特高压直流输电系统旁路开关位置信号变送器故障导致阀组解锁失败的原因分析

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1、特高压直流输电系统旁路开关位置信号变送器故障导致阀组解锁失败的原因分析（南方电网超高压输电公司广州局）摘要：本文分析了特高压直流输电系统同极串联双阀组结构中旁路开关与阀组解、闭锁的配合过程，通过一起特高压直流输电系统的阀组解锁失败事例详细分析了旁路开关位置变送器故障导致阀组解锁失败的原因，阐明了旁路开关动作过程与阀组控制系统时序的精确配合对阀组成功解锁的重要性。关键词：特高压直流输电；旁路开关；位置信号；控制系统1引言:特高压直流输电工程通常采用同极双阀组串联运行的结构[1],在这种结构屮，同一极的

2、每个阀组需要配置旁路开关，通过旁路开关与阀组运行状态配合來灵活改变直流系统的运行方式。这种配置方式增加了直流输电系统运行的灵活性和可靠性，实现解锁或闭锁任何一个阀组，均不影响本极串联的另一个阀组的正常运行。但是，为了确保解、闭锁操作不影响另一个阀组的正常运行，必须通过直流旁路开关的分合來转移运行阀组的直流电流，增加了系统控制的复杂性。与传统直流系统相比，“解锁一极第二个阀组”、“一极双阀组运行闭锁一个阀组”、“一极双阀组运行一个阀组ESOF”等过程都需要直流旁路开关的配合才能完成。直流旁路开关的分合

3、与阀组解闭锁控制配合过程较为复杂，各事件时序要求极其精密，一旦配合不成功将导致直流输电系统停运。2旁路开关与阀组解闭锁的配合关系旁路开关本身具有的断弧能力有限，当一个阀组在解锁状态，解锁本极第二个阀组时，必须依靠组控的控制，使换流阀的触发时序与阀组旁路开关的分闸时间紧密配合，以此确保阀组旁路开关打开时，流过的电流最小，使阀组旁路开关电流可靠转移到换流阀上［3］。在旁路开关分闸控制过程中，旁路开关位置的冋检相当重要。为了能够使阀组旁路开关的分合控制与换流阀的触发时序紧密配合，除了采取旁路开关的辅助触点

4、作为位置冋检外，在阀组旁路开关中设置有一个旁路开关位置检测单元⑵，采用牛20mA的电流模拟量作为旁路开关位置回检的重要手段，旁路开关位置冋检电流模拟量的冋路分别在开关本体、阀组控制系统1、阀组控制系统2内形成完整冋路，如图1所示。正常情况下，开关保持在合位或者分位，位置冋检冋路的电流保持为4mA,当旁路开关正在进行分闸或者合闸操作时，位置冋检冋路的电流为20mAo2.2闭锁同极运行双阀组中一个阀组的过程分析当同一极的两个阀组均处于解锁状态时，如果正常闭锁其中一个阀组,在整流侧直接将阀组的触发角选择为

5、90度，发出闭合阀组旁路开关的命令，同时投旁通对。由于阀组旁路开关由分闸状态转换到合闸状态需要一段吋间，所以首先处于解锁状态阀组的直流电流通过阀组旁通对⑷。当检测开关合闸成功后去除旁通对并闭锁触发脉冲，所有电流转移到阀组旁路开关，由此完成第一个阀组闭锁。为了尽量减小退出阀组对直流系统的影响，尽可能在两站同吋退出，因此考虑到两站之间通信延吋，逆变站滞后约20ms启动闭锁第一个阀组的顺序。闭锁第一个阀组的吋序图如图3所示。3旁路开关与阀组解锁过程配合失败实例分析3.1故障过程概述2014年4月2日17时

6、46分，±800kV云广特高压直流输电系统逆变侧在极二低端阀组运行状态下，进行极二高端阀组顺控解锁吋，极二高端阀组旁路开关分闸后，旁路开关保护动作。极二高端阀组启动紧急停运，极二高端阀组旁路开关重新合闸，极二高端阀组顺控解锁不成功。3.2故障原因分析由本文第二部分分析可知解锁同极第二个阀组的控制逻辑为：极二高端阀组控制系统发出解锁命令后，立即开始断开极二高端阀组旁路开关；在收到旁路开关分开的信号后强制移相，使通过旁路开关的电流降低为0,从而使旁路开关熄弧。正常情况下，旁路开关分位信号应

7、该在极二高端阀组解锁命令后延迟约40ms左右传送至阀组控制系统。但从实际录波来看，故障发生时，极二高端阀组旁路开关的位置信号延迟了约140ms才传送至阀组控制系统，导致阀组控制系统没有及时启动强制移相过程，正常解锁的极二低端阀组电流全部由极二高端阀组旁路开关流过，达到了旁路开关保护动作定值，从而导致极二高端阀组在解锁过程中旁路开关保护动作启动开关重合，极二高端阀组解锁失败。进一步排查旁路开关位置信号检测冋路，发现旁路开关本体机构箱位置信号变送器故障，导致了信号传送延时过长，更换位置信号变送器后，与控

8、制系统时序配合结果正常。4结论旁路开关位置传感器故障导致阀组控制系统中收到旁路开关分闸的位置信号发生延迟，使得解锁同极第二个阀组的过程中旁路开关保护动作，造成了上述事例中同极第二个阀组解锁失败。可见，在同极双阀组串联运行的特高压直流输电系统中，当一个阀组在解锁运行状态，需要解锁同极第二个阀组吋，必须确保旁路开关位置检测冋路的正常，使阀组旁路开关的动作过程与换流阀的触发控制时序精确配合，才能保证解锁成功。参考文献：[1]赵婉君•高压直流输电工程技术[M].北京：中国电力