±800kV直流输电工程换流阀控制保护接口技术研究

李生龙 赵娜 王超 刘良发

【摘  要】对于±800kV直流输电工程而言，换流阀是其输电过程中的关键性设备，其不仅具有整流以及逆变的主要功能，而且可以借助快速可控的特征快速操作直流输电的启动及停运。在换流阀的组成部分中换流阀控制设备是其核心，而设计的技术路线以及控制保护接口的实行方案是确保换流阀安全运行的重中之重。

【关键词】±800kV直流输电工程;换流阀控制保护;接口技术

引言

若是在高压直流输电工程中实现换流阀的控制保护接口技术，可以处理工程实施过程中怎样在不一样的厂家设备之间进行有效与稳定连接的问题，从而进一步增强输电工程整体的可靠程度与实用性[1]。我国已有直流输电工程，在其运行中证明了接口技术的有效性，这对未来的直流输电工程而言，发挥着十分重要的借鉴作用。

一、简述换流阀控制的工作原理

在我国±800kV或是特高压直流工程中，主要使用的是晶闸管换流阀，此类换流阀的特点具有以下几点：第一点是具有单向的导电性;第二点为其导通条件是正极对负极为正向电压而且控制极上加入正向的触发脉冲;第三个特点是关断条件，需要经过换流阀的电流值是零，而且在一定时间内的换流阀电压维持是零或者为负值。±800kV直流输电工程需要阀控才能对换流阀进行控制，而且阀控能够接收到换流器控制系统发出的控制脉冲，而所产生触发的脉冲会被传送到晶闸管控制的单元中，与此同时接收由晶闸管发出的回報信号，对其进行分析，并且将这些信息反馈给直流控制保护系统中。TFM依据所接收的触发脉冲而产生点火脉，从而对晶闸管进行保护。

二、换流阀的主要组成部分

第一，在连接换流阀和极控系统之间的主要接口设备是VBE，其是直流控制保护系统控制与保护每个对换流阀的尤为重要的要素;第二，GU。所谓的GU其实就是一块印制电路板，而且在换流阀的每一晶闸管级都会配备一个;第三，冷却系统的泄漏监视设备。关于冷却系统泄漏监视设备，其是一个被安置在换流阀底部而且可以自行倾倒与返回的重要设备。VBE 借助功率较大的光发射元件将光脉冲信号发送给监视器。要是换流阀的冷却系统没有出现泄漏，那么其光道是十分畅通的，也使VBE上的接收设备可以接收从监视器反馈出的信号;要是冷却系统存在泄漏问题，那么冷却液则会顺着换流阀内部的特殊沟槽进入监视器中，如果监视器被冷却液填满，那么监控器会自动倾倒，倒出的冷却液可以对光通道形成阻断。冷却液泄露的严重程度在一定程度上决定着阻断的时间与频率。因此从泄漏监视器所反馈出的光脉冲信号也涵盖着该系统的监视信息。而VBE则会依据所反馈的监视信息去判断泄漏程度，并在此基础上开展报警处理。

三、换流阀控制保护接口技术分析

第一，光控制信号接口。极控系统和VBE之间产生的光控制信号主要由触发字与热字这两种光信号组成。V系列的VBE和ABB公司出产的VBE，二者最大的区别在于其光控制信号所使用的是串行编码，也就是十二脉动换流阀发出的触发信号只需要借助一根光纤就可以实现传送[2]。运用串行最大的优势时候可以使用较少的光纤，可以在有效使用屏柜内部空间的同时，最大限度地避免因为光纤损坏而导致触发异常的问题。针对十二脉冲的换流阀来讲，在进行并行触发操作时需要 1使用到十二根光纤，但是进行串行触发操作时仅仅用到1根光纤即可，不难知道十二根光纤发生损坏的机率势必比一根光纤要高。因为直流极控制设备和 VBE光信号之间具有不同的传输方法，这也是接口设计的难点。因为VBE受到换流阀技术路线的影响，而且和一次设备之间的关系十分紧密，对于控制保护系统而言，所选择的是不同的技术路线，对此可以选择改变光控制信号传送这一方法，之后再将信号转变为串行信号再发送至VBE。

