赵娜 王超 刘良发 李生龙

摘要：使用高压直流这一输电模式，不仅其输送容量相对较大，而還具备损耗能量小以及能实现远距离传输等优势，因此各国都在广泛地使用。对于我国而言，在直流输电工程高速发展的过程中，直流输送容量已经在局部地区有着较高水平，并且在我国形成了多馈入直流的输电体系。与此同时，换流站工程也得到相应的发展，而其在跨区电网中发挥着十分重要的作用。

关键词：直流换流站;直流保护动作;措施

引言：在中国经济持续性发展的过程中，生活产生等诸多方面对电力需求量逐步提高，而且大容量远距离的直流输电项目也在增多，人们也越来越重视直流输电系统的可靠程度。对于直流换流站中的直流输电系统而言，其最主要的工作是进行直流保护，其能否安全稳定地运行在一定程度上影响着直流系统的稳定性。基于此，应有必要分析直流换流站中直流保护动作的可靠程度，在此基础上提出相应的改进建议。

一、直流换流站直流保护存在故障的原因分析

第一，没有较为可靠的直流保护动作模式。文章会以我国某一直流换电站为例对这一原因进行简要分析。该站对直流保护使用的是切换动作模式，这一模式的运作原理是：如果处在activ状态下的子系统发出保护动作之后，首先是把处在standby状态下的子系统转变为运作状态，之后在将之前处在运作状态下的子系统转变为service状态下;要是之前处在standby状态下的子系统保护也产生动作，那么则由直流对出口进行保护。该站于2015年7月所出现的故障就是因为极Ⅰ直流滤波器中的电容器高频次切换引发不平衡保护而造成的，其结果是使得两套控制系统均退出了运行状态，从而造成直流输电系统的极Ⅰ被闭锁[1]。除此之外，因为控制系统和保护系统并不是相对独立的，同样也会影响到系统运行，也就是当切换直流保护时能够影响直流控制系统的常态化运行。

第二，控制与保护功能未能实现相对独立。这一原因主要发生在投运时间较早的换流站中，这样换电站中的直流控保系统不能让二者实现完全独立，比如极控制保护系统下的第一电脑主机具有控极功能以及主导保护功能，而第二电脑主机则能对直流后备进行保护，而现下的直流工程都能实现极控制保护系统中的保护功能与极控功相分离，第一主机发挥控制作用，第二主机则是对直流进行保护。如果控制功能与保护功不能各自独立，很有可能会使得流输电系统在运行过程中的可靠性被大幅度降低。

第三，直流控保系统所用的硬件板卡过于老化。在相关规程中并未明确规定直流输电系统中二次设施的运行时间，所以也就无法确定直流控保系统硬件板卡的更换时间;但是对于运行时间相对久远的换流站而言，其系统内部的板卡必然会存在老化问题，造成故障率大幅度升高，甚至对系统运行的可靠性造成严重影响。

二、增强直流保护动作可靠性的相关建议

第一，提高直流保护管理的标准化程度。在大批量直流工程相继投运的过程中，不同工程与厂家实现直流保护的方法存在差异、缺乏规范性等问题越来越明显，这为直流保护的维护以及管理等方面带去了严峻的挑战。所以，应该规范直流保护实行技术的基本原则以及设计原则，而且要严格依据国调中心的相关规章进行设计，这样在理论上能够将其动作率进一步提高。

第二，做好故障隐患的排查与治理工作。2017年，我国某一超高压输变电公司对该地区的换流站可能存在的故障隐患进行排查与治理，该地区的换电站在接地极刀闸的联锁系统中存在错误、交流滤波器设计没有体现投切逻辑等相关直流控保系统中的故障隐患[2]。并在此基础上制定出合理的解决措施，同时也对厂家提出维护建议，通过该类措施能够更好地降低因为系统故障而造成的直流被迫停止运行的概率。接下来该公司进一步确定了所使用治理隐患的技改方式，并将其申报给国网技改项目储备系统中;在这其中发生了由于阿西布朗勃法瑞公司的相关服务人员更换，而使得隐患治理进度延缓的问题，对此该公司通过南瑞公司寻求相关的治理方案，保证在下一次的停电检中可以完成针对所有隐患的处理工作;针对没有处理的隐患也采取了相应的防范举措，而且对可能发生的事故进行具体的演练，旨在保证没有处理的隐患是可以控制的;该公司也对设备的专项隐患开展排查工作，并且把管理机制中融入排查工作，依据排查内容完善与补充规章制度。

第三，合理分析系统的运行状态量。相关公司应依据国网公司有关直流换流站设备的状态检修需求，做好系统运行状态量的日常对比工作、每周整合工作以及月末总结分析工作等，其主要收集的状态量为红外测温、光电流互感器在线监测、主机CPU负载率等。借助认真细致巡查设备状态、实现对其的在线监测以及带电检测，能够尽早发现及解决设备运行异常问题，进而取得有效的设备状态量，以及对其进行状态评价。

第三，采用三重化配置对直流进行保护。所谓的直流保护三重化，其应是指除了直流保护装置之外的，外部输入回路以及输出回路所具备的TMR配置，一般情况下采用三取二方法出口。在此种方法下，单个元件出现的故障只能使得单套系统被退出，这样可以最大限度地避免因为不正确保护动作而造成的直流系统闭锁问题。在双重化配置下的保护系统所出现的故障中，绝大多数都是发生于在对单套保护进行采样、判断等过程中，而若是保护三重化配置的话，能够完全避免出现保护错误的动作情况，而且我国的银东直流工程在对直流进行保护时采取的就是三重化配置，自从投运以来只出现7次因某一元件故障而导造成套保护异常动的问题。通过直流保护三重化能够在很大程度上增强直流系统在运行过程中的可靠性，所以相关工程中的直流保护使用三重化配置是十分必要的。

第四，改善输入输出卡板运行环境。这一点主要是户外子系统的屏柜板卡进行优化布置，能够给室外的ETCS等相关直流控保系统，修筑小型保温室等举措优化输入输出板卡的运行环境。通过该类举措能给输入输出板卡打造正常运行的良好环境，经事实证明在实行这一举措之后，系统输入输出板卡出现故障的概率明显下降。除此之外，进一步完善极控制系统中的自查逻辑也是十分重要的。应该提高Peripheral Component Interconnect板卡中和数字信号处理之间连接端口通信的自检，也能完善对控电脑主机进行保护控制的PCIF板卡的自行检测功能[3]。在换流改变保护动作后不需要切换系统，对于单个元件存在故障而使得直流出现停运风险的问题，能够借助添加启动元件以及设计软件闭锁逻辑，能在一定程度上减少换流变保护误动的现象。

结束语：总的来讲，直流换流站能否让直流保护动作具有高度可靠性，其对直流输电系统运行的可靠程度发挥着至关重要的作用。在我国换流站建设增速的同时，我们需要在部分环节上进一步完善。基于此应总结相关工作经验，特别是关于直流保护的可靠性方面，通过我国科研人员的不断探索会使用更为先进的方法提高换流站直流保护的可靠程度。

参考文献：

[1]黄瑶玲，王丽丽，吴萍，刘浔，戴迪. 提高直流换流站直流保护动作可靠性的措施[J]. 电子世界，2015（20）：74-75.

[2]朱韬析，汲广，毛海鹏. 广州换流站直流保护系统运行情况分析[J]. 电力系统保护与控制，2009，37（21）：36-40.

[3]姚其新，张侃君，韩情涛，文博. 龙泉换流站直流控制保护系统运行分析[J]. 电力系统保护与控制，2015，43（11）：142-147.