摘要：高压直流开关是直流输电系统重要的一次设备，对于转换运行方式、隔离系统故障点起着重要作用。本文根据普侨直流4.9旁路开关连续分合的事件，对旁路开关的分合闸回路、防跳回路进行分析；提出切实可行的预防旁路开关连续跳跃的控制措施；为防止旁路开关在操作过程中误跳，提出更改旁路开关控制逻辑的建议。
1、故障过程
2014年4月9日，普桥直流侨乡站进行丢脉冲实验：固定极1低端阀组系统1为主系统，VBE执行连续丢脉冲至VBE不OK，导致COL发跳闸命令，跳开交流进线开关并同时闭合旁路开关，极1低端阀组控制收到外部跳闸命令后，开始执行顺控将系统由‘闭锁’状态转为‘备用’状态，在此过程中顺控发令断开旁路开关0410，这导致旁路开关同时收到COL来的‘合’命令和顺控来的‘分’命令，由此旁路开关连续分合多次直至开关本体因压力低停止分合。下文以0410为例进行分析。
2、直流开关分合闸回路
以阀组旁路开关BPS 为例，从开关本体机构箱到控制保护系统的控制路径下图所示。可见，BPS 的分合控制来自两条路径：一条是组控系统经（PROFI BUS） 6MD66 控制其分合；另一条由组控或组保护经保护接口屏（硬接线）控制其分合。第一条路径主要实现本站阀组的顺控操作，例如解闭锁本站极内第二个阀组；第二条路径主要应对故障情况（82BPS 动作或者阀组ESOF）和配合对站解闭锁本极内第二个阀组。另外，组保护动作只会对相应阀组发出合闸命令，不会发分闸命令。例如，当一极的双阀组都在解锁状态，若此时其中一个阀组出现故障，则组保护会合上旁路开关，为另一个正常解锁运行的阀组提供通路。
图1 旁路开关分合闸回路
2.1旁路开关的分闸回路
有三种途径实现旁路开关分闸，分别是通过阀组接口屏继电器励磁、就地控制接口屏开出远方分闸命令以及就地手动操作，如图所示
图2 阀组旁路开关分闸回路示意图
2.2旁路开关的合闸回路
实现阀组旁路开关合闸的方式，与分闸类似。在阀组故障需要紧急停运的时候，旁路开关合闸后需要通过软件的顺序控制再次分开。旁路开关的合闸回路如图所示
图3 阀组旁路开关合闸回路示意图
3、直流开关防跳回路
直流开关图纸中防跳的英文标识为anti-pumping device，直译的意思为防止振荡的设备。
直流开关在故障时闭合，交流开关在故障时跳开。因此直流开关的防跳在分闸回路，防止直流开关再次跳开，而交流开关的防跳回路在合闸回路，防止开关再次合闸。
图4 阀组旁路开关的防跳回路示意图
4、阀组旁路开关防跳回路未起作用的原因
由上述分析可知，只有当分闸命令持续存在时，防跳回路方起作用。观察下图“4.9”案例故障时刻的录波可知，旁路开关的分闸命令并不连续，这是由于在阀组控制软件SWCB模块开出的分闸命令持续时间TPS为2s（正常情况下，旁路开关的分闸时间为20ms左右，合闸时间为40ms左右，命令从组控送到6MD66装置约需要30ms），而分闸命令最终是通过6MD66逻辑判断出口至现场汇控柜；而在由下图中红线标注的管脚所经逻辑及红框中CMD_REL_OFF条件与分闸命令的联锁可知，当旁路开关由合位转为分位后，导致CMD_REL_OFF输出为0，将闭锁开关分闸命令。也就是说，在阀组控制软件SWCB模块开出的分闸命令持续时间TPS的2s内，只要当开关位置转为分位时，断路器将马上失去来自6MD66的分闸命令；此时防跳回路不起作用。另一方面，组控COL模块通过硬接线开出的的合闸命令不经过6MD66的联锁判断，直接开出到开关本体，所以旁路开关又收到硬接线开出的持续合闸命令，合上旁路开关；但此时持续时间为2s的分闸命令依旧存在，所以又会再次断开旁路开关。照此循环，最终导致旁路开关频繁分合。
图5 “4.9”案例故障阀组旁路开关变位情况
