±800 kV陜武特高壓直流輸電系統(tǒng)直流電流測量故障分析

劉云舒，鄭 昆，萬 泉，黃 元

（國網(wǎng)湖北省電力有限公司直流公司，湖北 宜昌 443001）

0 引 言

陜武特高壓直流輸電工程設(shè)計額定容量為8 000 MW，額定電壓為±8 00 kV，額定電流為5 000 A，每極雙12脈動，為2閥組串聯(lián)接線結(jié)構(gòu)。

陜武特高壓直流工程在2021年9月進行極1高端調(diào)試期間，出現(xiàn)了直流電流測量故障的情況，本文對此次故障原因進行了分析，并提出相應(yīng)的處理方法建議。

1 故障案例

武漢站（逆變站）為極1高端運行，陜北站（整流站）向武漢站輸送功率為200 MW。500 kVⅠ、Ⅱ段母線、武木Ⅰ線、武木Ⅱ線、武吉Ⅰ線、武吉Ⅱ線運行正常，站用電Ⅰ、Ⅱ回運行，Ⅲ回熱備用，水冷運行正常，極控、交流站控系統(tǒng)運行正常。站內(nèi)進行極1高端調(diào)試，在進行“有通信，整流站模擬極母線差動保護跳閘Z閉鎖”“無通信，整流站模擬閥過流保護快速段Z閉鎖”“無通信，整流站模擬閥差動保護S閉鎖”“無通信，整流站模擬換流閥短路保護跳閘X閉鎖”調(diào)試項目時，后臺顯示極1極控主從系統(tǒng)均報“直流電流測量故障”，隨后自動復(fù)歸。

2 故障邏輯分析

首先通過查看武漢站極控系統(tǒng)軟件對直流電流測量告警出現(xiàn)的邏輯進行分析，本次故障原因由本極直流中性母線電流IDNC和高低端閥側(cè)電流最大值的大小關(guān)系來判斷，其具體邏輯為[1]

當滿足上述條件后，后臺發(fā)出報直流電流測量故障，即本極IDNC的0.5倍與高低端各相閥側(cè)電流最大值相減的絕對值大于125 A時會報直流電流測量故障。通過對當時的工況檢查分析，IDNC和高、低端閥側(cè)電流最大值的波形如圖1所示。Y軸坐標從上到下依次為IVY-SUM（A）、IDNC（A）、Id-BPS(A)，量從上到下為517.967、249.508、-18.951、507.964、235.120、-37.725、362.393、114.840以及-132.713，X軸坐標為ms，量從左到右依次為-4 223.75、-3 621.25、-3018.75、-2 416.25、-1 813.13、-1 210.63、-6 08.13、-5.00、597.50、1 200.00以及1803.13。

圖1 IDNC和高、低端閥側(cè)電流波形

從波形可以看出，武漢站在Y閉鎖后IVD和IVY的最大值降為5A左右，IDNC突然降低至0 A左右，然后又緩慢上升至360 A左右穩(wěn)定。

3 試驗過程及結(jié)果分析

3.1 試驗過程

武漢站極1高端單閥組運行，陜北站模擬極母線差動保護跳閘Z閉鎖，站間通信正常。整流站Z閉鎖后，武漢站極1高端換流器故障停運、直流故障停運，旁通對投入，極控閉鎖閥組，合8011旁通斷路器，Y閉鎖。武漢站Y閉鎖后8011旁通開關(guān)投入，陜北站在Z閉鎖后8011旁通開關(guān)投入，隨后通過極1直流線路和大地回線在兩站間行成環(huán)流，如圖2所示。武漢站8011旁路開關(guān)電流由閉鎖前0 A上升至360 A左右。

圖2 陜武直流主接線圖

在這種工況下通過計算，0.5倍的IDNC等于180.064 5 A，減去高低端各相閥側(cè)電流最大值5.181 A，取絕對值后等于174.883 5 A，大于125 A（0.025 pu），滿足直流電流測量故障告警邏輯，故報出直流電流測量故障。

調(diào)試項目功率正送無通信情況下整流站模擬換流閥短路保護跳閘X閉鎖，調(diào)試項目功率正送無通信情況下整流站模擬閥過流保護快速段Z閉鎖，調(diào)試項目功率正送無通信情況下整流站模擬閥差動保護S閉鎖。

經(jīng)過檢查，這些試驗項目保護動作閉鎖后武漢站（逆變站）和陜北站（整流站）均合極1高旁路開關(guān)，且形成環(huán)流，滿足直流電流測量故障告警邏輯，發(fā)出直流電流測量故障告警。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)并未進行任何試驗項目，但極1極控系統(tǒng)仍發(fā)出直流電流測量故障告警。查詢此時故障錄波波形發(fā)現(xiàn)，此時IDNC由上升至370.70 A，因為閥組未解鎖，高低端各相閥側(cè)電流最大值為9.261 A，通過計算0.5倍的IDNC減去高低端各相閥側(cè)電流最大值后的絕對值為176.089 A大于125 A，故滿足直流電流測量故障告警邏輯，發(fā)出直流電流測量故障告警[2-5]。

查詢事件報文，極控系統(tǒng)發(fā)對站極。

隔離狀態(tài)消失（合上80105/01002/01001/0100中的任意一個開關(guān)或刀閘就會報極隔離狀態(tài)消失），即對站正準備進行極連接，但極連接狀態(tài)暫未形成，可能在39 s后極連接狀態(tài)形成，再次形成環(huán)流，使IDNC增大。

3.2 結(jié)果分析

綜上可知，此情況下直流電流測量系統(tǒng)并非真正故障。導(dǎo)致本次直流電流測量故障的原因：（1）陜北站保護動作閉鎖后，合旁路開關(guān)，武漢站閉鎖閥組同時合旁路開關(guān)，因此在極I極母線和公共母線區(qū)域回路形成環(huán)流，IDNC維持在360A左右的水平，而閥組側(cè)IVY、IVD最大電流幾乎降至為0，因此滿足了直流電流測量故障告警邏輯，從而觸發(fā)了直流電流測量故障告警。（2）極隔離狀態(tài)下重新建立極連接后，極母線和公共母線區(qū)域回路形成環(huán)流，使IDNC增大，而逆變側(cè)閥組并未解鎖，IVY、IVD最大電流仍然很小，導(dǎo)致滿足直流電流測量故障告警邏輯，發(fā)出直流電流測量故障告警。

當環(huán)流回路斷開（本站或?qū)φ緲O隔離）且閥組解鎖后IVY、IVD有足夠大的電流的情況下，直流測量故障消失，系統(tǒng)恢復(fù)正常運行。

4 結(jié) 論

本文針對陜武特高壓直流工程調(diào)試過程中出現(xiàn)的直流測量故障原因進行分析，有助于提高站內(nèi)運維人員故障分析能力，對特高壓直流換流站的運維起到積極作用。