云广特高压直流工程中的分接开关状态监视逻辑.pdf

2012 年 第 6 卷 第 5 期 南 方 电 网 技 术 高压直流输电 2012，Vol. 6，No. 5 SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY HVDC Transmission 文章编号：1674-0629(2012)05-0018-04 中图分类号：TM721 文献标志码：A 云广特高压直流工程中的分接开关状态监视逻辑 余荣兴 1，张志朝2，刘茂涛1 (1. 中国南方电网超高压输电公司 广州局，广州 510405；2. 中国南方电网超高压输电公司，广州 510620） 摘要：分接开关控制是直流输电系统控制的重要部分，云广特高压直流工程中分接开关采用有载调压方式，为确保分接 开关的长期安全、可靠运行，云广特高压工程中分接开关采用了多种状态监视逻辑来实现其状态的有效监视，介绍了云 广直流工程中分接开关的各类状态监视逻辑， 梳理了分接开关状态监视信号的传输回路， 结合运行维护经验对当前逻辑 进行了风险辨识，并提出了优化改进措施。 关键词：云广特高压直流工程；分接开关；监视逻辑；风险 Analysis of On-load Tap Changer Control and Monitoring Logics in 800 kV YunnanGuangdong UHVDC Transmission Project YU Rongxing1, ZHANG Zhichao2, LIU Maotao1 （1. Guangzhou Bureau, CSG EHV Power Transmission Company, Guangzhou 510405, China; 2. CSG EHV Power Transmission Company, Guangzhou 510620, China） Abstract: Tap changer plays an importent role in control system of HVDC transmission project. In order to ensure the safety and reliable operation of tap changers, Yunnan-Guangdong takes many monitoring logics,some using various types of monitoring relays or sensors,some take place in group control system in combination with current system state.This paper deeply analyzes the on load tap changer (OLTC) monitoring logics and operation risks in YunnanGuangdong UHVDC Transmission Project,subtotals the possible influence on control system,put forwsrd the optimization and improvement measures of OLTC monitoring logics,combining with practical operation and maintenance experience. Key words: YunnanGuangdong UHVDC Transmission Project; on load tap changer (OLTC);monitoring logics; risk 为确保分接开关最佳的调压性能，云广特高压 直流工程在阀组控制系统中对分接开关采用了多种 状态监视逻辑 1。当分接开关监视异常时，通过发 告警信号、闭锁其调整、停运阀组等方式，可提醒 维护人员及时发现其缺陷，并安全隔离，防止在分 接开关异常的情况下进行调整，造成调压失败或者 分接开关故障加剧，甚至爆炸等恶性后果2。 1 分接开关状态监视回路 云广直流工程中分接开关状态监视逻辑是由两 部分实现的。 第一部分，在分接开关本体处装设了各类传感 器和监视继电器来实时监视分接开关的性能，这部 分逻辑产生的是硬接线信号，其中，状态监视信号 产生后被送至换流变压器（简称换流变）接口屏的 测控单元 SU200 装置， SU200 装置接收到信号通过 现场总线通信将本体回检信号送至组控系统；而对 于分接开关重瓦斯保护、 压力释放保护等跳闸信号， 则是直接通过硬接线送跳闸量至换流变保护屏，经 换流变保护屏内的分接开关非电气量保护跳闸压板 出口跳闸34。 第二部分，在阀组控制系统中，结合本体处回 检的各类状态监视信号，以及当前直流系统的各类 状态信息，进行软件判据，实现对分接开关状态的 综合分析，以此确定分接开关是否可用等状态，并 向值班人员监视后台发出有关信号5。 分接开关状态监视回路如下图 1 所示。 2 分接开关状态监视逻辑 2.1 分接开关本体的状态监视 以云广特高压工程高端换流变的分接开关为 例，分接开关本体设置的状态监视信号回路见图 2。 第 5 期 余荣兴，等：云广特高压直流工程中的分接开关状态监视逻辑 19 图 2 分接开关本体状态监视逻辑图 Fig. 2 Local Area Monitoring Logics of OLTC 2.2 阀组控制系统中的分接开关状态监视逻辑 组控系统中的软件监视主要包括判断分接开关 是否可用等68，以下进行分别介绍。 2.2.1 逻辑 1（允许分接开关调整判据逻辑） 必须同时满足以下条件才允许分接开关调整： 1） 本阀组 6 台换流变分接开关均“可用” 。以 高端变为例，分接开关“可用” ，必须同时满足以下 10 个条件： （1）未在调整中，见图 2 signal 2。 （2） 无故障，见图 2 signal 3。 （3）没有在“就地”控制 模式， 见图 2 signal 4。 （4） 档位 BCD 码（图 2 signal 1）未出现档位大于最大档位 25（穗东侧） 。 （5）档 位 BCD 码未出现小于最小档位 1。 （6）档位 BCD 码未出现BCD码的10进制数不在09之间的情况。 （7）未处于上升-下降调整中。分接开关收到调整 命令时，命令的上升沿会进行一个 15 000 ms 的状 态监视，15 000 ms 内档位调整目标值达到，则目标 值达到时刻停止该监视逻辑； 15 000 ms 内目标值未 达到，15 000 ms 后监视停止，并报调整错误。 （8） 换流变未丢失双路交流电源，见图 2 signal 10。 （9） 换流变无控制电源故障，见图 2 signal 9。 （10）无 “125 ”闭锁，见图 2 signal 6。 2） 组控系统同换流变接口屏 SU200 子站现场 总线通信正常。 3） 未收到交流站控系统的禁止调整信号。交 流站控系统检测到全站任何一个阀组换流变充电， 即产生一个 40 s 宽度的分接开关禁止调整脉冲，同 时闭锁全站四个阀组的分接开关调整。 4） 分接开关没有失步。若同时满足以下 3 个 条件则判分接开关失步： （1）任何 2 台分接开关的 档位值不相等。 （2）组控系统的软件逻辑中分接开 关均不处于上升-下降调整中。 （3）图 2 signal 2 硬 接线回检分接开关在调整中信号为低电平。 2.2.2 逻辑 2（允许分接开关手-自动控制模式切换 判据逻辑） 必须同时满足以下条件才允许进行手-自动控 制模式切换： 1） 分接开关没有失步。 2） 如前述逻辑 1， 允许调整判断逻辑满足且已 达 3 000 ms 延时以上。 3） 控制模式当前为定义的自-手动控制模式。 4） 未被判调整错误。分接开关调整命令发出 15 s 后，回检的档位目标值未达到即判调整错误。 5） 不处于上升-下降调整中的监视状态。 图 1 云广直流工程分接开关状态监视信号回路图 Fig. 1 Signal Transmission Cycle of OLTC in YunnanGuangdong UHVDC Transmission Project 20 南方电网技术 第 6 卷 2.2.3 逻辑 3（分接开关进入强制定电压控制模式 逻辑） 以下情况自动进入强制定电压控制模式： 1） 空载加压试验时。 2） 换流变在闭锁状态时。 2.2.4 逻辑 4（分接开关异常判据逻辑） 组控系统中设置了分接开关异常监视逻辑。 2.2.4.1 导致分接开关监视异常的情形 1） 档位 BCD 码全部是 0，且延时达到了 9 s （正常情况下的档位为 125 之间的整数） 。 2） 档位 BCD 码显示档位大于最大档位 25。 3） 档位 BCD 码显示档位小于最小档位 1。 4） 分接开关故障，见图 2 signal 3。 5） 分接开关被判调整错误。 6） 档位 BCD 码经判据数据有误，出现 BCD 码的 10 进制数不在 09 之间的情况。 7） 组控系统同换流变接口屏 SU200 子站现场 总线通信故障。 2.2.4.2 分接开关异常时导致的后果 1） 影响定电压控制模式计算换流变阀侧绕组 空载电压时绕组变比的选择。正常时，控制系统优 先选择 YY/U 相档位值来进行计算，YY/U 相分接 开关监视异常时选择 YY/V 相值，YY/V 相监视异 常选择 YY/W 相值。档位值输出至暂态故障录波系 统和事件顺序记录系统的逻辑顺序与此相同。 2） 任何一台分接开关监视异常，禁止启动低 负荷无功优化功能。 3 分接开关状态监视逻辑运行风险辨识及 改进建议 结合云广特高压的运行维护经验分析发现现有 的状态监视逻辑存在以下风险： 1） 换流变控制电源故障禁止分接开关调整逻 辑设计不合理。根据图 2 signal 9，高端变控制电源 故障的原因有五个，即 F11、F12、F13、F31、F32 任意一个 MCB 跳开，其中仅 F13 为分接开关控制 电源，F11 为风冷控制箱 GX009 内 220 V 交流电源 转换为 24 V 直流电源的电源转换器供电，F12 为 GX009 内的 ASi-bus 供电， F31 为换流变冷却器控 制电源， F32 为 GX009 内的 POWER METER 供电。 可以看出，除 F13 外，F11、F12、F31、F32 开关跳 开实际对分接开关的调整没有任何影响89。 因正常 运行时对分接开关的可用性要求极高，此设计增大 了分接开关被误禁止调整的风险，是极不合理的。 维护建议：建议 F13 开关增加一对辅助触点， 来产生分接开关控制电源故障信号，并将此信号回 路独立出来，加入禁止分接开关调整逻辑，现有的 换流变控制电源故障信号改为仅作为后台监视信号 使用。 2） BCD 码转换器二极管导通特性无法完全一 致导致档位突变的问题。换流变分接开关档位信号 是由分接开关本体回检的 6 位档位 BCD 码 TAP POSITION BIT 01、 BIT 02、 BIT 04、 BIT 08、 BIT 10、 BIT 20 经过计算得来的， BCD 码转换器的结构如图 3 所示， 偶数档位的 BCD 码产生回路分布在板卡背 面， 同时由于 13 档时极性转换开关动作， 故图中有 两个 13 档的档位产生回路。 BCD 码转换器通过二极管的导通来为对应的 档位 BCD 码置位， 二极管导通时对应 BCD 码为 1， 二极管不导通时对应 BCD 码为 0， 由于二极管的导 通特性不能完全一致，穗东站曾频繁出现档位调整 过程中分接开关档位瞬间突变的情况。表 1 是穗东 站极低端阀组某一次调整过程中，YY/U 相回检 的档位值和对应的 BCD 码变化情况。 表 1 某次调整过程中档位值和 BCD 码变化对应表 Tab. 1 Tap Position and BCD Code Corresponding