趙娜 王超 劉良發(fā) 李生龍

摘要：使用高壓直流這一輸電模式，不僅其輸送容量相對較大，而還具備損耗能量小以及能實現(xiàn)遠距離傳輸?shù)葍?yōu)勢，因此各國都在廣泛地使用。對于我國而言，在直流輸電工程高速發(fā)展的過程中，直流輸送容量已經(jīng)在局部地區(qū)有著較高水平，并且在我國形成了多饋入直流的輸電體系。與此同時，換流站工程也得到相應(yīng)的發(fā)展，而其在跨區(qū)電網(wǎng)中發(fā)揮著十分重要的作用。

關(guān)鍵詞：直流換流站;直流保護動作;措施

引言：在中國經(jīng)濟持續(xù)性發(fā)展的過程中，生活產(chǎn)生等諸多方面對電力需求量逐步提高，而且大容量遠距離的直流輸電項目也在增多，人們也越來越重視直流輸電系統(tǒng)的可靠程度。對于直流換流站中的直流輸電系統(tǒng)而言，其最主要的工作是進行直流保護，其能否安全穩(wěn)定地運行在一定程度上影響著直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性?；诖耍瑧?yīng)有必要分析直流換流站中直流保護動作的可靠程度，在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的改進建議。

一、直流換流站直流保護存在故障的原因分析

第一，沒有較為可靠的直流保護動作模式。文章會以我國某一直流換電站為例對這一原因進行簡要分析。該站對直流保護使用的是切換動作模式，這一模式的運作原理是：如果處在activ狀態(tài)下的子系統(tǒng)發(fā)出保護動作之后，首先是把處在standby狀態(tài)下的子系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\作狀態(tài)，之后在將之前處在運作狀態(tài)下的子系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閟ervice狀態(tài)下;要是之前處在standby狀態(tài)下的子系統(tǒng)保護也產(chǎn)生動作，那么則由直流對出口進行保護。該站于2015年7月所出現(xiàn)的故障就是因為極Ⅰ直流濾波器中的電容器高頻次切換引發(fā)不平衡保護而造成的，其結(jié)果是使得兩套控制系統(tǒng)均退出了運行狀態(tài)，從而造成直流輸電系統(tǒng)的極Ⅰ被閉鎖[1]。除此之外，因為控制系統(tǒng)和保護系統(tǒng)并不是相對獨立的，同樣也會影響到系統(tǒng)運行，也就是當切換直流保護時能夠影響直流控制系統(tǒng)的常態(tài)化運行。

第二，控制與保護功能未能實現(xiàn)相對獨立。這一原因主要發(fā)生在投運時間較早的換流站中，這樣換電站中的直流控保系統(tǒng)不能讓二者實現(xiàn)完全獨立，比如極控制保護系統(tǒng)下的第一電腦主機具有控極功能以及主導保護功能，而第二電腦主機則能對直流后備進行保護，而現(xiàn)下的直流工程都能實現(xiàn)極控制保護系統(tǒng)中的保護功能與極控功相分離，第一主機發(fā)揮控制作用，第二主機則是對直流進行保護。如果控制功能與保護功不能各自獨立，很有可能會使得流輸電系統(tǒng)在運行過程中的可靠性被大幅度降低。

第三，直流控保系統(tǒng)所用的硬件板卡過于老化。在相關(guān)規(guī)程中并未明確規(guī)定直流輸電系統(tǒng)中二次設(shè)施的運行時間，所以也就無法確定直流控保系統(tǒng)硬件板卡的更換時間;但是對于運行時間相對久遠的換流站而言，其系統(tǒng)內(nèi)部的板卡必然會存在老化問題，造成故障率大幅度升高，甚至對系統(tǒng)運行的可靠性造成嚴重影響。

二、增強直流保護動作可靠性的相關(guān)建議

第一，提高直流保護管理的標準化程度。在大批量直流工程相繼投運的過程中，不同工程與廠家實現(xiàn)直流保護的方法存在差異、缺乏規(guī)范性等問題越來越明顯，這為直流保護的維護以及管理等方面帶去了嚴峻的挑戰(zhàn)。所以，應(yīng)該規(guī)范直流保護實行技術(shù)的基本原則以及設(shè)計原則，而且要嚴格依據(jù)國調(diào)中心的相關(guān)規(guī)章進行設(shè)計，這樣在理論上能夠?qū)⑵鋭幼髀蔬M一步提高。

