针对特高压工程中换流变分接头控制功能简析

针对特高压工程中换流变分接头控制功能简析

赵国栋

（国网江苏省电力公司检修分公司特高压交直流运检中心江苏南京211199）

摘要：换流变分接头控制是一种慢速控制，其目的是保持触发角、熄弧角和直流电压在一定的范围内，所有分接头控制功能都是通过升降分接头来实现。按控制模式划分，分接头控制功能可分为手动控制和自动控制。

关键词：换流变；分接头；控制；事件

0引言

同常规特高压工程的分接头控制功能相比，采用分层接入技术的±800kV换流站有所不同。分接头控制直流电压时，常规工程控制目标是极母线电压，±800kV换流站的控制目标为每个阀组两端的压差。±800kV换流站高、低端换流变通常运行在不同的档位，不要求串联的高、低端换流变分接头档位保持一致，故同常规工程相比，取消了极层双阀组协调升降分接头功能。

1控制模式

分接头控制模式分为手动控制模式和自动控制模式，通常运行在自动控制模式。手动控制模式和自动控制模式之间的切换需要一定的允许位条件。

1.1手动控制模式

手动控制模式是指在分接头升降允许的情况下，运行人员可以通过后台下发指令手动升降分接头。换流变后台控制界面如图所示。后台界面中的操作按钮与控制程序中接收的运行人员后台下发的控制指令一一对应，如图所示。

手动控制的指令包括：分接头控制方式选择（自动控制/手动控制）、分接头同步调节（本阀组升/降分接头、分接头到起始位置）、分接头重同步（三相分接头重同步启动/停止）、本阀组分相升/降分接头。

1.2自动控制模式

自动控制模式是指控制系统根据系统运行工况自动调节换流变分接头档位。在自动控制模式下，运行人员不能手动升降分接头。自动控制模式下的分接头调节功能主要包括空载控制、角度控制、Udi0控制、分接头同步、分接头跟随以及起动位置控制等。

1.3允许位及控制模式切换

当运行人员工作站后台下发分接头自动控制或手动控制指令时，需有对应的自动控制或手动控制的允许位才能切换至该控制模式。

自动控制模式允许位的条件包括：（1）本阀组分接头未在调节中（2）本阀组分接头未失步（3）本阀组分接头当前手动模式（4）本阀组分接头均就绪（Ready）（5）本阀组分接头未运行超时或操作失败。

手动控制模式允许位的条件包括：（1）本阀组分接头未在调节中（2）本阀组分接头当前自动模式（3）本阀组分接头均就绪（Ready）（4）本阀组分接头未运行超时或操作失败。

由允许位条件可知，当分接头手动控制模式切换至自动控制模式之前，必须对本阀组所有换流变的分接头进行手动同步。

2.控制功能介绍

2.1Udi0限幅

Udi0限幅的主要目的是防止设备承受过高的稳态电压应力。因此，Udi0限幅在Udi0手动控制和自动控制下均有效。可以说，Udi0限幅功能是分接头控制功能中优先级最高的控制功能。与Udi0限幅相关的限幅值有两个：Udi0G和Udi0L，Udi0G<Udi0L。Udi0G为禁止升限幅值，当Udi0实际值大于Udi0G时，本阀组所有换流变禁止升分接头；Udi0L为强制降限幅值，当Udi0实际值大于Udi0L时，本阀组所有换流变强制降分接头。

2.2空载控制

换流变分接头的空载控制用于换流站处于闭锁状态和空载加压试验的情况。空载控制将控制换流变分接头在以下预先设定的位置：

（1）如果换流变失电（交流断路器断开10s以上），换流变分接头应移至起始位置。

（2）如果换流变充电（交流断路器闭合），空载控制功能根据不同功率方向、全压降压模式、是否OLT方式等工况确定Udi0参考值，进而控制分接头档位。所以说，空载控制可以作为Udi0控制的一种特殊情况进行理解。