所谓的触发字，其主要指的是通过极控系统对换流阀所触发的信号进行控制。对于触发字信号的编码而言，其主要选择串行归零码这一方式，其信号中的有效数据位为十二个，其顺次代表的是换流阀所触发的信号。而在十二脉动换流阀中也同时导通四个阀，所以在触发字的同一时刻会有四个换流阀其所对应的有效位的电平较高，其主要表示要触这四个阀时VBE 以及触发字能够明确每一单阀在当下时间能否被触发，而且要把信息传输至该阀的每一个GU中。

而热字信号也是VBE所具备的信号，串行归零码也是热字所使用的。在热字中主要包含着两个信号，其一是极控以及直流情况对晶闸管当下的等效结温信息进行计算，其二是许可VBE对换流阀的实际状态信息进行检测。极控可以借助当下直流工况对等效晶闸管中的结温信息进行计算，在借助热字信号传送给VBE，而其把此结温信号进行再一次解码，之后在将其发送至电位较高的GU中，GU可以依据结温信息实现对保护定值的动态化更新，例如VBO保护等。因为晶闸管的运行过程会受到结温影响，所以将晶闸管结温相结合能够对其保护触发阈值进行实时调整，这在一定程度上会增强保护触发的有效性，在最大限度确保换流阀安全的同时，能够对直流输电系统的运行稳定程度提供相应的保障。在热字中其另外的重要信息则为能够让VBE实现对流阀状态命令的检测，而且这一命令主要使用在换流阀的闭锁环节中。要是换流转变交流的进线断路器在闭合之前，其换流阀处在非异常的工作状态，因此要想避免大量的无用信息上传送到人机界面而阻碍相关人员的常规性操作，那么则要命令VBE停止对换流阀状态的监测。

第二，以太网通信接口。VBE能够把所检测到的换流阀以及VBE 的基本状态信息借助以太网传送到辅助系统中的接口工作平台，与此同时以太网能够接收到运行人员OWS控制VBE的命令。关于VBE内部而言其较为独立的数据处理系统有两个，每一处理系统都能对换流阀以及VBE的自身状态进行检测，而且能够借助这两个独立的以太网，将信息发送至接口工作站，之后再由经作站发送至运行人员的监控系统中[3]。在VBE传送给辅助接口屏的过程会存在以下几种故障：其一，正常事件，这一点主要是指在系统运行中在常规操作以及状态下所发生的故障事件;其二，轻微故障，主要指的是短暂的处在异常运行状态，但不会对设备继续运行造成影响的故障。此类情况能够了解发出警报的原因，在恰当的时候维护换流阀。

结束语：总的来讲，±800kV直流输电工程的阀控技术具有路线多样、接口繁琐的特点，之所以要研究控制保护接口技术，是为了进一步缩短工期，增强工程建设质量。在制定出通用接口技术方案的基础上，应借助仿真试验对方案的合理性进行验证。在我国哈密—郑州±800kV直流输电工程已经成功应用该技术成果，这对于提高特高压直流工程的换流阀控制设计的标准化水平，对直流系统的可靠运行具有重十分重要的作用。

参考文献：

[1]杨晓楠，郑林，蓝元良，彭玲，汤广福.±660 kV直流输电工程换流阀控制保护接口技术[J].电力建设，2011，32（07）：25-28.

[2]卢亚军，宋胜利，肖鲲，李凤祁.特高压直流工程阀控通用接口技术[J].中国电力，2017，50（02）：34-39.

[3]郝长城，王华锋，杨万开，王斌泽，周亮.一种±800kV直流换流阀技术改进方案及验证[J].电力建设，2016，37（02）：112-117.

[4]王先为，张军，杨美娟，张浩，吴金龙，姚为正.混合多端直流输电系统柔直换流阀电气应力抑制策略研究[J].智慧电力，2018，46（08）：32-38.

[5]行鹏，胡申，胡宇，王晓强.高压直流输电换流阀阀基电子设备电磁兼容试验[J].高压电器，2018，54（08）：181-187.

（作者单位：国网青海省电力公司检修公司）