关键词：特高压;直流输电;工程;无功控制
中图分类号：TM726.1文献标识码：A
1直流输电概述
和交流输电技术相比，直流输电技术在长距离输电中具有明显优势：直流线路输送电力损耗相对较小，输送容量相对较大；直流输电架空线仅仅需要正负两极导线，杆塔结构简单，线路造价相对较低；稳定性较好，可以有效传输大容量电能；可以让电力系统非同步联网，并不需要增加交流系统短路容量；可以将大地视为导体，有效提升输电系统可靠性；分期建设、增容扩建开展较为方便，提升投资效益[1]。
±800KV以上特高压直流输电技术因其容量大、输入距离长以及损耗低等优点，在我国具有良好的发展前景。我国特高压直流输电技术已经逐渐走出国门，2019年，国家电网公司负责建设的巴西美丽山二期特高压直流输电工程已投入运营。在全球能源互联网背景下，发展特高压直流输电技术对于我国电力事业发展具有重要意义。而换流阀在直流输电技术应用中占有重要地位，在送电端，换流阀为整流器，利用换流阀可以将交流电整流为直流电，输送能量；在受电端，换流阀为逆变器，可以将直流电逆变为交流电，为后端交流电网提供能量。在特定情况下，通过改变控制策略，也可以让整流器、逆变器之间角色互换。
2特高压直流输电换流阀控制系统结构及原理
2.1系统结构
换流阀控制系统结构主要包含以下三个组成部分。
（1）控制主机。利用控制主机产生CP脉冲至阀控单元，实现换流器触发控制功能。
（2）阀控单元。阀控单元产生FP脉冲，并将每组FP脉冲分配至各个晶闸管单元，完成晶闸管触发，一般情况下，一个阀控单元主机需要负责2个单阀的触发工作。
（3）晶闸管控制单元。晶闸管控制单元可以利用晶闸管两端电压的建立、变化对晶闸管状态进行有效监视，并利用回报脉冲IP的方法将其状态信息发送至阀控单元，完成闭环控制。
在阀控系统中，阀控单元可以接收控制主机发出的并行控制脉冲，并将阀运行状态实时提供给控制主机；对于控制主机下发的触发命令，阀控单元可以在编码完成后，将其发送至晶闸管控制单元；晶闸管控制单元接收触发命令后，完成本级晶闸管触发工作；与此同时，阀控单元可以接收晶闸管控制单元返回的监视信息。如果换流阀有异常情况出现，阀控单元可以及时采取请求跳闸、报警等相关措施，如果阀控单元有异常情况出现，阀控单元也可以发出相应的报警信息。
2.2阀控单元
阀控单元屏柜组成主要包括一面阀控接口柜及三面阀控柜。阀控接口柜主要包含1台PCS-9587阀漏水与避雷器监视装置、2台PCS-9882交换机（A系统、B系统各有1台）以及2个PCS-9519VCU接口单元（A系统、B系统各一个）。在各阀控柜中，主要包含2个PCS-9586阀控制单元，每台装置均包含Ａ系统和Ｂ系统，每个系统都有同一相2个桥臂相对应。6台PCS-9586与１台PCS-9882、1台PCS-9587A互相连接，另一台交换机和B系统连接，各个系统分别与监控系统A网、B网连接，利用IEC-61850协议完成传输任务。A系统、B系统采用冗余配置，运行具有完全独立性，如果值班系统有故障情况出现，那么可以利用备用系统进行持续运行，这种方法可以提升系统运行的可靠性。如果有电源板故障、处理器板故障出现，应及时更换。
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PCS-9519阀控单元接口包含系统、机箱各有一台，采用冗余配置，实现接口信号转发功能。1面阀控接口柜以及3面阀控柜可以对12脉动阀组进行监视、控制，12脉动A相、B相、C相与3面阀控柜分别对应。利用PCS-9587阀监测单元，可以有效连接避雷器计数器、漏水监测单元以及监控后台，使漏水检测单元数据以及计数器动作状态得到有效汇总与上传。1台PCS-9587装置和12脉动阀组配，在具体装置中，可以将其分为Ａ系统冗余配置与Ｂ系统冗余配置。
2.3晶闸管控制单元
2.3.1触发与监视功能
