直流融冰兼SVC裝置閥組檢修作業方法研究

曾智翔，王貴山，何學敏，袁新星

(1.中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司柳州局，廣西 柳州 545006;2.武漢科迪奧電力科技有限公司，湖北 武漢 430223)

1 引言

鑒于輸電線路覆冰的重大危害性，采取機械除冰、熱力融冰等多種措施進行輸電線路融冰已成為保證電網安全穩定、提高供電可靠性的重要方法和手段。其中，直流融冰技術具有實現簡單、通用性強、適用性廣、融冰效果好等特點，被廣泛應用于輸電線路融冰作業中。我局500kV桂林變電站直流融冰兼SVC裝置已多次應用于融冰作業，取得了較為顯著的效果。但是，該裝置技術先進、系統集成度較高、關鍵零部件檢修缺乏相關標準，導致檢修工作進展緩慢，影響了設備的可使用率，因此，開展直流融冰兼SVC裝置關鍵部件檢修作業方法研究具有重要意義。

2 直流融冰兼SVC裝置簡介

直流融冰兼SVC裝置同時具有直流融冰和動態無功補償功能(SVC)，通過直流融冰兼SVC裝置的后臺操作相應的轉換刀閘實現融冰回路與SVC功能的切換。

直流融冰裝置一般采用兩臺整流變壓器帶12脈動換流器方式，利用直流短路電流在導線電阻中產生熱量使覆冰融化。采用可控整流方式可實現零起升壓和升流，對系統沖擊小;配置自動控制和保護設備，通過對晶閘管閥組觸發角的控制，結合現場的線路類型、覆冰狀況、氣象條件等因素，控制直流融冰電流，以達到線路穩定的最佳融冰溫度，適用于不同長度、不同類型線路。

SVC是一個動態的無功源，在換流變閥側加裝一組電抗器與閥形成閥控電抗器TCR與濾波電容組成TCR型SVC，平衡系統無功，起到平抑系統電壓、提高功率因數的作用。

3 直流融冰兼SVC裝置閥組檢修作業方法研究

3.1 晶閘管檢修作業

晶閘管是直流融冰兼SVC裝置晶閘管整流器(兼TCR閥組)的重要組成部分。在融冰模式下，晶閘管作為整流器使用;在SVC模式下，作為TCR閥組使用，TCR閥組通過控制晶閘管的導通角可改變電抗器支路的電流。當直流融冰兼SVC裝置晶閘管發生故障的時候，后臺監控系統將會自動發出故障報警信號，自動顯示發生故障的晶閘管的位置及編號，已經損壞的晶閘管元件，通常情況下，其陽極和陰極之間總是處于導通狀態;而未發生故障的晶閘管元件，若其門極未得到觸發信號，兩極之間的電阻應大于100kΩ。根據上述故障狀態可制訂如圖1所示的檢修作業流程。

圖1 晶閘管檢修作業流程

3.2 晶閘管控制單元檢修作業

晶閘管控制單元(TCU)是直流融冰兼SVC裝置閥組的核心控制部件，基于光電觸發控制技術設計，其主要具備如下基本功能:(1)接受后臺監控系統命令，觸發晶閘管;(2)實現晶閘管過電壓保護;(3)監視晶閘管的狀態，并回送相應的光脈沖信號IP;(4)具備保護性觸發功能;(5)具備反向恢復保護功能。

當TCU發生故障的時候，系統施加觸發脈沖后，晶閘管無法導通，致使送往晶閘管的觸發信號無法正常發出或者觸發信號丟失，后臺監控上閥控制單元(VCU)指示燈不能正確顯示，系統將會自動發出故障報警信號，自動顯示發生故障的TCU位置及編號。TCU檢修作業流程如圖2所示。

3.3 阻尼電阻檢修作業

直流融冰兼SVC裝置閥組中的阻尼電阻為直接水冷電阻，當其發生故障的時候，后臺監控系統將會自動發出故障報警信號，自動顯示發生故障的阻尼電阻的位置及編號。此時，檢查阻尼電阻表面是否存在損傷、變形等情況，通常情況下，損壞的阻尼電阻元件電阻都會發生很大的變化或者表面會燒黑、漏水，一個正常的阻尼電阻元件阻值在40Ω左右，如果該阻尼電阻阻值是無窮大，那證明該阻尼電阻已經燒壞，或者該阻尼電阻已經漏水，說明該阻尼電阻也已經無法使用了。阻尼電阻檢修作業基本流程圖如圖3所示。

