江陵换流站再启动情况与站间通讯间逻辑分析

李 涛，郭 帅，黄 巨,杨振东,贺 翔

（国网湖北省电力有限公司检修公司，湖北 武汉 430050）

0 引言

一个极的直流线路保护动作后，先将直流系统输送功率降为零，待直流线路去游离时间后再自动重新启动恢复原输送功率[1]。直流控制系统为双系统，在需要时工作控制系统切换为备用控制系统，备用控制系统切换为工作控制系统，作为防止保护误动的一种手段。

1 直流系统再起动保护设计原理

直流线路再启动逻辑是根据系统要求预先设定好的，在直流系统控制保护主机中由软件页设置，由于再启动功能集成在直流系统控制保护主机中，日常巡视维护期间，应重点检查控制保护板卡是否有异常灯亮，控制保护主机运行是否正常，仍一板卡或控制保护主机异常将会影响再启动功能。再启动具体的动作逻辑是针对不同的工况分成几种情况，江陵换流站再启动逻辑主要分为全压状态、降压状态，双极、单极以及通信故障这几种运行工况。

直流线路再启动功能与交流线路的重合闸类似，目的是为了迅速切除故障后恢复正常运行。区别在于交流线路是通过开关切断故障电流而直流是通过可控硅。当直流线路遭到雷击、闪络、接地等情况时，相关线路保护动作，进行再启动功能，故障出现时立即将可控硅触发角增大到90°以上，使整流器进入逆变运行[2]，促使直流线路快速放电，直流电流很快降到零，经过较短的去游离时间之后，触发角移到15°左右，尝试进行再启动。若故障消除，再启动逻辑重新进建立直流电压，恢复功率输送。若电压不能建立，说明故障依然存在，再启动失败，重新进行移相、去游离，执行再启动失败相应的动作后果。

江陵站直流线路保护配置中线路行波保护、线路突变量保护、线路欠压保护及线路纵差保护均启动再启动逻辑，其中线路行波保护、线路突变量保护除保护的采样和计算外，几乎没有延时，保护动作非常快；线路欠压保护在站间通信正常时延时80 ms动作，在站间通信不正常时延时820 ms动作；线路纵差保护动作有3 100 ms延时，动作较慢。线路行波保护、线路突变量保护、线路欠压保护、纵差保护起动后直流系统都可进行再起动。在双极正常运行时，再起动可进行3次，第一次全压起动，去游离时间150 ms，第二次全压起动，去游离时间200 ms，并且切换控制系统，在计算全压起动次数时30 s内进行累加，30 s后将计数器清零，第三次为降压起动，去游离时间200 ms，如果不成功将闭锁极。

2 站间通讯

站间通讯用于传输控制指令、功率参数等重要信息[3]。担负着系统间重要信息传输交换的重要任务，特别是重要的参数、能引起跳闸的信号，一定要保证信号的正确性，这就要求通讯的通道具备良好冗余性、长距离通道抗干扰性[4]，并与系统切换、报警功能相配合，只有满足了这些要求才能保证信号的正确传输，保证系统的稳定可靠运行。直流系统正常运行期间，站间通讯是正常状态。一旦站间通讯丢失，将会出现告警信息。站间通讯的示意图如图1。

图1 江城直流站间通讯Fig.1 Jiangcheng DC station to station communication

3 站间通讯与再启动关系

站间通讯方式不同，对应的再启动情况也不同。直流控制保护主机根据故障前后站间通讯情况，从而正确可靠地进行再启动逻辑动作[5]。根据站间通讯情况，分别从站间通讯正常和异常两个方面对再启动逻辑进行分析。

3.1 当站间通讯正常时

以单极全压运行方式对站间通讯正常时直流线路再启动逻辑动作过程进行分析。

当线路保护第一次动作后，发出功率回降（ORD DOWN）信号 1，紧急移相到 160°，功率回降（ORD DOWN）信号1保持150 ms去游离后系统进行再起动，由于直流降压信号（RL_URED）为0，此时再启动a角将以60°方式启动，即500 kV全压再启动，计数器另外再保持该信号50 ms后返回为0，计数器计数保护动作一次，如图2所示。

当线路保护第二次动作时，又发出功率回降（ORD DOWN）信号1，保持200 ms后进行降压再起动，由于直流降压信号（RL_URED）为1，此时再启动a角将以80°方式启动，即350 kV降压再启动，同样计数器再保持该信号50 ms后返回0，计数器再计数保护动作一次，如图4所示。

