±500kV广州换流站最后断路器及线路保护逻辑改进分析

武哲

摘 要：针对南方电网±500 kV宝安换流站近年发生的两起因最后断路器保护配置错误及开出信号误配导致的直流闭锁事件，对±500 kV广州换流站最后断路器及线路保护逻辑进行梳理。结合其双母接线方式特点，介绍了广州站最后断路器及线路保护逻辑，提出了现有保护逻辑的缺陷，并设计了相关的改进方案。

关键词：最后断路器保护 最后线路保护 母联开关2012 接线方式 改进方案

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（b）-0030-02

2014年5月18日，±500 kV宝安换流站在断开500 kV 5062开关时，双极极控相继发外部保护跳闸信号，双极先后闭锁。故障原因为交流站控系统中5062开关作为极1和极2最后断路器逻辑错误，当5062断路器断开后，系统启动最后断路器跳闸ESOF双极。5061存在与5062同样的逻辑错误，逻辑判断中未考虑第六串连接#1M、#2M运行的情况。

2015年12月18日，±500 kV兴安直流宝安站交流站控中，“5071为极2最后断路器”的逻辑开出信号，误配至就地测控总线数据包中“5073为极2最后断路器”的程序点位。当5073断路器收到外部跳闸信号时，极2“最后断路器”保护出口条件满足极2ESOF。

为防止其他站点发生因最后断路器逻辑错误或配置错误导致直流跳闸的事件，该文就±500 kV广州换流站最后断路器及线路保护逻辑进行梳理、核查，并就研究结果提出改进措施。

1 最后断路器及线路保护简介

最后断路器保护是直流输电工程逆变站的重要保护，当逆变侧直流系统与交流系统失去连接时，换流母线上大量的无功补偿设备无法立即切除。若该直流系统不及时停运，则可能会在站内的交、直流系统形成较高的过电压，严重影响设备安全。其设计原理是以本地交流出线断路器的跳闸命令及其状态作为主要判断依据。如果检测到这条交流出线断路器断开或收到断开命令，则最后断路器跳闸装置动作，启动动作时序，发出直流系统紧急停运命令[1]。

最后线路保护逻辑判断基于整个交流开关场[2]，是专为防止逆变站在交流出线同时断开工况下，出现丢失交流送出通道引起的电压异常，从而危及一次设备安全的情况发生。

2 广州换流站最后断路器及线路保护配置情况

广州换流站交流开关场采用220 kV双母的接线方式，交流出线有两回，分别为广北甲线、广北乙线。正常运行情况下，220 kV#1M、#2M联络运行。极1换流变（01B）、广北甲线、第一大组交流滤波器（ACF1）、第三大组交流滤波器（ACF3）、#1站用变接在#1M运行、极2换流变（02B）、广北乙线、第二大组交流滤波器（ACF2）、#2站用变接在#2M运行。

仅换流变开关才能成为对应极的“最后断路器”（若线路开关为最后断路器，其跳开时由最后线路保护跳闸来实现闭锁直流；若母联开关为最后断路器，其跳开时由母线分裂逻辑来闭锁直流），因此交流站控中仅配置了2051开关为极1最后断路器逻辑，2052开关为极2最后断路器逻辑。当相应极的换流变开关跳开时，相当于换流变压器进线断开，作为相应极的最后断路器跳开，直流系统与交流系统断开，启动最后断路器保护，最终导致直流系统ESOF。

以极1为例说明。当2051开关跳开时，会由ACC将断路器信息送至极控，极控启动相应极的ESOF，实现最后断路器保护。

最后线路保护逻辑为当极控同时收到交流站控发来的广北甲线及广北乙线跳闸信号后，广州换流站失去交流送出通道，导致双极ESOF，分换流变开关并锁定，以及进行极隔离。若仅有广北甲线或者广北乙线跳闸信号，则执行功率回降（GB_RUNBACK），由极控启动功率限制至1 100 MW。

3 广州换流站最后断路器及线路保护配置的缺陷分析

经过对以上保护动作逻辑梳理发现，广州换流站的最后断路器及线路保护动作逻辑不存在宝安换流站的逻辑错误配置问题。但是保护仅在直流系统正常运行，220 kV交流场按照双母接线方式正常运行时发挥作用，未考虑母联开关2012的状态以及220 kV母线的接线方式对保护逻辑的影响。

（1）当母联开关2012在分位时，最后线路断路器应该根据具体的接线方式进行判别，例如正常的极1、广北甲在1M，极2、广北乙在2M时，广北甲2054开关为极1的最后线路断路器，广北乙2053开关为极2的最后线路断路器。

（2）当母联开关2012在合位，但两条母线带的负荷不一样时，如：交流场各间隔按正常运行方式连接至不同母线，当极1停运，极2运行，广北甲线运行，广北乙线停运，此时2054和2012均可成为最后线路断路器。

4 改进方案

（1）母联开关2012在分位时，此时需确认每条母线上所带的负荷有哪些，以极1为例，当极1接在1M运行，即极1换流变I母侧刀闸20D41 Q1在合位，2母侧刀闸Q2在分位，此时如果广北乙线20D45间隔不挂在1M，则广北甲线开关2054为极1的最后线路断路器。根据以上推断，2012开关在分位时极1最后线路断路器保护逻辑设计如下：

{【（<20511合>与<20512分>与<20531分>）或（<20511分>与<20512合>与<20531分>）】与【<2012分>与<广北甲线跳闸>】与【极1DEBLOCK】}或{【（<20511合>与<20512分>与<20541分>）或（<20511分>与<20512合>与<20542分>）】与【<2012分>与<广北乙线跳闸>】与【极1DEBLOCK】}——极1ESOF。

（2）母联开关2012在合位时，当一条母线上只带极运行，无交流线路出线，此时2012开关为该极的最后线路断路器，如：极1接在1M运行，而广北甲、广北乙都未接在1M上，此时2012开关为极1的最后线路断路器，此时2012跳闸，需出口极1ESOF。

另外，当一条母线上只有一条交流线路出线运行，未带极运行，此时2012开关跳闸应启动功率限制功能或者启动最后线路断路器跳闸。根据以上推断，在2012开关在合位时极1最后线路断路器保护逻辑设计如下：

【（<20511合>与<20512分>与<|20531分|或|广北乙线间隔未投入|>与<|20541分|或|广北甲线间隔未投入|>）或（<20511分>与<20512合>与<|20532分|或|广北乙线间隔未投入|>与<|20542分|或|广北甲线间隔未投入|>）】与【<2012分>与<广北甲线跳闸>】与【母联开关2012跳闸】与【极1DEBLOCK】与【[（<20511合>与<20512分>与<20522分>）与（<20531分>异或<20541分>）]或[（<20511分>与<20512合>与<20521分>）与（<20532分>异或<20542分>）]】与——极1ESOF（功率回降）。

5 结语

该文中，广州换流站目前配置的最后断路器保护、最后线路保护是基于直流系统正常运行，交流场按照双母正常工况接线方式设计。未考虑母联开关2012的状态及交流场不同接线方式时的情况。改进方案中仅针对假设的几种可能接线方式提出了相应的简要保护逻辑改进图，并未涵盖所有的可能性。

参考文献

[1] 王华伟，蒋卫平，吴娅妮.云广±800kV特高压直流工程逆变站最后断路器跳闸故障研究[J].电网技术，2008，32（18）：6-9.

[2] 李兴，陈世元，张鹏，等.高压直流工程换流站交流开关场最后开关/线路保护运行分析[J].继电器，2005，2（16）：66-69.

[3] 浙江大学直流输电科研组.直流输电[M].北京：水利电力出版社，1985.