PCS-9550控制保护系统阀组在线投退仿真分析

陈 飞，陈大庆，宋慧慧，宗凡琪

（国网山东省电力公司检修公司，济南 250118）

PCS-9550控制保护系统阀组在线投退仿真分析

陈 飞，陈大庆，宋慧慧，宗凡琪

（国网山东省电力公司检修公司，济南 250118）

特高压直流输电系统采用双12脉动阀组串联的方式，在运行过程中单个阀组可能由于故障退出运行，故障处理结束后，需要在线投入阀组。在站间通信正常的情况下，可由控制系统自动协调投退过程，在站间通信故障时，需要由两站运维人员紧密配合，完成在线投退。通过RTDS仿真研究在站间通信故障的情况下，PCS-9550控制保护系统在线投退阀组的策略以及方法，分析原理及投退波形，以期为特高压运维操作及故障处理提供参考。

阀组；在线投退；站间通信故障；RTDS仿真

0 引言

在特高压直流输电系统中，阀组在线投退作为控制保护系统的一项重要功能，保证了直流在功率不间断的情况下单阀组投入与退出。PCS-9550控制保护系统在正常工况下，两站换流器在线投入与退出依靠站间通信，传递相关指令，自动协调控制时序实现稳定投退。站间通信故障工况下，需由运行人员电话协调两站解闭锁时序。因此，站间通信故障时，运维人员能否正确执行操作顺序将是阀组正确、稳定投退的关键［1］。通过RTDS实时仿真系统模拟试验，就上述工况在不同操作方法及顺序下对程序逻辑及投退波形进行分析，以期得到最优的投退方案。

模拟试验以极Ⅰ单极大地运行方式为例，阀组在线投退运行方式转换示意如图1所示。

图1 阀组在线投退运行方式转换示意

1 站间通信故障阀组在线投入

1.1 联锁条件

阀组投退联锁程序如图2所示。由图2可知，站间通信故障时在线投入阀组需满足以下条件［2］：1）站间通信故障；2）本站将要投入阀组准备运行联锁条件RFO满足；3）本极另一阀组在运行。

图2 阀组投退联锁条件

1.2 投入波形分析

1.2.1 整流侧先在线投入低端阀组

整流侧先投入低端阀组波形如图3所示，逆变侧配合投入低端阀组波形如图4所示。

本文图3～10中符号意义为：UDL_IN直流线路电压；IDCP换流阀回路电流；IDNC直流主回路电流；ALPHA_ORD触发角指令值；ALPHA_MEAS触发角测量值；msQ_ORD_V_ENTRY阀组投入指令；MSQ_ORD_V_EXIT阀组退出指令；BLOCK阀组闭锁信号；DEBLOCK阀组解锁信号；RETARD触发角移相指令；BPPO 旁通对投入指令；BPS_CLOSE_ORD_IPCO旁通开关合闸指令；BPS_CLOSE_IND旁通开关合闸状态确认 ；ORD_ALPHA_90_OUT触发角移至 90°指令；ACTIVE本系统主用状态。具体控制顺序如下：

1）整流侧发出在线投入阀组指令MSQ_ORD_V_ ENTR，立即解锁；

2）经过约100 ms整流侧触发角ALPHA由164°减小到约90°，电流迅速由旁通回路向换流器回路转移；

3）约200 ms后，换流器回路电流IDCP等于直流回路电流IDNC，电流全部转移至换流器回路，旁通开关 BPS分闸指令产生，形成双阀组串联通路［3］；

4）约250 ms后，整流侧电流控制器调节两阀组触发角ALPHA为57°，使直流电流维持在2 500 A；

5）待逆变侧相应阀组投入后，整流侧定电流控制器和逆变侧定电压控制器共同作用，维持直流电流恒定，提升直流电压。

分析波形可知，投入过程中直流电流、电压、功率波动值均较小，未出现电流断续现象，且运行阀组在投退过程中仍可稳定运行。

1.2.2 逆变侧先在线投入低端阀组

逆变侧先投入低端阀组波形如图5所示，整流侧配合投入低端阀组波形如图6所示。具体控制顺序如下：

图3 整流侧先投入低端阀组波形

图4 逆变侧配合投入低端阀组波形

1）逆变侧发出在线投入阀组指令MSQ_ORD_V_ ENTR，立即解锁；

2）经过约100 ms，逆变侧触发角ALPHA由164°减小到约90°，电流迅速由旁通回路向换流器回路转移；

3）经过约80 ms，换流器回路电流IDCP等于直流回路电流IDNC，电流全部转移至换流器回路，旁通开关BPS分闸指令产生，形成双阀组串联通路，等待整流侧阀组投入；