2.3Udi0控制

正常工况下，Udi0控制用于维持换流变压器阀侧的理想空载直流电压Udi0恒定。为了防止分接头频繁动作，Udi0控制的目标是将Udi0控制在以其额定值为中心的动作死区。

（1）Udi0控制的适用情况。以下三种情况时，分接头控制为Udi0控制：1）本阀组OLT试验模式；2）对于逆变侧：阀组解锁、逆变侧非电流控制模式、整流侧电流控制模式；3）换流变进线开关闭合、阀组未解锁、非热备向冷备运行状态。

（2）Udi0控制升降分接头逻辑。Udi0控制升降分接头逻辑为：Udi0_Act-Udi0_Ref>上限（高端阀组0.00875，低端阀组0.00455）且换流变进线断路器闭合时，降分接头档位；Udi0_Act-Udi0_Ref<下限（高端阀组-0.00875，低端阀组-0.00455）且换流变进线断路器闭合时，升分接头档位。如图8所示。

3.常见的事件分析

换流变分接头控制功能相关的告警和状态事件均通过阀控上报。下面将对部分告警及状态事件加以说明，以便运行人员在运维过程中方便辨识、及时处理紧急情况。

3.1告警事件分析

（1）BCD码故障。本阀组的每台换流变的分接开关的档位信息均通过现场总线以BCD码的形式传给阀控系统。阀控系统将档位信息由BCD码形式转换成十进制数形式，如果BCD码一位或多位数值大于9，即报SER事件“（某侧某相）BCD码故障”。

对应的，如果一台换流变分接开关的BCD码每一位均为0超过9s，即判“分接开关故障”用于逻辑判断并传给HMI。

（2）分接头操作失败。主系统某台分接开关降档超时或升档超时时，即报SER事件“（某侧某相）分接头操作失败”。当主系统收到后台下发的“升分接头”、“降分接头”指令或复归信号时，事件消失。

分接开关升档超时或降档超时指令的判断逻辑基本相同。当收到某相升/降指令起，进入20s的分接头运行时间监视。在监视时间开始时，当前的分接头档位信息被保持；在监视时间结束时，如果分接头档位没有对应升/降一档，则认为分接开关升/降档超时。

（3）分接头失步。当本阀组三相六台换流变分接头任两组档位不一致超过4s，且本阀组所有分接头均不在调节过程中，则判分接头失步。

分接头失步信号作用有以下几点：1）重同步允许位条件；2）复归“分接头到初始位置”命令；3）禁止“分接头跟随”；4）给后台HMI；5）SER报事件。

（4）分接头未就绪。当本阀组任一台换流变分接头未就绪（Ready），即报SER事件“（本阀组）分接头未就绪”。

以下任一条件满足时则不认为本相分接头就绪：1）本相分接头正在操作；2）本相分接头就地位置；3）本相分接头档位超过最高档位；4）本相分接头档位低于最低档位；5）本相分接头调节中；6）本相分接头档位输入错误。

3.2状态事件分析

（1）换流变分接头到最大（小）位置。当程序判断Y侧A档在最大档位或现场总线传来“Y侧换流变压器A相分接头最高位置”信号时，均报SER事件“换流变分接头到最大位置”；当程序判断Y侧A档在最小档位或现场总线传来“Y侧换流变压器A相分接头最小位置”信号时，均报SER事件“换流变分接头到最大位置”。

（2）升（降）分接头过程中。“升分接头过程中”和“降分接头过程中”信号均以Y侧B相分接头状态为判据。当Y侧B相无档位输入或Y侧B相正在操作，且Y侧B相在升分接头监视时间内，即报SER事件“升分接头过程中”。

4结束语

本文针对特高压工程中的换流变分接头，进行了控制模式、控制功能以及常见的告警、状态事件进行了简要分析，为换流站运维人员提高参考，其中，控制功能只阐述了Udi0限幅、空载控制、Udi0控制三种策略进行了说明，其他控制策略以及事件有待进一步完善。

作者简介

赵国栋（1989-04）男，山西平遥人，现从事特高压直流工程的相关运维工作，现为助理工程师。