第二，做好故障隱患的排查與治理工作。2017年，我國某一超高壓輸變電公司對該地區(qū)的換流站可能存在的故障隱患進行排查與治理，該地區(qū)的換電站在接地極刀閘的聯(lián)鎖系統(tǒng)中存在錯誤、交流濾波器設(shè)計沒有體現(xiàn)投切邏輯等相關(guān)直流控保系統(tǒng)中的故障隱患[2]。并在此基礎(chǔ)上制定出合理的解決措施，同時也對廠家提出維護建議，通過該類措施能夠更好地降低因為系統(tǒng)故障而造成的直流被迫停止運行的概率。接下來該公司進一步確定了所使用治理隱患的技改方式，并將其申報給國網(wǎng)技改項目儲備系統(tǒng)中;在這其中發(fā)生了由于阿西布朗勃法瑞公司的相關(guān)服務(wù)人員更換，而使得隱患治理進度延緩的問題，對此該公司通過南瑞公司尋求相關(guān)的治理方案，保證在下一次的停電檢中可以完成針對所有隱患的處理工作;針對沒有處理的隱患也采取了相應(yīng)的防范舉措，而且對可能發(fā)生的事故進行具體的演練，旨在保證沒有處理的隱患是可以控制的;該公司也對設(shè)備的專項隱患開展排查工作，并且把管理機制中融入排查工作，依據(jù)排查內(nèi)容完善與補充規(guī)章制度。

第三，合理分析系統(tǒng)的運行狀態(tài)量。相關(guān)公司應(yīng)依據(jù)國網(wǎng)公司有關(guān)直流換流站設(shè)備的狀態(tài)檢修需求，做好系統(tǒng)運行狀態(tài)量的日常對比工作、每周整合工作以及月末總結(jié)分析工作等，其主要收集的狀態(tài)量為紅外測溫、光電流互感器在線監(jiān)測、主機CPU負載率等。借助認真細致巡查設(shè)備狀態(tài)、實現(xiàn)對其的在線監(jiān)測以及帶電檢測，能夠盡早發(fā)現(xiàn)及解決設(shè)備運行異常問題，進而取得有效的設(shè)備狀態(tài)量，以及對其進行狀態(tài)評價。

第三，采用三重化配置對直流進行保護。所謂的直流保護三重化，其應(yīng)是指除了直流保護裝置之外的，外部輸入回路以及輸出回路所具備的TMR配置，一般情況下采用三取二方法出口。在此種方法下，單個元件出現(xiàn)的故障只能使得單套系統(tǒng)被退出，這樣可以最大限度地避免因為不正確保護動作而造成的直流系統(tǒng)閉鎖問題。在雙重化配置下的保護系統(tǒng)所出現(xiàn)的故障中，絕大多數(shù)都是發(fā)生于在對單套保護進行采樣、判斷等過程中，而若是保護三重化配置的話，能夠完全避免出現(xiàn)保護錯誤的動作情況，而且我國的銀東直流工程在對直流進行保護時采取的就是三重化配置，自從投運以來只出現(xiàn)7次因某一元件故障而導造成套保護異常動的問題。通過直流保護三重化能夠在很大程度上增強直流系統(tǒng)在運行過程中的可靠性，所以相關(guān)工程中的直流保護使用三重化配置是十分必要的。

第四，改善輸入輸出卡板運行環(huán)境。這一點主要是戶外子系統(tǒng)的屏柜板卡進行優(yōu)化布置，能夠給室外的ETCS等相關(guān)直流控保系統(tǒng)，修筑小型保溫室等舉措優(yōu)化輸入輸出板卡的運行環(huán)境。通過該類舉措能給輸入輸出板卡打造正常運行的良好環(huán)境，經(jīng)事實證明在實行這一舉措之后，系統(tǒng)輸入輸出板卡出現(xiàn)故障的概率明顯下降。除此之外，進一步完善極控制系統(tǒng)中的自查邏輯也是十分重要的。應(yīng)該提高Peripheral Component Interconnect板卡中和數(shù)字信號處理之間連接端口通信的自檢，也能完善對控電腦主機進行保護控制的PCIF板卡的自行檢測功能[3]。在換流改變保護動作后不需要切換系統(tǒng)，對于單個元件存在故障而使得直流出現(xiàn)停運風險的問題，能夠借助添加啟動元件以及設(shè)計軟件閉鎖邏輯，能在一定程度上減少換流變保護誤動的現(xiàn)象。

結(jié)束語：總的來講，直流換流站能否讓直流保護動作具有高度可靠性，其對直流輸電系統(tǒng)運行的可靠程度發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在我國換流站建設(shè)增速的同時，我們需要在部分環(huán)節(jié)上進一步完善。基于此應(yīng)總結(jié)相關(guān)工作經(jīng)驗，特別是關(guān)于直流保護的可靠性方面，通過我國科研人員的不斷探索會使用更為先進的方法提高換流站直流保護的可靠程度。

參考文獻：

[1]黃瑤玲，王麗麗，吳萍，劉潯，戴迪. 提高直流換流站直流保護動作可靠性的措施[J]. 電子世界，2015（20）：74-75.

[2]朱韜析，汲廣，毛海鵬. 廣州換流站直流保護系統(tǒng)運行情況分析[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（21）：36-40.

[3]姚其新，張侃君，韓情濤，文博. 龍泉換流站直流控制保護系統(tǒng)運行分析[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制，2015，43（11）：142-147.