摘要：随着新建的直流工程不断增加，如何确保直流系统的稳定运行已经成为各地换流站需要学习关注的重点。本文结合±500kV富宁换流站直流线路故障重启功能的应用情况及运维经验，对保证直流线路稳定运行的直流线路故障重启功能的原理、可选的功能设定、故障发生时需要关注的重点进行归纳总结，为后续运维换流站的工作提供积累和经验，并提供借鉴和参考。
关键词：直流线路故障重启功能；移相动作；重启电压；重启次数；放电时间
前言
随着科技的发展，经济的增长，时代的进步，国家、企业、用户对用电量的需求呈现逐年增长的趋势。查阅南方电网公开数据可知2019年1月，南方五省区全社会用电量933亿千瓦时，同比增长0.3%。而作为现在电网建设发展的趋势，高压直流工程成为满足日益增长的用电需求和供电不足问题解决的首选方案。
在南方电网西电东送工程中，已建成成“八条交流、十条直流”：500千伏天广交流四回，贵广交流四回；±500千伏天广直流、三广直流、金中直流各一回，溪洛渡送广东直流两回，贵广直流两回，±800千伏云广特高压直流、糯扎渡送广东特高压直流、滇西北送电广东特高压直流各一回，共18条500千伏及以上电压等级大通道，送电规模超过5000万千瓦。其中直流输电线路的占比超过一半以上，可见直流输电在电网应用中是越来越广泛。
为了保证直流输电能正常、稳定的运行，线路自动重合闸功能是必不可少的，但传统的交流线路自动重合闸功能显然无法应用于直流线路，这就需要针对直流线路故障的重启功能，因此直流线路故障的重启功能的应用在换流站中就显得尤为重要。
一、直流线路故障重启功能的原理
在交流系统中，交流线路故障的性质，绝大多数是瞬时性故障，约占交流线路故障次数的80%以上。这些瞬时性故障多数由雷击引起的绝缘子表面闪络、线路对临近树枝放电、大风引起的碰线、杂物掉落在导线上以及绝缘子表面脏污等原因引起，这些故障会使相应线路保护动作跳开断路器后，待故障点去游离，电弧熄灭，绝缘强度恢复后故障消除，线路重合闸动作成功断路器合上后即可恢复线路送电。
与交流系统输电线路故障类似，直流输电线路的短路故障绝大多数是瞬时性的。所以通过在换流站中配置直流线路故障重启功能(DClinefaultrecoverysequence，DFRS)，可以在直流输电线路瞬时性故障发生后迅速消除故障、恢复送电，最大限度地确保直流系统的正常运行。
直流线路故障重启功能简要流程是直流保护监测到直流线路故障，将故障信息传输至控制系统，控制系统功能发送指令启动直流线路故障重启功能，故障的相应极强制移相重启，若线路是瞬时故障则线路重启成功，否则发送ESOF命令闭锁相应极。
在换流站整流侧，当控制系统检测到直流线路故障后，设置输入到VDCL（低压限流功能）的直流电压为0，启动交直流系统故障恢复的暂态电流控制，极控系统将触发角强制移相到120度，当直流电流降低到零时将触发角设定到限制值。这个过程类似于移相闭锁，但控制系统触发脉冲一直使能，所以极解锁信号一直存在，既相应极一直在解锁状态。经过一定的放电时间后，直流系统按设置的电压等级自动重启。如果重启以后直流线路故障消失，则系统继续运行；如果重启后直流线路故障依然存在，控制系统再次重复先前的移相动作，同时累计重启次数，当重启次数达到控制系统设定值时，控制系统将启动闭锁程序，闭锁相应极。
在换流站逆变侧，当控制系统检测到直流线路故障后，设置熄弧角实际值为0，使触发角向120度的方向移动使直流电压降低，当直流电流重新建立后，解除触发角限制重新控制电压。如果发生站间通讯故障，在换流站整流侧检测到直流线路故障，换流站整流侧直流电流将下降至最小值并经过放电时间后重启，如果重启次数达到了，则换流站整流侧启动闭锁程序闭锁相应极，换流站逆变侧由直流低电压保护动作闭锁；而在换流站逆变侧检测到直流线路故障时则不会启动直流线路故障重启功能，换流站整流侧和逆变侧均由直流低电压保护闭锁相应极。
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注：VDCL（低压限流功能）的主要功能是在交直流系统故障时，随着直流电压的降低，控制系统减小直流电流；故障恢复之后，随着直流电压的升高，极控系统逐渐的恢复直流电流。
