高壓直流輸電系統開路試驗時出現“閥控故障”告警原因分析

李積芳，潘春燕國網西藏電力有限公司檢修公司，西藏拉薩　850000

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高壓直流輸電系統開路試驗時出現“閥控故障”告警原因分析

李積芳，潘春燕
國網西藏電力有限公司檢修公司，西藏拉薩850000

摘要拉薩換流站在年度檢修結束恢復送電過程中，需要進行開路試驗（OLT試驗），在試驗過程中電壓由400kV下降至100kV過程中后臺經常會報閥控緊急故障，此告警一次存在于拉薩站，本文通過對這一現象進行分析，并提出處理措施，解決OLT試驗不成功的問題，提高OLT試驗的效果。

關鍵詞0LT；PCP；閥控；晶閘管

OLT試驗（開路試驗OPEN LINE TEST）的目的是為檢測直流輸電系統一次設備的絕緣情況及極控制系統部分二次設備動作的正確性，換流站直流設備或線路在檢修或故障后，相應極應進行不帶線路或帶線路開路試驗。

1　概況

拉薩換流站在做OLT試驗過程中，直流系統電壓由400kV下降至100kV左右時，后臺監控系統檢測到P2PCPA主機“系統緊急故障”“閥控單元接口故障”“VCU故障”等緊急故障告警信息，同時P2PCPA出現一系列“丟脈沖”等嚴重故障告警信息，系統會發生切換，切換故障未消除會引起跳閘。對VCU系統斷電重啟后，故障會復歸。

2　在做OLT試驗中出現“閥控單元故障”等警告

在OLT試驗過程中，由于閥內各晶閘管電壓動態分布的不均勻性，晶閘管工作在一個不穩定的狀態，一個周期內換流閥多次產生IP指示脈沖，同時VCU也多次產生FP觸發脈沖，即晶閘管被觸發導通后由于電流斷續又立刻關斷而再次承受正向電壓，此時VCU又發出FP觸發脈沖（短脈沖觸發控制）。當前周波內連續觸發會引起TCU的取能放電電容耗盡，導致指示脈沖IP消失，FP也隨之不再產生，直到下一個周波重新開始。在這個重復觸發關斷的過程中，THM在發出FP觸發脈沖后又收到了IP指示脈沖，因此，VCU便檢測出了某晶閘管級發出了保護性保護觸發動作信號。

根據上述分析，在進行OLT試驗時，由于電流斷續，VCU對TCU返回的IP信號判斷邏輯會出現異常，系統誤判為出現保護性觸發。當出現故障的晶閘管個數超過冗余等級時，VCU會封鎖FP信號，從而造成“閥控單元接口故障”和“VCU故障”，并且發“閥跳閘”命令到極控系統。當極控PCP發出的CP脈沖在有效期間100us內，收不到閥控反饋的FP信號，則判斷閥未觸發，從而報出相應的閥“丟失脈沖”告警。下圖所示是PCP檢測NF_FF的邏輯時序圖。

圖1　閥未觸發及誤觸發時序圖

圖中，CP是直流控制系統產生的控制脈沖，經調制后發送給VCU，其高電平為120°，低電平為240°。FPIN為VCU返回給PCP的反饋脈沖，在閥未解鎖時，其為1.25M的高頻調制信號。當閥解鎖后，每次VCU向TCU發出點火脈沖的同時，會在1.25M高頻脈沖中疊加一個16us的寬脈沖，返回給PCP。PCP對VCU返回的FPIN信號進行解調，得到FP信號，PCP以此信號作為判斷NF和FF的判據。當FP信號在CP的上跳沿后100us內被檢測到時，PCP認為這是正常的點火成功。如圖中FP的第一個脈沖所示。在CP下跳沿之后10us時刻， PCP啟動FF（誤觸發）檢測邏輯。在CP下跳沿后10us至下一個CP來到之前，如果收到FP信號，則認為發生了誤觸發。如圖中FP的第二個脈沖所示。在下個CP的上跳沿，FF被置1。在青藏工程OLT試驗中，10us被臨時修改為200us。在CP上跳沿時刻，PCP啟動NF（未觸發）檢測邏輯。在CP上跳沿后的100us時間內，如果收不到FP信號，則認為發生了未觸發。如圖中FP的第三個脈沖，發生在CP上跳沿的100us以外，此時，NF被置1。

3　保護性觸發

保護性觸發PF是指可控硅承受過電壓（即UPF〉6.8V）后，而還沒有被觸發導通，TCU利用本身的保護觸發功能及時觸發可控硅使其導通，避免晶閘管承受過電壓被擊穿。同時，會有一個PF指示信號返回到THM，當保護性觸發晶閘管的數量超過定值時，VCU會發出“閉鎖請求”信號，由極控制系統執行閉鎖指令。

不論任何原因，如果某個晶閘管不能得到FP閥的觸發信號，當閥中其他晶閘管被觸發造成這個晶閘管電壓上升，當電壓超過預先設定的值時，晶閘管控制單元發出一個內部門極觸發脈沖，保護晶閘管。

南瑞極控系統與許繼閥控系統連接方式是一一對應的關系，并且A系統與B系統相互獨立，VCU將晶閘管的運行狀態只反映給對應的系統，再由PCP控制系統進行邏輯判斷再切換系統，在只有一個系統出口的時候不會閉鎖極，當兩個系統同時有故障時會執行閉鎖指令。以A系統為例分析。用筆記本就地連接可控硅監視單元THM裝置讀取事件，從事件信息中可以看出，VCU閥控A系統檢測到311個晶閘管發生保護性觸發。當單閥發生保護性觸發的可控硅數量超過8個時，會引起閥控系統緊急故障跳閘，且會導致閥誤觸發保護動作，顯然A系統保護性觸發的晶閘管大大超出了這個限值。

4　解決措施

針對此問題曾在拉薩換流站OLT試驗時反復出現，可進行如下處理：1）在VCU中屏蔽保護性觸發（PF）跳閘出口，告警功能不變；2）鑒于閥誤觸發保護（VMP）功能不適用于青藏直流工程的配置和接口，屏蔽VMP跳閘出口，告警功能不變；3）以上措施只適用于空載加壓試驗，端對端解鎖前恢復PF和VMP的跳閘出口。經過試驗驗證，在如此處理之后，青藏工程的OLT試驗可以順利完成，相關設備運行完全正常。

OLT試驗是一種特殊的運行工況，由于電流斷續容易引起晶閘管級回報的指示脈沖IP和保護觸發指示脈沖PF產生重疊，導致THM誤認為產生了保護性觸發，因此極控制PCP系統不必對監測到的保護性觸發進行跳閘處理。在正常運行過程中再開放跳閘功能。

參考文獻

［1］青海格爾木至西藏拉薩±400kV直流聯網工程閥控VCU維護手冊.許繼集團.文件編號：0XJF-QZ 138 003.

［2］國家電網公司運維檢修部.換流閥及閥控系統.

中圖分類號TM7

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）165-0171-01

作者簡介：李積芳，助理電氣工程師，研究方向為電力系統繼電保護裝置。潘春燕，助理電氣工程師，研究方向為電氣工程及其自動化。