换流站交流滤波器开关合闸时间异常分析及对策

林益茂 郭帅 李涛 陈飞

国网湖北省电力有限公司检修公司 湖北武汉 430050

采用ABB技术的常规换流站，交流滤波器开关合闸期间有时会发“合闸时间异常”告警，即交流滤波器某相开关未在最优过零点合闸，此时产生过大的冲击电流或过电压有可能对电容器产生损坏，导致交流滤波器辅一投入其电容器不平衡保护即动作。现结合交流滤波器开关同期合闸逻辑，针对这一情况进行分析。

1 软件分析

交流滤波器中的电容器电压不能突变，为防止冲击电流或过电压导致电容器击穿雪崩，要求交流滤波器的开关在最优过零点合闸。交流滤波器开关的分合闸由PS850板卡分相控制，其负责开关分、合闸逻辑的SBI300模块即在该板卡中计算完成。当满足以下条件时，交流滤波器开关发出同期合闸指令：

（2）交流母线相电压大于60%额定电压；

（3）收到控制系统发来的合闸信号；

（4）同期功能未闭锁；

（5）180s内无跳闸、分闸及开关分闸时间异常的信号。

在调试期间根据开关特性，ABB在PS850板卡的EEPROM中设置了初始定值，其中TD1CLOSE为电压过零到主触头接通的理论时间差（通常设置为0），TD2CLOSE为收到合闸信号后开关的无电流时间，TD3CLOSE为开关熄弧时间，TD4CLOSE为主、辅触头接通的时间差，TCLOSE为初始预期合闸时间。

图1 交流滤波器开关合闸事件示意图

在同期合闸指令发出后，SBI300模块开始计算合闸时间，逻辑如下：

理想合闸时间EXP_CL_TIME=T_CLOSE+TD4_CL；

继电器动作延时CL_DELAY=POS_ZC+TD1_CL+TD2_CL+TD3_CL-T_CLOSE；

全市总水域面积36.12万亩，现有养殖面积15.11万亩，占全市水域面积的41.83%，占全市国土面积的4.67%。养殖水域主要为池塘、水库、湖泊和其它，其中池塘养殖面积7.23万亩，水库养殖面积7.74万亩，其它为湖泊河沟养殖面积0.14万亩，另有稻渔综合种养面积0.63万亩。

同时，理论上的合闸时间=EXP_CL_TIME+CL_DELAY，同时SBI300模块将测量本次开关的实际合闸时间。

为了保证在不同的运行工况下交流滤波器开关都能合闸于最优过零点，根据每次合闸时测量到的开关合闸时间，SBI300模块都会对预期合闸时间进行校正，若本次合闸时间与预期合闸时间的差值在4ms以内，则软件自动计算新的合闸预期时间，其值为原预期值加上三分之一的差值；若本次合闸时间与预期合闸时间的差值在4ms以上，则发出该相开关“合闸时间异常”的告警，同时保留原预期合闸时间。

2 波形分析

针对交流滤波器开关发“合闸时间异常”告警，截取告警发出时的录波如下：

图2 交流滤波器开关合闸时间异常录波图

由于A、B、C三相母线电压角度差为120°，因而理想情况下同期合闸三相开关合闸时刻角度差应该也在120°，即6.7ms左右。在图2中，B相合闸时间明显提前了。

3 告警分析

由上述分析可知，交流滤波器开关“合闸时间异常”告警发出的原因是实际合闸时间与预期合闸时间偏差过大引起的，根据软件逻辑分析得出以下结论：

（1）SBI300模块只有在接收到控制系统发出的合闸信号后才发出同期合闸命令，即只有主系统发出合闸命令并计算预期合闸时间，这将会导致双系统的预期合闸时间不一致，一旦系统切换，将可能导致开关合闸时间异常；

（2）ABB设计SBI300模块的同期合闸功能，一个重要的理念就是根据频率渐变逐步调整预期时间，从而使开关能在不同工况下都能合闸于最优过零点。然而逻辑中一旦发开关同期合闸时间告警，那么该次合闸时间将不作为下次合闸预期时间的计算[1]。因此，如果一个开关发同期合闸告警，就会长期都存在合闸时间的异常；

（3）主、辅触头的合闸时间差是开关合闸时间的重要影响因素。逻辑中开关合闸时间可以看作是开关的一次合闸时间与主、辅触头的合闸时间差的和值，主、辅触头的合闸时间差即使小的可以忽略，也是合闸时间的重要影响因素。实际中一旦主、辅触头的合闸时间差出现毫秒级的偏差，将可能造成合闸时间异常，且这个过程是不可逆的。

4 改进对策

综上所述，交流滤波器开关合闸时发“合闸时间异常”告警的原因如下：

（1）换流站所在近区电网多次改造后，运行工况与调试期间工况出现了较大差异，导致逻辑中的定值与实际出现了偏差；

（2）同一交流滤波器对应的两套控制保护系统预期合闸时间不一致；

（3）交流滤波器运行时间较长，开关的关主、辅触头的合闸时间存在一定的偏差。

针对以上问题，拟定了以下改进对策：利用检修机会，联系ABB重新进行开关特性试验，重新固化逻辑中的相关定值；在此期间，同时对交流滤波器开关的二次触头及继电器进行调整，尽可能缩短开关主、辅触头的合闸时间差；此外，对SBI300模块中的逻辑进行了修改，使双系统的预期合闸时间一致。采取上述策略后，经运行验证，交流滤波器开关合闸时发“合闸时间异常”告警的隐患得以消除。