图5 逆变侧先投入低端阀组波形

图6 整流侧配合投入低端阀组波形

4）随后，由于整流侧投入滞后，导致逆变侧直流电压大于整流侧直流电压，直流电流变为0，持续时间约为2.5 s；

5）待整流侧相应阀组投入后，整流侧定电流控制器和逆变侧定电压控制器共同作用，维持直流电流恒定，提升直流电压；

分析波形可知，投入过程中直流电流、电压、功率波动值均较大，出现电流断续现象，持续时间约为2.5 s，且运行阀组在投退过程中未能稳定运行［4］。

2 站间通信故障阀组在线退出

2.1 联锁条件

由图2可知，站间通信故障时在线退出阀组需满足以下条件：站间通信故障；本极另一阀组在运行。

2.2 退出波形分析

2.2.1 整流侧先在线退出低端阀组

整流侧退出低端阀组波形如图7所示，逆变侧配合退出低端阀组波形如图8所示。具体控制顺序如下：

1）整流侧发出退出阀组指令，立即执行ALPHA 90°（触发角ALPHA移相至90°）指令，投入旁通对BPPO，发出BPS合闸指令，此时因无站间通信，逆变侧未收到退出阀组指令；

图7 整流侧先在线退出阀组波形

2）整流侧因投入BPPO，阀组被旁通，直流电压立即下降，低于逆变侧直流电压，直流电流迅速降为0，持续约为450 ms；

图8 逆变侧配合退出阀组波形

3）随后逆变侧短暂进入定电流控制，减小触发角ALPHA，降低逆变侧电压，重新建立直流电流，等待逆变侧阀组不平衡退出阀组；

4）逆变侧双阀组运行，检测到直流电压UDL低于520 kV，持续3 s，通过阀组不平衡退出低端阀组，发出阀组退出指令，立即执行ALPHA 90°指令，投入旁通对BPP0，同时发出旁通开关BPS合闸指令，检测到BPS合闸状态BPS_CLOSE_IND返回后，闭锁触发脉冲。

分析波形可知，退出过程中直流电流、功率波动值均较大，出现电流断续现象，持续时间约为450 ms，且运行阀组在投退过程中未能稳定运行。

2.2.2 逆变侧先在线退出低端阀组

整流侧退出低端阀组波形如图9所示，逆变侧配合退出低端阀组波形如图10所示。具体控制顺序如下：

1）逆变侧发出在线退出阀组指令，逆变侧立即执行ALPHA 90°指令，立即投入旁通对BPPO，发出旁通开关BPS合闸指令，直流电压立即由800 kV降至400 kV，直流电流增大。此时逆变侧增大熄弧角GAMMA，以防止换相失败［5］；

2）约50 ms后，待旁通开关BPS合闸状态BPS_ CLOSE_IND返回后，闭锁触发脉冲；

3）整流侧双阀组运行，检测到直流电压280 kV＜UDL＜520 kV，持续5 s，通过阀组不平衡保护，退出低端阀组；

图9 无通信逆变侧先退出阀组波形

图10 整流侧配合退出阀组波形

4）整流侧发出阀组退出指令，立即执行ALPHA 90°指令，投入旁通对BPP0，发出旁通开关BPS合闸指令，待旁通开关BPS合闸状态BPS_CLOSE_IND返回后，闭锁触发脉冲。

分析波形可知，退出过程中直流电流、功率波动值均较小，未出现电流断续现象，且运行阀组在投退过程中能够稳定运行。

3 结语

站间通信故障情况下在线投入阀组，为了最大限度地减小功率、电流、电压的波动，防止电流断续，使投退时对运行阀组造成的影响最小，应由整流侧首先投入阀组，逆变侧后投入阀组；

站间通信故障情况下在线退出阀组，为了最大限度地减小功率、电流、电压的波动，防止电流断续，使投退时对运行阀组造成的影响最小，应由逆变侧首先退出阀组，整流侧后退出阀组。

［1］浙江大学发电教研组直流输电科研组.直流输电［M］.北京：电力工业出版社，1982.

［2］赵畹君.高压直流输电工程技术［M］.北京：中国电力出版社，2011.

［3］王庆，石岩，陶瑜，等.±800 kV直流输电系统双12脉动阀组平衡稳定运行及投退策略的仿真研究 ［J］.电网技术，2007，31（17）：1-6.

［4］陶瑜，马为民，马玉龙，等.特高压直流输电系统的控制特性［J］.电网技术，2006，30（22）：1-4.

［5］张民，石岩，孙哲.特高压直流单12脉动阀组的投退策略及其对交流系统无功冲击的影响［J］.电网技术，2007，31（15）：1-7.

Simulation Analysis on Converter Entry and Exit Online of the PCS-9550 Control and Protection System

CHEN Fei，CHEN Daqing，SONG Huihui，ZONG Fanqi
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

Double 12-pulse pulsation converters are in series in the UHV DC transmission system，and any converter may be exit or entry online due to a fault.When interstation communication is normal，the exit and entry process can be conducted automatically by the control system.When interstation communication breaks，the exit and entry process need to be completed with cooperating closely with operators.The strategy，method and waveforms of entry and exit process of the PCS-9550 control and protection system are analyzed by RTDS simulation system when the interstation communication breaks， to provide references for UHV maintenance and trouble shooting.

converter；entry and exit online；interstation communication breaks；RTDS simulation

TM721.1

A

1007－9904（2017）02－0023－04

2016-10-26

陈 飞（1987），男，从事直流换流站运检工作；

陈大庆（1982），男，工程师，从事直流换流站运检与管理工作；

宋慧慧（1989），女，从事直流换流站运检工作；

宗凡琪（1990），女，从事直流换流站运检工作。