交流滤波器投入逻辑分析及建议

交流滤波器投入逻辑分析及建议

叶志良卢松郭卫明

(中国南方电网超高压输电公司广州局，广东 广州 510405)

摘要：正常运行时交流滤波器一般采用自动控制，现介绍了交流滤波器自动控制的投退原则及误判投退状态所带来的两大风险；分析了实际运用的3台交流滤波器投入状态判据，并根据各判据特点给出了运维建议。

关键词：交流滤波器；投入逻辑；自动控制；直流停运

收稿日期:2015-11-19

作者简介：叶志良(1990—)，男，广东广州人，助理工程师，从事高压直流输电系统的运行维护工作。

1交流滤波器的作用

高压直流输电系统的整流器和逆变器在交直流变换过程中，会在交流侧产生大量的谐波和消耗一定的无功功率。为保证交直流系统的正常稳定运行，换流站需要配置一定数量的交流滤波器来滤除由换流器产生的交流侧谐波并提供换流器所需的无功功率；此外，换流站交流母线同时也是交流系统的枢纽母线，需要维持电压基本恒定，因此，在配置交流滤波器时会考虑提供一定的无功调节裕度。

2交流滤波器自动投退原则

正常运行时，无功控制为“自动控制模式”，交流滤波器自动投退。自动投退原则如下：(1) U-max/U-min：保持交流母线电压在规定范围之内，用于监视和限制稳态交流母线电压。(2) Abs Min Filer：绝对最小滤波器控制，是为了防止部分交流滤波器组因故被切除后造成运行中的其他交流滤波器谐波过负荷所需投入的最少滤波器组。如该条件不能满足，为了防止交流滤波器组损坏，直流系统将降低输送功率，以满足绝对最小滤波器组条件。如果出现无1A+1B滤波器可用的情况，无功控制会在预先设定的时延后停运直流。(3) Min Filer：最小滤波器控制，最小滤波器容量要求，为满足滤除谐波的要求需投入的最小滤波器组。(4) Q-control/U-control：无功交换/电压控制，控制换流站和交流系统的无功交换量或交流电压在设定的范围内。

以上原则优先顺序为：(1)>(2)>(3)>(4)。

根据上述自动投退原则，控制系统误判交流滤波器投退状态，主要表现为以下两大风险：(1) 当小组滤波器在投入状态时，控制系统误判小组滤波器退出，为满足上述原则，控制系统会自动投入另外一组与误判滤波器匹配的小组滤波器，造成产生的无功功率快速增多，严重者会导致交流母线电压越限。(2) 当小组滤波器在退出状态时，控制系统误判小组滤波器投入，为满足上述原则，控制系统会自动切除一组与误判滤波器匹配的小组滤波器，此时刚切除的小组滤波器会进入放电状态而暂时不可用，在此情况下，产生的无功功率会减少，滤除谐波能力下降(切除为A型或B型滤波器时)，造成电能质量下降；若误判条件在切除滤波器放电时间内消失(如注流停止等)，控制系统将误判为投入的滤波器组重新正确判断为退出，此时控制系统会自动投入另外一组与误判滤波器匹配的小组滤波器，若误判前没有有效的备用滤波器，将会导致产生的无功功率减少，若A型或B型不满足，控制系统判断不满足绝对最小滤波器控制逻辑，会造成直流系统功率限制甚至快速闭锁，对电网稳定运行造成重大冲击。

3交流滤波器投入状态判据

交流滤波器投入状态一般以关联开关、刀闸、地刀的位置和开关电流互感器电流量为判据。交流滤波器主接线图如图1所示。

图1　交流滤波器主接线图

3.1逻辑判据A方案

A方案交流滤波器投入状态逻辑判据具体为同时满足大组滤波器ACF母线在接入状态，小组滤波器开关Q0在合位，小组滤波器刀闸Q1在合位。具体逻辑图如图2所示。

图2　A方案逻辑图

肇庆换流站、宝安换流站、穗东换流站控制系统采用此方案，此方案特点为检测条件少，逻辑简单，但由于各检查条件采用串联逻辑，在小组滤波器正常运行时，任意检查条件出错均会直接导致控制系统对小组滤波器状态误判。

