摘要：顺控操作在高压直流输电系统中已得到了广泛应用，但针对换流变由备用转闭锁的过程中，出现合上边开关后换流变保护动作跳开边开关，经延时合上中开关后又跳开，导致故障换流变受到二次冲击情况；我将对整个故障过程进行分析，找出为何换流变保护动作已成功触发ESOF命令，根据控制要求应可靠“闭锁顺控逻辑”，而此次故障却未达控制要求的原因。针对以上情况对交流站控系统接收极控系统的顺控操作合进线开关命令进行优化。
关键词：备用转闭锁；顺控逻辑；换流变
前言
换流变顺控执行由备用转态转闭锁状态时，依据顺控逻辑在合上边开关对换流变充电，边开关合上后，延时合上中开关合环运行。但当换流变有故障时，顺控逻辑合上边开关，换流变保护动作跳开边开关并启动本级ESOF命令，不再合上中开关再次冲击故障换流变。本文所发故障确和理论情况有差异，当边开关合于故障换流变跳闸后，中开关再次合于故障换流变，对故障换流变两次冲击，我将对此次故障进行分析，并提出有效的操作逻辑优化方案并进行推理验证，避免顺控操作过程中边开关、中开关合于故障换流变，对换流变造成二次冲击。
1、故障过程描述
本文以某直流工程在极1由备用状态转闭锁状态时，按顺控操作顺序边开关合闸，投极1换流变，合闸后因极1YY C相（换流变网侧TA与换流变阀侧TA间差流）差动动作，合闸后约50ms，边开关跳闸。
按顺控操作顺序，在边开关跳闸后，约850ms，仍合上了中开关。中开关合闸后，极1换流变再次带电，持续时间约527ms，在此期间换流变C相充电电流有持续下降趋势（该特征与励磁涌流类似），之后中开关跳闸，但后台未收到任何保护触发报文，仅查到了ESOF有启动报文，其启动时间为边开关合闸后24ms。
图1-1 保护动作及开关跳闸时序图
2、故障分析
2.1 极1换流变保护主一、主二保护动作分析
极1换流变由备用转闭锁过程中，极1换流变主一、主二保护装置R1、R2报“大差增量差动保护动作和大差比率差动保护动作”、极1换流变主一保护装置R1报“星变增量差动保护动作和星变比率差动保护动作”，故障相别：C相。
查看故障录波可知极1YY换流变三相均出现励磁涌流，且励磁涌流闭锁极1YY换流变三相的差动保护。
查看定值单后，发现换流变保护R1装置采用波形对称原理，R2装置采用二次谐波制动原理，结合录波图分析，装置R2在边开关合闸后二次谐波分量急剧增加-衰减的趋势，涌流闭锁差动保护也出现“闭锁-返回-闭锁”情况，而在其返回的期间内差动电流已达到动作值，换流变保护动作跳闸。
2.2 边开关保护动作分析
边开关保护装置采集故障电流分别为：0.18A、0.18A、0.56A，定值单失灵跟跳本断路器定值为0.1A、0.13S，开关保护在换流变保护动作后收到“三跳开入”命令后故障电流均达到了失灵动作定值，跳开断路器，动作正确。
2.3中开关保护动作分析
中开关保护装置由来自极1换流变保护跳闸的保护三跳开入，此时中开关还在分位，当收到交流站控的顺控执行“备用-闭锁”指令，合上中开关，同时极控ESOF从收到极1换流变保护跳闸开始，通过LAN给交流站控发顺控执行“闭锁-备用”指令。因通过LAN网下发指令为秒级指令，延时较大，在边开关跳闸后约880ms后合上中开关，顺控执行“闭锁-备用”指令还没有被极控ESOF终止，直到中开关合闸后约550ms后，顺控才执行“闭锁-备用”指令，经过测控装置下发中开关分闸，选相合闸装置在收到测控装置分中开关指令后，执行分闸命令，在1428ms后中开关在分位。
极控接收到后台的备用转闭锁的顺控命令后，按照相关步骤执行顺序控制，极控执行备用转闭锁自动顺序操作时，顺控执行到合进线开关时，极控将合进线开关的命令通过LAN网发送给交流站控系统，交流站控系统分别进行与换流变相连的边开关、中开关的合闸操作，具体操作流程如图2-5所示：
图2-1 优化前进线开关操作逻辑
