±800kV直流輸電工程換流閥控制保護接口技術研究

李生龍 趙娜 王超 劉良發

【摘 ?要】對于±800kV直流輸電工程而言，換流閥是其輸電過程中的關鍵性設備，其不僅具有整流以及逆變的主要功能，而且可以借助快速可控的特征快速操作直流輸電的啟動及停運。在換流閥的組成部分中換流閥控制設備是其核心，而設計的技術路線以及控制保護接口的實行方案是確保換流閥安全運行的重中之重。

【關鍵詞】±800kV直流輸電工程;換流閥控制保護;接口技術

引言

若是在高壓直流輸電工程中實現換流閥的控制保護接口技術，可以處理工程實施過程中怎樣在不一樣的廠家設備之間進行有效與穩定連接的問題，從而進一步增強輸電工程整體的可靠程度與實用性[1]。我國已有直流輸電工程，在其運行中證明了接口技術的有效性，這對未來的直流輸電工程而言，發揮著十分重要的借鑒作用。

一、簡述換流閥控制的工作原理

在我國±800kV或是特高壓直流工程中，主要使用的是晶閘管換流閥，此類換流閥的特點具有以下幾點：第一點是具有單向的導電性;第二點為其導通條件是正極對負極為正向電壓而且控制極上加入正向的觸發脈沖;第三個特點是關斷條件，需要經過換流閥的電流值是零，而且在一定時間內的換流閥電壓維持是零或者為負值。±800kV直流輸電工程需要閥控才能對換流閥進行控制，而且閥控能夠接收到換流器控制系統發出的控制脈沖，而所產生觸發的脈沖會被傳送到晶閘管控制的單元中，與此同時接收由晶閘管發出的回報信號，對其進行分析，并且將這些信息反饋給直流控制保護系統中。TFM依據所接收的觸發脈沖而產生點火脈，從而對晶閘管進行保護。

二、換流閥的主要組成部分

第一，在連接換流閥和極控系統之間的主要接口設備是VBE，其是直流控制保護系統控制與保護每個對換流閥的尤為重要的要素;第二，GU。所謂的GU其實就是一塊印制電路板，而且在換流閥的每一晶閘管級都會配備一個;第三，冷卻系統的泄漏監視設備。關于冷卻系統泄漏監視設備，其是一個被安置在換流閥底部而且可以自行傾倒與返回的重要設備。VBE 借助功率較大的光發射元件將光脈沖信號發送給監視器。要是換流閥的冷卻系統沒有出現泄漏，那么其光道是十分暢通的，也使VBE上的接收設備可以接收從監視器反饋出的信號;要是冷卻系統存在泄漏問題，那么冷卻液則會順著換流閥內部的特殊溝槽進入監視器中，如果監視器被冷卻液填滿，那么監控器會自動傾倒，倒出的冷卻液可以對光通道形成阻斷。冷卻液泄露的嚴重程度在一定程度上決定著阻斷的時間與頻率。因此從泄漏監視器所反饋出的光脈沖信號也涵蓋著該系統的監視信息。而VBE則會依據所反饋的監視信息去判斷泄漏程度，并在此基礎上開展報警處理。

三、換流閥控制保護接口技術分析

第一，光控制信號接口。極控系統和VBE之間產生的光控制信號主要由觸發字與熱字這兩種光信號組成。V系列的VBE和ABB公司出產的VBE，二者最大的區別在于其光控制信號所使用的是串行編碼，也就是十二脈動換流閥發出的觸發信號只需要借助一根光纖就可以實現傳送[2]。運用串行最大的優勢時候可以使用較少的光纖，可以在有效使用屏柜內部空間的同時，最大限度地避免因為光纖損壞而導致觸發異常的問題。針對十二脈沖的換流閥來講，在進行并行觸發操作時需要 1使用到十二根光纖，但是進行串行觸發操作時僅僅用到1根光纖即可，不難知道十二根光纖發生損壞的機率勢必比一根光纖要高。因為直流極控制設備和 VBE光信號之間具有不同的傳輸方法，這也是接口設計的難點。因為VBE受到換流閥技術路線的影響，而且和一次設備之間的關系十分緊密，對于控制保護系統而言，所選擇的是不同的技術路線，對此可以選擇改變光控制信號傳送這一方法，之后再將信號轉變為串行信號再發送至VBE。

所謂的觸發字，其主要指的是通過極控系統對換流閥所觸發的信號進行控制。對于觸發字信號的編碼而言，其主要選擇串行歸零碼這一方式，其信號中的有效數據位為十二個，其順次代表的是換流閥所觸發的信號。而在十二脈動換流閥中也同時導通四個閥，所以在觸發字的同一時刻會有四個換流閥其所對應的有效位的電平較高，其主要表示要觸這四個閥時VBE 以及觸發字能夠明確每一單閥在當下時間能否被觸發，而且要把信息傳輸至該閥的每一個GU中。

而熱字信號也是VBE所具備的信號，串行歸零碼也是熱字所使用的。在熱字中主要包含著兩個信號，其一是極控以及直流情況對晶閘管當下的等效結溫信息進行計算，其二是許可VBE對換流閥的實際狀態信息進行檢測。極控可以借助當下直流工況對等效晶閘管中的結溫信息進行計算，在借助熱字信號傳送給VBE，而其把此結溫信號進行再一次解碼，之后在將其發送至電位較高的GU中，GU可以依據結溫信息實現對保護定值的動態化更新，例如VBO保護等。因為晶閘管的運行過程會受到結溫影響，所以將晶閘管結溫相結合能夠對其保護觸發閾值進行實時調整，這在一定程度上會增強保護觸發的有效性，在最大限度確保換流閥安全的同時，能夠對直流輸電系統的運行穩定程度提供相應的保障。在熱字中其另外的重要信息則為能夠讓VBE實現對流閥狀態命令的檢測，而且這一命令主要使用在換流閥的閉鎖環節中。要是換流轉變交流的進線斷路器在閉合之前，其換流閥處在非異常的工作狀態，因此要想避免大量的無用信息上傳送到人機界面而阻礙相關人員的常規性操作，那么則要命令VBE停止對換流閥狀態的監測。

第二，以太網通信接口。VBE能夠把所檢測到的換流閥以及VBE 的基本狀態信息借助以太網傳送到輔助系統中的接口工作平臺，與此同時以太網能夠接收到運行人員OWS控制VBE的命令。關于VBE內部而言其較為獨立的數據處理系統有兩個，每一處理系統都能對換流閥以及VBE的自身狀態進行檢測，而且能夠借助這兩個獨立的以太網，將信息發送至接口工作站，之后再由經作站發送至運行人員的監控系統中[3]。在VBE傳送給輔助接口屏的過程會存在以下幾種故障：其一，正常事件，這一點主要是指在系統運行中在常規操作以及狀態下所發生的故障事件;其二，輕微故障，主要指的是短暫的處在異常運行狀態，但不會對設備繼續運行造成影響的故障。此類情況能夠了解發出警報的原因，在恰當的時候維護換流閥。

結束語：總的來講，±800kV直流輸電工程的閥控技術具有路線多樣、接口繁瑣的特點，之所以要研究控制保護接口技術，是為了進一步縮短工期，增強工程建設質量。在制定出通用接口技術方案的基礎上，應借助仿真試驗對方案的合理性進行驗證。在我國哈密—鄭州±800kV直流輸電工程已經成功應用該技術成果，這對于提高特高壓直流工程的換流閥控制設計的標準化水平，對直流系統的可靠運行具有重十分重要的作用。

參考文獻：

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（作者單位：國網青海省電力公司檢修公司）