3.2逻辑判据B方案

B方案交流滤波器投入状态逻辑判据具体为同时满足大组滤波器ACF母线在接入状态，小组滤波器开关Q0在合位，小组滤波器刀闸Q1在合位，小组滤波器开关母线侧地刀Q51在分位，小组滤波器开关滤波器侧地刀Q52在分位、交流滤波器母线地刀Q15在分位；或满足小组滤波器电流互感器T1电流I大于0.5倍额定电流。具体逻辑图如图3所示。

图3　B方案逻辑图

广州换流站、从西换流站的控制系统采用此方案，此方案特点为检测一次设备的位置量较多，避免了停电检修时操作一次设备导致控制系统误判，同时在滤波器投入运行时增加独立的电流判据，可保证不会因一次设备辅助接点故障而误判退出，但是独立的电流判据又为停电检修注流工作埋下了巨大风险。

3.3逻辑判据C方案

C方案交流滤波器投入状态逻辑判据具体为满足小组滤波器开关Q0在合位或小组滤波器电流互感器T1电流I大于0.3倍额定电流，同时还需满足小组滤波器刀闸Q1在合位，大组滤波器ACF母线在接入状态。具体逻辑图如图4所示。

图4　C方案逻辑图

侨乡换流站控制系统采用此方案，此方案是在A方案的基础上，增加了小组滤波器电流互感器T1电流大于整定值作为小组滤波器开关在合位的并联条件，在滤波器投入运行时，可有效避免因开关辅助接点故障引起的滤波器状态误判；在单组滤波器停电检修注流时，因还有小组滤波器刀闸Q1在合位的串联条件，大大降低了因注流导致误判的风险。但此方案在滤波器投入运行时，对小组滤波器刀闸Q1合位的辅助接点正确性要求依然很高，小组滤波器刀闸Q1合位的辅助接点故障将会直接导致误判小组滤波器退出。

4总结及建议

对比各方案对小组滤波器投入的判据(表1)，均通过小组滤波器开关、刀闸位置及大组母线状态判断滤波器是否投入，而B方案增加了小组滤波器电流互感器T1电流大于整定值的独立判据，C方案以小组滤波器电流互感器T1电流大于整定值作为小组滤波器开关在合位的并联条件。

表1　各方案判据采样表

小组滤波器通过电流判据判断其是否投入，可以防止运行中出现开关、刀闸辅助接点故障导致控制系统对滤波器的误判，但同时为滤波器不带电检修带来风险，若对检修状态的滤波器加入超过定值的电流，可引起控制系统误判滤波器投入运行，影响无功控制的正确性，甚至可能导致直流停运。

针对上述情况，提出以下运维建议：(1) 小组滤波器带电投入的情况下，禁止解开其开关、刀闸、地刀等送交流滤波器测控的辅助接点。(2) 改善滤波器运行判别逻辑，增加“闭锁滤波器”功能，使滤波器在停电检修(开关刀闸分位、滤波器侧地刀合位)的情况下闭锁，防止滤波器检修时导致的误判。(3) 采用A方案站点的小组滤波器开关Q0、小组滤波器刀闸Q1，以及采用C方案站点的小组滤波器开关Q0的合位辅助接点故障将直接导致对小组交流滤波器的误判，故应做好故障率统计、定期维护等预控措施。(4) 对于采用B、C方案的站点，如需对小组滤波器电流互感器T1进行注流，需做好安措，断开其送交流滤波器测控的电流回路连接线，禁止直接在交流滤波器测控装置注流。

[参考文献]

[1]超高压输电公司广州局.从西换流站运行规程[Z]，2014.