图2-1中，交流站控收到极控系统的合进线开关命令后，执行边开关合闸操作，同时延时200ms，执行中开关合闸操作，合闸命令均为1s，合闸命令送到开关本体，需交流站控的合闸允许、DFU410装置的检同期成功、选相合闸装置的选相成功这三个条件均满足。
交流站控接收到合进线开关命令后，在合边开关的同时，延时200ms合中开关命令开出，此时中开关的合允许条件满足，通过SER可以看出中开关的检同期成功信号比边开关的合闸成功晚了700ms，故中开关的合状态比边开关的合状态晚了700ms左右。
2.4极控ESOF动作流程
换流变保护动作触发极控ESOF后，极控将ESOF命令一通过LAN 网发送给交流站控系统，交流站控系统通过DFU410测控单元判断开关位置，最后通过选相合闸装置执行ESOF命令来执行开关的分、合闸操作。
3、基于本次故障分析的判断及整改方案。
3.1故障综合分析判断
（1）故障发生当晚，开展了保护装置及二次回路检查，次日检查一次设备接线、外观，换流变档位无异常，次日对换流变进行油色谱分析，在线油色谱、现场取样分析均未见异常。次日下午，现场已经完成中开关、边开关的合闸电阻测试，均满足要求。
综合以上检查情况，对于换流变差动动作的原因，分析后认为：为换流变剩磁影响，导致了换流变投运时励磁涌流偏大，引起换流变差动动作跳闸。
从中开关合闸后，换流变第二次带电期间，中开关电流波形分析，直流分量和二次谐波含量相对较小，而且极1换流变保护没有动作。
（2）顺控操作在边跳闸后，顺控去合上中开关，极控ESOF因为延迟并没有中断顺控流程，536ms后是否是极控ESOF给交流站控发指令终止顺控执行，跳开了中开关。
（3）本次开关合闸时间与投产时测试的合闸时间存在一定的偏差，在合闸时产生较大的谐波，换流变保护未能成功闭锁导致跳闸事件发生。
3.2进线开关操作逻辑优化
根据本次的跳闸特点，优化前的进线开关合闸操作逻辑如图2-1所示，如在换流变本体发生故障的情况下不能终止顺控逻辑将导致再次合闸于故障上，可能导致换流变受到二次冲击而损坏。为避免这种情况的发生，对进线开关合闸操作逻辑进行优化。
交流站控接收到极控系统的进线开关的合闸命令时，通过间隔内的隔离刀闸状态判断选择执行合闸与换流变相连的边开关操作还是中开关操作。修改后进线开关合闸操作逻辑图如图3-1所示：
图3-1 进线开关修改后的操作逻辑
极控系统通过LAN网向500kV交流站控系统下发合进线开关命令，交流站控在执行顺控操作合中开关时，需保证中开关两侧刀闸在合上位置，同时还要判断边开关两侧刀闸的位置，若边开关两侧刀闸在合上位置，则顺控逻辑不执行合中开关的操作，若边开关两侧刀闸有一把或两把在拉开位置，则顺控逻辑执行中开关合闸操作。通过增加边开关刀闸这个判据，可以有效保证顺控操作执行换流变由备用转闭锁时只合上一个开关，在合上一个开关对换流变充电正常后，再手动合上另一个开关运行，这样可以避免边开关和中开关两次合于故障换流变的可能。
结束语
本文针对某换流站顺控操作由备用转闭锁时，发生换流变保护动作，导致边开关、中开关两次冲击换流变，经过对故障及进线开关操作逻辑进行分析，发现顺控操作由备用闭锁时存在操作逻辑上的弊病。通过对进线开关操作逻辑的优化，避免了边开关、中开关两次合于故障换流变的情况。提高了换流变的运行寿命及直流的供电可靠性。
参考文献
[1]赵婉君. 高压直流输电工程技术[M].北京:中国电力出版社,2014.
[2]许继电气股份有限公司.SBH-100A微机型换流变压器保护装置技术说明书[Z].河北:许继电气股份有限公司.
[3]南京南瑞继保电气有限公司.PCS-921N断路器失灵保护及自动重合闸装置说明书[Z].南京:南京南瑞继保电气有限公司.
论文作者:罗佼,周丽花
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
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