探讨特高压直流远动系统故障分析

高峰郑锦欢

摘要：为完善远动系统相关功能，优化换流站远动系统当前运行状况，减少运行故障，本文将介绍直流测量系统的组成、基本原理及切换逻辑，分析特高压直流输电系统换流站直流测量系统运行中典型故障的发生原因，并提出建议与措施。

关键词：换流站远动；直流测量系统；特高压直流输电

1特高压直流测量系统介绍

1.1直流测量系统组成

特高压直流输电测量系统按极配置，每极配置1套，由换流变测量系统、极测量系统、高端阀组测量系统和低端阀组测量系统组成。极测量系统主要用于采集极控制、极保护所需要的电压、电流量，测量经4条TDM总线分别送至2套极控系统和3套极保护系统。高、低端阀组测量系统主要用于测量交流母线电压量，阀组换流变电压、电流量以及相应阀组的电流、电压量。每套高端阀组测量系统测量值经TDM总线分别送至高端阀组控制、保护系统。公共测量系统将数据传输给极测量系统和阀组测量系统时也使用了冗余。公共测量系统1发生故障时，整个TDM总线1并不会都故障，此时极测量系统1和阀组测量系统1可以从公共测量系统2获取数据，确保TDM总线1数据正常。

1.2直流测量系统工作原理

直流测量系统为混合光纤测量系统，测量值均由A/D转换形成数字电压信号，然后经光纤进行传输。直流电流测量装置基于安装在一次电流回路的阻性分流器，其传感器OPTO52接入直流母线。当通过额定电流3125A时，阻性分流器两端压降为150MV，按照此比例来测量相应的直流电流值。阻性分流器两端压降通过传感器探头OP-TO52转化为光纤信号后传送至测量屏的LO5模块进行光信号量的处理和传输。用于直流电流测量的OPTO52模块同样适用于直流电压测量，其PT端子盒的构成与直流电流测量类似，不同的是直流电压是通过并联阻性分压器测量的。直流测量系统混合光纤功能图如图１所示。

直流测量系统屏柜内包含交流电压、电流转换MPM模块，它可以成比例地将交流电压、电流转换成低电压信号并输入TDC层架上的MPM模块，由该模块进行数据的预处理。ODM板卡将光信号分为多束光信号。直流测量系统TDC机架的输入输出接口板卡彼此串联构成TDM总线环网，与该环网相连的所有测量模块的测量数据均通过固定数据格式和地址在总线上传输。直流测量系统具有自检功能，能监视能量光纤激光能量及数据电平。

1.3直流测量系统总线切换逻辑

在特高压直流输电工程中，测量总线与控制保护系统交叉冗余运行，两路测量总线同时工作，控制保护系统1默认测量总线1为主，控制保护系统2默认测量总线2为主。当两路测量总线都正常工作时，它们实时向控制保护装置传递同样的测量数据，每套控制保护系统对两路测量总线发来的数据均会接收，但只读取主用测量总线的数据。当主用测量总线故障时，控制保护系统会自动切换至备用测量总线，读取备用测量总线的测量数据，不影响直流系统正常运行。这样，双冗余测量总线不仅在物理层上实现了冗余，而且在数据链路层和交互信息方面都得到冗余，从而提高了直流测量系统的稳定性和可靠性。

2远动系统故障分析

2.1故障情况概述

换流站远动系统和控制保护系统之间的协议转换装置多次发生故障，导致调度系统无法获得换流站的远动数据，换流站全站遥信无效，遥测不刷新。据此推断，直流保护系统TDM总线切换时，并不能完全保证控制保护系统直流采样值平稳过渡，存在直流采样值在保护系统中出现波动、突变的可能，而严重的波动或突变将引起保护误动甚至导致直流系统停运。

2.2故障原因分析

故障发生后，立即对故障原因进行了深入分析，发现由于协议转换装置主备切换逻辑存在缺陷，当协议转换装置与2台远动主机均发生通信故障，与LAN网通信正常的情况下，协议转换装置未能判断故障，远动装置不进行主备切换，导致远动主机不能正常获取数据。直流输电系统逆变站侨乡换流站频发直流测量系统通道告警、故障信号，并且发生多次直流测量系统故障导致的直流系统停运事件。直流测量系统光纤衰耗过大会导致对应直流测量系统发通道告警信号，此状态下该通道数据仍可用；若情况进一步恶化，直流测量系统会发通道故障信号，直接闭锁该通道，导致该通道数据不可用。

3特高压直流远动系统故障处理及改进建议

特高压直流远动系统故障处理及改进建议大致有三点：（1）备份2台远动主机前置程序。（2）ftp工具上传新前置程序至远动主机A11，编译新前置程序，生成可执行程序（remain）及动态库（.so），将新的可执行程序及动态库拷贝至前置程序运行目录，运行前置服务程序，前置客户端查看A11配置信息是否正常，数据信息是否正常刷新，与协议转换装置连接是否正常。（3）更新A12远动程序，将A11中可执行程序及动态库打包ftp上传至A12前置程序运行，解压缩出可执行程序及动态库文件，运行前置服务程序，前置客户端查看A12配置信息是否正常，数据信息是否正常刷新，与协议转换装置连接是否正常。

4结语

特高压直流输电测量系统是高压设备与控制保护系统连接的纽带，它将直流场的电压、电流信号采集后通过光纤传输到控制保护系统。与传统直流工程相比，特高压直流工程测量系统是一个独立的系统，很好地解决了直流输电控制保护系统中快速通信、延时固定、同步采样等关键技术问题。在直流测量系统、直流控制保护系统中使用TDM总线实现了两系统的通信，但若在设计、施工时对相关因素考虑不周，则仍可能造成直流测量系统故障甚至导致直流系统停运。

参考文献

[1]张勇军.高压直流输电技术原理[M].广州：华南理工大学出版社，2010.

[2]李智勇，张国华，张国威，等.2009年国家电网公司直流输电系统可靠性分析[J].电网技术，2010（11）：77-80.

[3]朱韬析，刘东，郭卫明，等.南方电网直流输电工程的光测量系统典型-异常及处理办法[J].电力系统保护与控制，2010，38(17)：147-152.

作者简介

高峰（1984.02），男，山西太原人，太原理工大学电气工程及其自动化专业本科，工程师。单位：山西省电力公司检修分公司，研究方向:特高压直流站运行维护及检修.

郑锦欢（1987.01），女，山西太原人，山西大学电气工程及其自动化专业本科，工程师。单位：山西省电力公司检修分公司，研究方向:特高压换流站运行维护及检修。