在我国实现“双碳”目标总体布局下,特高压直流输电系统将成为碳达峰､碳中和的中坚力量,同时也是坚强智能电网建设不可分割的重要组成部分,对推动智能电网建设具有十分重要的意义｡特高压直流输电设备电压水平高､通流能力大､技术要求严,特别是换流站设备检修难度大,隔离措施要求严格｡

1二次隔离功能基本原则

为保证直流系统可靠运行,直流系统二次隔离功能应满足以下原则｡(1)特高压多端直流系统站/极间通信若配置有迂回通道,当运行站/极收到某一站/极检修时,应禁止通过检修站/极进行迂回通信｡(2)特高压多端直流控制保护系统配置的直流区域检修软压板应具备手动投退功能,投/退检修软压板时应在后台工作站生成相关事件｡(3)特高压多端直流换流站直流区域检修二次隔离功能宜优先在非检修设备区域对应的直流控制保护系统执行｡(4)特高压多端直流控制保护系统配置的直流区域检修软压板应有完备的允许投入判别逻辑且宜同时采用电气量和开关量条件进行综合判断,确保直流系统正常运行时不误投入对应直流区域检修软压板｡(5)特高压多端直流控制保护系统配置的直流区域检修软压板投入后,直流控制保护系统应具备可靠的程序联锁逻辑防止误对对应的阀组交流进线断路器充电风险｡(6)特高压多端直流系统检修信号应有防抖处理措施,避免直流系统正常运行时误判相关区域进入检修状态｡(7)特高压多端直流控制保护系统配置的直流区域检修软压板投入后,运行区域直流控制保护主机应屏蔽监视与检修区域测量采集通道和测量异常的故障信息｡

2单极检修隔离措施

2.1对极极母线电压UDL_OP

对极极母线电压UDL_OP用于参与直流线路行波保护(LPTW)的采样计算｡直流线路行波保护原理为:当直流线路发生故障时,相当于在故障点叠加了一个反向电源,这个反向电源造成的影响以行波的方式向两站传播,保护通过检测行波的特征来检出线路故障｡其行波表达式为:

a(t)=Zi(t)-u(t)(1)

式中:Z为阻抗;i(t)为反向电源电流;u(t)为反向电源电压｡反向行波经过差模与共模分解得到差模量和共模量,下标分别为dif与com,行波保护会采集对极的极母线电压UDL_OP及极母线电流IDL_OP,通过计算得到共模幅值和差模幅值,并通过电压和电流的变化量判断是否为本极线路故障｡实践中存在以下3种情况:(1)若不对检修极UDL和IDL进行加压､注流操作,则对行波保护计算没有影响;(2)若在注流和加压的过程中运行极发生线路故障,因检修极UDL和IDL有变化,可能会影响行波保护正确动作;(3)若在注流和加压的过程中因参数设置或设备原因导致加压､注流速率不当,同时又发生交流系统扰动､对站换相失败等导致直流电压降低小于0.5p.u.,行波保护可能会误动,导致直流线路再启动｡所以检修极的极母线直流分压有加压工作时,建议将直流分压器接口柜中PMU至对极PMI的电压端子连片挑开,以确保运行极安全｡

2.2对极中性母线接地极侧电流IDNE_OP

对极的中性母线接地极侧电流IDNE_OP参与双极中性母线差动保护(BNBDP)的保护动作门槛值计算｡在单极运行时,通过极连接信号Px_CONNECTED信号选择门将IDNE_OP_SW赋值为0｡其中,参与极连接信号Px_CONNECTED信号状态判断的隔离开关位置信号通过RS触发器进行逻辑处理｡对极的中性母线接地极侧电流IDNE_OP参与后备站接地过流后备保护(BUSGOCP)入地电流计算值IDGND_CAL的计算｡后备站接地过流后备保护用于在系统通过站内接地网接地时,防止过大的接地电流对站接地网造成破坏｡

式中:IDGND_CAL为入地电流计算值;IDNE为直流中性线电流;IDNE_OP为对极中性母线接地侧电流;IDME为金属回线电流;IDEL1为直流地极线首端电流;IDEL2为直流地极线末端电流｡由式(2)可计算出接地电流IDGND_CAL｡单极运行工况下,当IDGND_CAL>150A时,BUSGOCP保护逻辑延时1s,展宽100ms,后备站接地过流报警;当IDGND_CAL>250A时,且在刚转为单极运行状态13s内无NBS故障重合失败信号(NBSF),或一直处于单极运行状态时,BUSGOCP保护逻辑延时2s,此时在运极进行Y闭锁操作｡

2.3对极直流滤波器Z1､Z2分支尾端电流

IZ1T2_FOP和IZ2T2_FOP参与直流滤波器失谐监视保护(DCFDT)逻辑判断｡双极平衡运行工况下,当其中一组直流滤波器的特征阻抗值发生细微的变化时,直流滤波器失谐监视保护通过检测两极特征谐波的含量(小组尾端CT穿越电流中的12次谐波含量)来判断其是否有故障,给出报警｡逻辑判断图如图1所示｡

图1IzZ1T2_FOP和IZ2T2_FOP参与DCFDT逻辑判断图

3单组直流滤波器检修隔离措施

运行极的一组直流滤波器停运检修时,对该组直流滤波器内与直流极保护相关的电流互感器进行注流试验前,必须充分考虑注入的电流对其他直流保护的影响,并采取一定的安全措施,避免直流极保护误动｡特高压直流工程中,直流滤波器中仅首端电流IZT1和小组尾端电流IZ1T2､IZ2T2参与极保护｡下面以天山站为例,分析检修直流滤波器CT注流工作对本极直流保护的影响及隔离措施｡

3.1直流滤波器电流参与极母线差动保护

首端电流IZT1参与极母线差动保护(PBDP)中的差动电流及动作门槛值计算｡当直流滤波器检修､高压进线隔刀在分位时,极保护PPR主机中收到直流滤波器连接信号DCF_CONNECTED信号变为0后,通过选择逻辑将参与计算的直流滤波器首端电流IZT1赋值为0;而PPR自PCP接收的DCF_CONNECTED信号,为在PCP中直流滤波器高压侧隔离开关的分､合位信号经RS触发器处理后的状态信号,该信号与直流滤波器首端电流IZT1相同,都为0｡故单组直流滤波器检修时注流操作对本极直流系统无影响｡

3.2滤波器电流参与中性线母线差动保护

小组尾端电流IZ1T2､IZ2T2参与中性母线差动保护(NBDP)中的差动电流及动作门槛值计算｡在直流滤波器检修､高压进线隔刀在分位时,通过选择逻辑将参与计算的直流滤波器小组尾端电流IZ1T2､IZ2T2赋值为0｡与输入信号做与逻辑判断,得到差动电流及动作门槛值IRES_NBUS,其逻辑值为0,差动保护不动作,不影响系统运行｡因此,直流滤波器检修时对直流滤波器小组尾端电流IZ1T2､IZ2T2进行注流无须采取隔离措施｡

4结语本文在原有直流控制保护软件基础上对高压直流设备检修二次隔离操作安全措施进行分析,探讨当特高压直流系统处于非正常运行工况时,在停运极､停运直流滤波器组上的注流､加压操作对在运直流系统的影响,并确定相应安全隔离措施以避免影响｡同时,结合典型案例,明确了CT回路“先封后断”和“先断后封”操作的工作条件,为以后CT回路安全隔离操作提供了借鉴｡

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