图6 CMD_REL_OFF信号100ms延时增加前逻辑图
图7 CMD_REL_OFF条件与分闸命令的联锁逻辑图
因此，上述事件是由于6MD66中对旁路开关的分闸命令的逻辑判断中需要对开关位置进行判断，导致分闸命令不连续，而防跳回路中的继电器需要持续的分闸命令才能形成自保持，所以防跳回路不起作用，开关频发分合，直至耗尽能源，分闸闭锁。
5、旁路开关故障闭锁对防跳回路的影响
通过上述分析，在“4.9”案例中，因防跳回路不起作用，旁路开关经过多次分合（在1s内经历了三次“分-合”操作）后，开关的储能机构尚未来得及完成打压，导致液压机构压力降低，报故障闭锁信号"CB BYPASS GENERAL LOCKOUT N2/SF6/OIL"。当旁路开关报故障闭锁信号时，阀组控制软件的SWCB模块输出FT1=1，导致软件判断开关分/合闸释放条件均不允许，即CMD_REL_ON=0, CMD_REL_OFF=0，从而屏蔽了6MD66发出的分/合闸命令。本例中阀组从“闭锁”到“备用”，组控顺序控制发出的断开旁路开关命令就是通过这一回路发出的。但是，当故障闭锁信号消失，经过6MD66发出的分闸命令又被开放（CMD_REL_OFF=1），从而导致旁路开关在短时间内收到断续的分闸命令。此时，同样会造成防跳回路不起作用。
6、阀组旁路开关防跳回路改进措施
由上述分析可知，当硬件回路开出持续的旁路开关合闸命令，且阀组同时需要操作到“备用”状态而分开旁路开关时，开关在多次分合后的过程中，因对开关位置的逻辑判断，使分闸命令断续，防跳继电器未能起作用，造成了旁路开关的跳跃。现场通过修改分合闸命令的持续时间及CMD_REL_OFF条件的开放时间，能够解决旁路开关跳跃的问题。
来自6MD66的分/合闸命令持续时间，由组控软件的SWCB模块和6MD66软件共同决定。在原阀组控制程序中，SWCB模块开出的分/合闸命令时间TPS为2s，而6MD66软件中允许分闸命令的信号CMD_REL_OFF没有设置延时。首先，将CMD_REL_OFF信号增加100ms的延时，参与到联锁释放命令CMD_REL_OFF的输出逻辑，并最终参与到分闸命令的输出逻辑，躲过修改前因开关位置在分位时，CMD_REL_OFF条件输出为0，导致分闸命令断续，防跳回路不起作用的情况。其次，将SWCB模块的分/合闸持续时间由2s改为200ms，避免出现在修改前的SWCB模块所开出的分闸命令2s时间内，且在CMD_REL_OFF条件延时100ms以后，开关在合闸状态再次接收到分闸命令而断开的情况。下图为软件修改前后逻辑图：
图8 CMD_REL_OFF信号100ms延时增加前逻辑图
图9 CMD_REL_OFF信号100ms延时增加后逻辑图
图10 SWCB模块分/合闸持续时间200ms修改后逻辑图
除了修改分合闸命令的持续时间及CMD_REL_OFF条件的开放时间这一解决方案外，也可通过删除CMD_REL_OFF信号其中一条“旁路开关在合位”的判断条件，保证在SWCB模块开出的2s分闸命令时间内，不会因为旁路开关状态的变化而影响CMD_REL_OFF信号的输出结果，并导致防跳回路不起作用。
参考文献
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作者简介：
张晨，男1990年09月出生，贵州人，助理工程师职称，大学本科学历，于南方电网有限责任有限公司超高压输电公司广州局从事变电运行工作及电气工程研究。
论文作者:张晨
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：旁路论文; 命令论文; 阀组论文; 回路论文; 跳回论文; 逻辑论文; 故障论文; 《电力设备》2017年第33期论文;