在触发、监视工作中，常规触发逻辑下，晶闸管控制单元如果检查发现晶闸管两端正电压在30V以上，则将IP指示发送给阀控单元，阀控单元可以生成相应的IP信号、“OR”信号，之后产生FP信号，利用发光二极管将其发送至晶闸管控制单元，进而让晶闸管得以触发。在补发脉冲触发工作中，如果CP依然存在，在晶闸管控制单元触发后，会有IP回报产生，晶闸管控制单元会得到阀控单元的补发脉冲。在0～10μs内，IP再次满足，需要将ＦＰ在10μs时进行补发；在10～100μs内，如果IP得到满足，则需将FP信号进行即刻补发；在100μｓ后，如果有IP得到满足，那么需要延时20μｓ对FP进行补发。
2.3.2保护与检测功能
（1）过电压保护。如果部分晶闸管没有收到阀控单元ＦＰ，那么收到FP的晶闸管在触发后就需要承受高电压，为避免有晶闸管损坏情况出现，在电压提升至门槛值6.8KV后，晶闸管控制单元板内部会有触发脉冲发出，进而让所有晶闸管得到触发。
（2）恢复期保护功能。在晶闸管反向恢复过程中，其不能承受过高的dv/dt，在晶闸管控制单元中，需要利用电路实现反向恢复期间的保护。在反向恢复期900μｓ内，如果电压检测结果在1300V以上，那么晶闸管控制单元强制发送触发脉冲，让晶闸管得以触发，保证晶闸管导通，以保护晶闸管不会损坏[2]。
（3）检测。利用可变脉冲宽度来有效区分正常触发、保护性触发，可以有效提升晶闸管监测水平。在正常触发状态下，回报信号的IP宽度为2～15μｓ；如果晶闸管有紧急保护触发，晶闸管控制单元发送一定宽度回报信号至光接收板，回报信号为15～50μｓ，系统就可以识别到该晶闸管有保护性触发出现。
2.4阀控单元和换流阀控制系统信号接口
阀控单元主要应用双冗余配置方案，阀控单元、CCP系统之间采用1对1连接方法，并利用1主1从模式保证系统运行正常。主用状态下，阀控单元、CCP系统负责换流阀控制工作；备用状态下，除了触发脉冲不被发送至阀塔以外，仍可以产生其他脉冲信号、回报脉冲信号、保护信号、闭锁信号，让系统得到正常运行。备用阀控单元可以对闭锁信号进行有效检测，让CCP得到信号输出。利用现场总线，阀控单元所产生报警信息、事件信息可以被发送到运行人员工作站中。在CCP系统、阀控单元间，采用光调制信号作为开关量信号。利用Profibus总线，阀控单元可以将阀控系统事件信息提供给事件服务器 。阀控单元接口及主要功能：FP12接口，输出12个单阀触发反馈信号；VBE＿Trip接口，输出VBE请求跳闸信号；EB＿OK接口，输出检测VBE状态是否良好信号；DEBLOCK接口，输入单阀解锁信号；ACTIVE接口，输入主从选择信号；CP12接口，输入并行触发脉冲；BPPO接口，输入CCP所需投旁通对；REC＿Trip接口，输入启动ＶＢＥ录波信号；VOLTAGE接口，输入换流变阀侧电压是否达到额定电压信号；INV＿Ind接口，输入逆变侧有两套CCP同时失去时的投紧急旁通对。
结束语
能源赋存与负荷分布的不平衡决定了远距离大容量输电成为我国电网发展和满足电力需求的必然选择，而高压直流输电技术在远距离、大规模输电中具有明显优越性。对特高压直流输电换流阀控制系统中晶闸管控制单元、阀控单元等进行科学设计，有助于使系统通过调试，让工程顺利投入运行。
参考文献
[1]毛灿．特高压直流输电换流阀安装过程控制[J]．中国设备工程，2018（1）：143-148．
[2]贾涛，苏春强，李强，等．基于模拟负载的特高压换流阀MVU冲击电压试验方法探讨[J].高压电器，2017，53（4）：203-210．
论文作者:康佳
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 第18期
论文发表时间:2020/4/9
标签：晶闸管论文; 单元论文; 系统论文; 信号论文; 脉冲论文; 接口论文; 特高压论文; 《当代电力文化》2019年 第18期论文;