二、直流线路故障重启功能的设定
正确的直流线路故障重启功能可以保证直流系统的稳定运行，避免因永久性故障反复进行直流线路故障重启对直流设备造成冲击，损害。运行人员可以在后台工作站设置直流线路故障重启次数和每次重启的放电时间(即去游离时间)。运行人员可以选择0至5次重启次数，如果选择了0次则意味着退出直流线路故障重启功能。放电时间可以在100ms到500ms之间选择，放电时间要求5个时间按由小到大顺序排列。此外运行人员也可以设置每次重启时的电压等级，如果故障前的电压参考值大于这个设置值，则系统重启后的电压参考值会被设置为运行人员设置的值。
站间通讯正常时，换流站整流侧的放电时间以及重启次数会更新逆变侧的相应值，同样换流站逆变侧的重启电压参考值会更新整流侧的相应值。如果通讯故障以上数值不能被对站更新，只能靠两站的运行人员将其调节一致。每一极的重启次数以及放电时间可以在控制系统中设定。正常情况下如果换流站整流侧或逆变侧的直流保护已经检测到直流线路故障时，则换流站整流侧或逆变侧的极控系统不会使用对侧送过来的直流线路故障信号，只有当换流站整流侧或逆变侧没有检测到故障时才会使用对侧的直流线路故障信号启动本站的直流线路故障重启功能，这样可防止两站重启次数计数器的计数值不一致。
三、直流线路故障重启时需要关注的重点
直流线路瞬时性性故障时有发生，特别是夏季属于多雨季节，雷击等原因引起的直流线路瞬时性故障概率较高，因此运行人员正确、快速的检查、汇报信息显得尤为重要。
直流线路保护配置中，直流线路行波保护（WFPDL）、直流线路电压突变量保护（27du/dt）、直流线路纵联差动保护（87DCLL）正常动作出口均是直流线路故障重启。但保护任务有所区别，直流线路行波保护（WFPDL）、直流线路电压突变量保护（27du/dt）保护任务均是检测整流站和逆变站对应极平波电抗器之间的直流线路故障。但直流线路纵联差动保护（87DCLL）的保护任务是检测直流线路高阻接地故障，正确认识了解后台工作站SER报的故障保护任务有利于现场故障的检查和调度之间的汇报。
控制系统在检测到直流线路故障后直流线路保护动作出口启动直流线路故障重启功能，后台工作站一般按以下顺序发送SER：1、直流线路行波保护动作线路故障重启；直流线路电压突变量保护动作线路故障重启;直流线路纵联差动保护动作线路故障重启。2、极保护请求线路故障重启。3、直流线路故障重启动作。4、闭锁直流低电压保护产生，VDCL动作。5、低负荷无功优化功能有效生产。6、直流电压升降过程中。在发现后台报直流线路故障重启后，监盘运行人员需密切关注直流电压的升降和直流输送的功率的变化。
因换流站配置有专门的直流线路故障定位屏，在直流线路发生故障时运行人员除看后台SER外，还应派人专门去直流线路故障定位屏检查，查看相应极的直流线路故障测距，若故障测距距离整流站或逆变站很近，因对本站直流一次设备再次检查、测温，确认直流设备运行正常。
四、结束语
随着新建的直流工程不断增加，如何运维好直流设备已成为变电运行人员需要学习的新方向。特别是现在已经出现部分换流站由相应地方供电局运维，而不是由超高压局运维的情况，这对各地的运维人员技能、技术方面既是机遇也是挑战。在此通过对换流站直流线路故障重启功能的论述，希望能由此帮助到在换流站工作的运维人员或希望到换流站工作的人员了解直流线路故障重启功能在换流站中的应用。
参考文献
[1]刘旭辉、刘涛云南永仁至富宁±500kV直流输变电工程极控系统控制保护设计规范CSG/GYY/ED4.341.YF-0.
[2]张绍军、李婧云南永仁至富宁±500kV直流输变电工程直流保护设计规范CSG/GYY/ED4.351.YF-0.
[3]杨杰明高压直流设备基础.中国电力出版社.2011.
论文作者:王恩仲
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/3
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