降压逻辑中，故障极的直流降压信号（RL_URED）进行保护性降压（RL_PROT_URED），如图5所示。

图2 单极全压第一次再启动功率回降过程Fig.2 Unipolar normal voltage,first restart,power fall back process

图3 单极全压第一次再启动逻辑Fig.3 Unipolar normal voltage,first restart logic

故障极保护性降压后，将第二次发出降功率指令，同时经过50 ms后计数器增长为2，如图6所示。

当线路保护第三次动作时，直接进入跳闸逻辑，如图8所示。

通过对站间通讯正常时单极全压运行方式下直流线路再启动逻辑动作过程进行分析，将站间通讯正常时各运行方式下直流再启动保护动作过程总结如下：

（1）单极全压运行时，保护动作逻辑：经一次全压500 kV启动不成功，再进行一次降压350 kV启动，若仍不成功则闭锁该极；

（2）单极降压运行时，保护动作逻辑：经一次降压350 kV启动不成功则闭锁该极；

（3）双极全压运行时，保护动作逻辑：故障极经两次全压500 kV启动不成功，再进行一次降压350 kV启动，若仍不成功则闭锁该极；

（4）双极降压运行时，保护动作逻辑：故障极经两次降压350 kV启动，若不成功则闭锁该极；

图4 单极全压第二次再启动降压逻辑Fig.4 Unipolar normal voltage second start restart logic

图5 单极全压第二次再启动保护降压逻辑Fig.5 Unipolar normal voltage,second restart protection,buck logic

(5)一极全压、另一极降压运行时，保护动作逻辑：当故障极为全压运行，则线路再启动逻辑如双极全压运行时一样经两次全压500 kV启动不成功，再进行一次降压350 kV启动，若仍不成功则闭锁该极；当故障极为降压运行，则线路再启动逻辑如双极降压运行时一样经两次降压350 kV启动，若不成功则闭锁该极。

图6 单极全压第二次再启动计数器动作过程Fig.6 Operation procedure of second times restart of normal voltage of monopole

图7 单极全压第二次再启动逻辑Fig.7 Unipolar normal voltage second restart logic

3 当站间通讯异常时

当站间通讯异常时，从软件逻辑可知：无论直流系统单极运行、双极运行，正常电压（ALL_NORM_V）均取1。当线路保护第一次动作时，将发出降功率指令，经过50 ms延时后，计数器增长为1。故障极经过150 ms去游离后，进行第一次再启动。当故障极为全压运行时，直流降压信号（RL_URED）为0，再启动时，将进行a角为60°的启动，即500 kV全压再启动。当故障极为降压运行时，直流降压信号（RL_URED）为1，再启动时，将进行a角为80°的启动，即350 kV降压再启动，如图9所示。

由于站间通讯故障，通讯正常信号（RL_TCOM_OK）为0，经过1个非门后变为1。当故障极第二次线路保护动作时，不考虑直流降压信号（RL_URED）的值，无论该极是全压、降压运行，都直接启动跳闸逻辑，如图11所示。

图8 单极全压第三次再启动跳闸逻辑Fig.8 Unipolar normal voltage third restart trip logic

图9 站间通讯异常第一次再启动功率回降过程Fig.9 Abnormal communication between stations,restart power return process for the first time

图10 站间通讯异常第一次再启动逻辑Fig.10 Communication between stations abnormal start logic for the first time

图11 站间通讯异常第二次再启动降压逻辑Fig.11 Abnormal communication between stations,restart logic again second times

通过以上分析将站间通讯异常时直流再启动保护动作过程总结如下：直流系统无论是单极、双极运行，故障极为全压运行极，保护动作逻辑：故障极经一次全压500 kV启动不成功则直接闭锁该极；故障极为降压运行极，保护动作逻辑：故障极经一次降压350 kV启动不成功则直接闭锁该极。

4 结语

直流线路保护再启动选用一般原则，应结合系统当前运行工况及运行环境，经过分析后选定。直流线路保护再启动的优点，可提高直流输电线路运行的可靠性和能量的可用率，在各直流输电线路中具有良好运行效果；其缺点是由于实际条件的不相同，站间通讯正常、异常将影响全压再启动、降压在启动的次数，故障出现后，需要针对具体动作过程做深一步分析。

图12 站间通讯异常第二次再启动跳闸逻辑Fig.12 Station communication abnormal,second restart trip logic

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