移相到 120 度，等待直流電流變?yōu)?。當直流電流降低到0時將角度設定到限制值，這個過程雖然類似于移相閉鎖，但控制系統(tǒng)觸發(fā)脈沖一直使能，所以極解鎖信號一直存在。直流電流變?yōu)?之后，經(jīng)過預設的去游離時間之后，整流器將移相信號清除并快速將觸發(fā)角前移。并設置直流運行電壓（標幺值1或標幺值0.8或標幺值0.7）（基準電壓為500kV），直流系統(tǒng)按設置的電壓等級自動重啟，直到直流電壓和直流電流上升到預期值。這里預設為降壓重啟的目的是為了保障故障點的絕緣及時恢復，提高直流線路重啟動的成功率。如果重啟以后直流線路故障消失，則系統(tǒng)繼續(xù)運行;如果重啟動未成功，則會根據(jù)設置的重啟動次數(shù)，延長去游離時間，再一次進行重啟動。直到到達設置的最大重啟次數(shù)，若仍然重啟失敗，控制系統(tǒng)將啟動閉鎖順序，閉鎖相應極，將直流系統(tǒng)停運。

二、永富直流直流線路重啟動功能設置與分析

正確的直流線路故障重啟功能可以保證直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，避免因永久性故障反復進行直流線路故障重啟對直流設備造成沖擊，損害。當直流線路發(fā)生故障時，在幾十ms之內(nèi)健全極可自動過負荷減少直流功率的損失。同時，控制系統(tǒng)會盡可能快得使直流線路去游離，等故障清除后重啟故障極，在幾百ms內(nèi)恢復正常運行。永富直流直流線路重啟動功能設置情況為：極1、極2均啟動直流線路重啟動功能，恢復次數(shù)設置為1次，重啟電壓為 400kV，去游離時間為400ms。

運行人員可以在后臺工作站設置直流線路故障重啟次數(shù)和每次重啟的放電時間（即去游離時間）。圖2-1中運行人員可以選擇 0至5 次重啟次數(shù)，如果選擇了 0 次則意味著退出直流線路故障重啟功能。放電時間可以在 100ms 到 500ms 之間選擇，放電時間要求 5 個時間按由小到大順序排列。此外運行人員也可以設置每次重啟時的電壓等級，如果故障前的電壓參考值大于這個設置值，則系統(tǒng)重啟后的電壓參考值會被設置為運行人員設置的值。圖1-2中的設定為直流線路故障重啟一次，重啟直流電壓±400kV，放電時間為400ms。

三、結(jié)束語

本文結(jié)合了永富直流工程運行實際情況，針對直流線路重啟動功能的基本原理和重啟動作過程進行實際分析，得出如下結(jié)論;

1、結(jié)合故障錄波圖波形曲線分析了直流特征量的變化情況，對直流故障重啟動全過程的兩個階段進行詳細的闡述和分析。

2、結(jié)合實際功能設置圖，對永富直流工程的直流線路重啟動功能的實際設定進行分析對比，目前直流線路重啟動功能在實際的運用中運行良好，遇到線路故障時能夠準確動作，并迅速恢復直流線路運行。

希望能由此幫助到在換流站工作的運維人員或希望到換流站工作的人員了解直流線路故障重啟功能在換流站中的應用。

參考文獻

[1]劉旭輝、劉濤 云南永仁至富寧±500kV直流輸變電工程極控系統(tǒng)控制保護設計規(guī)范 CSG/GYY/ED4.341.YF-0。

[2]張紹軍、李婧 云南永仁至富寧±500kV直流輸變電工程直流保護設計規(guī)范 CSG/GYY/ED4.351.YF-0。

[3]楊杰明 高壓直流設備基礎.中國電力出版社.2011。