圖2 TCU檢修作業流程

圖3 阻尼電阻基本檢修流程

3.4 阻尼電容器檢修作業

阻尼電容器采用圓形外殼密封結構，主要用于閥組晶閘管阻尼回路中，作為晶閘管元件開斷過電壓震蕩的阻尼。當阻尼電容器發生故障的時候，后臺監控系統將會自動發出故障報警信號，自動顯示發生故障的阻尼電容器的位置及編號。已經損壞的阻尼電容，通常情況下都會表面鼓起或者表面破裂，且電容的容值會發生較大改變，用電容表來測試其實際容值會跟其設計容值相差超過±2%。根據故障特征，對阻尼電容器進行檢修作業的流程如圖4所示。

圖4 阻尼電容器基本檢修流程

4 直流融冰兼SVC裝置閥組檢修作業仿真系統研究

為了進一步提升直流融冰兼SVC裝置閥組檢修作業培訓效果，提高作業人員的作業技能，采用虛擬現實技術，以形象直觀的方式展現標準作業方法，以虛擬互動的形式模擬檢修作業實操過程，使作業人員掌握直流融冰兼SVC裝置閥組檢修作業方法，我們研究開發了冰兼SVC裝置閥組檢修作業仿真系統。

(1)底層設計

整個系統的底層平臺基于Quest3D平臺開發包。采用成熟的開放源代碼，搭建起層次清晰、性能穩定的系統架構，并通過層與層之間的松散耦合，增加代碼重用率，提高開發效率，保證了業務的擴展性。

(2)軟件功能設計

仿真操作功能基于標準化作業方法設計，模擬直流融冰兼SVC裝置閥組檢修作業典型項目中的真實環境、操作流程、作業方法，可對晶閘管、晶閘管控制單元(TCU)、阻尼電阻、阻尼電容器等典型檢修作業項目進行仿真操作，對檢修作業工況進行三維展示，并對重點操作環節進行細致演示，仿真效果真實直觀，培訓學員可通過鼠標、鍵盤燈虛擬外設與虛擬環境發生交互，操作虛擬電工完成整個檢修作業的各個環節，并可利用虛擬環境提供的視覺、聽覺反饋，獲得到幾近真實的虛擬培訓感受。

(3)軟件支撐平臺

軟件開發用到了如下開發軟件:VC++6.0、Quest3D、3Dmax8.0。其中，VC++是開發程序非常常用的軟件，具有穩定性好，完全支持面向對象編程的特點;Quest3d是虛擬現實基礎開發平臺，與其類似的軟件有OGRE和VIRtools。和OGRE相比，Quest3d具有開發速度快、應用程序穩定的優勢;與VIRtools相比，Quest3d具有開發成本低、周期更短優勢。

(4)軟件設計

軟件設計主要包括檢修作業中的模型與場景設計、建模，動畫制作及程序設計等。

圖5 作業場景及設備人物模型

(5)典型作業項目開發

針對第2章所述的作業流程，開發典型作業項目，展示其標準化仿真作業流程。

(6)仿真動畫錄制

利用FRAPS V3.3.9軟件對直流融冰兼SVC裝置閥組檢修仿真系統進行視頻錄制，形成閥組檢修作業視頻，涵蓋晶閘管、晶閘管控制單元(TCU)、阻尼電阻、阻尼電容器等檢修作業過程，仿真系統界面如圖6所示。

圖6 仿真系統界面

5 結束語

直流融冰兼SVC裝置在融冰抗冰及提高系統輸電能力中發揮了越來越大的作用，針對直流融冰兼SVC裝置的檢修工作的緊迫性也日益凸顯。文章對直流融冰兼SVC裝置進行了介紹，針對晶閘管、晶閘管控制單元、阻尼電阻及阻尼電容器檢修作業編制了標準化作業流程，并直流融冰兼SVC裝置閥組檢修作業仿真系統設計進行了概述，對提高檢修作業技能水平具有一定的實際應用價值。

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