永富直流线路故障重启功能分析

林曙光 王成姣 罗爱江

摘要：在高压直流输电系统中，直流线路发生瞬时故障的概率较高，如果故障清除，则要求直流系统能重启动并输送功率，为此，对高压直流线路功能及重启过程进行阐述，介绍永富直流线路故障重启的设置及动作后果。结合永富直流运维经验，实际分析永富直流线路故障情况。对运维换流站的工作具有一定的指导意义。

关键词：直流线路故障重启;故障;重启;移相

前言

永富直流是国家能源局纳入南方电网发展规划的重大电力输送工程项目，是金沙江观音岩电站电力送出的主要通道，送电线路起点为楚雄州永仁县，落点在文山州富宁县，线路全长574千米，是全国唯一一个送电端和受电端同时在一个省内建设的高压直流输电项目。

直流线路保护配置中，直流线路行波保护（WFPDL）、直流线路电压突变量保护（27du/dt）、直流线路纵联差动保护（87DCLL）正常动作出口均是直流线路故障重启。但保护任务有所区别，直流线路行波保护（WFPDL）、直流线路电压突变量保护（27du/dt）保护任务均是检测整流站和逆变站对应极平波电抗器之间的直流线路故障。但直流线路纵联差动保护（87DCLL）的保护任务是检测直流线路高阻接地故障。

本文详细介绍了直流线路重启功能的基本原理，以及分析永富直流故障重启设置差别及动作后果，并对直流线路故障重启时的波形进行分析。

一、直流线路重启基本原理

直流线路中大多数的故障都是瞬时故障，与交流系统类似，直流架空线路的短路故障大多数是瞬时性的。在交流瞬时性故障多数由雷电引起的绝缘子表面闪络、线路对树枝放电、大风引起的碰线、鸟害和树枝等物掉落在导线上以及绝缘子表面污染等原因引起，这些故障在线路保护动作断开断路器后，待故障点去游离，电弧熄灭，绝缘强度恢复后故障消除，线路重合闸动作成功断路器合上后即可恢复线路送电。

与交流系统线路故障不同的是，直流线路故障时没有自然的电流过零点，直流电流无法自行消除，而且直流断路器切断直流电流的能力十分有限，不可能通过直流断路器来切除故障。因此必须借助直流控制系统的功能来解决此问题。通过一定的操作顺序将直流线路上积累的能力释放掉，使故障点的直流电流下降至0，并经过去游离过程是绝缘恢复后使直流重新投入运行，这一过程在直流控制保护系统中称为直流线路重启。

直流线路故障重启大致分为两个过程，第一阶段为移相过程，第二阶段为重启过程。总体作用类似于交流系统中的跳闸重合这一过程。以永富直流为例加以说明。当直流线路发生瞬时性故障时，直流保护检测到故障，就会将故障信号发送到极控系统。极控系统接收到故障信号之后，设置输入到 VDCL（低压限流功能）的主要功能是在交直流系统故障时，随着直流电压的降低，控制系统减小直流电流;故障恢复之后，随着直流电压的升高，极控系统逐渐的恢复直流电流。） 的直流电压为零。就会立即将整流器触发器进行强制移相，极控系统将触发角移相到 120 度，等待直流电流变为0。当直流电流降低到0时将角度设定到限制值，这个过程虽然类似于移相闭锁，但控制系统触发脉冲一直使能，所以极解锁信号一直存在。直流电流变为0之后，经过预设的去游离时间之后，整流器将移相信号清除并快速将触发角前移。并设置直流运行电压（标幺值1或标幺值0.8或标幺值0.7）（基准电压为500kV），直流系统按设置的电压等级自动重启，直到直流电压和直流电流上升到预期值。这里预设为降压重启的目的是为了保障故障点的绝缘及时恢复，提高直流線路重启动的成功率。如果重启以后直流线路故障消失，则系统继续运行;如果重启动未成功，则会根据设置的重启动次数，延长去游离时间，再一次进行重启动。直到到达设置的最大重启次数，若仍然重启失败，控制系统将启动闭锁顺序，闭锁相应极，将直流系统停运。

二、永富直流直流线路重启动功能设置与分析

正确的直流线路故障重启功能可以保证直流系统的稳定运行，避免因永久性故障反复进行直流线路故障重启对直流设备造成冲击，损害。当直流线路发生故障时，在几十ms之内健全极可自动过负荷减少直流功率的损失。同时，控制系统会尽可能快得使直流线路去游离，等故障清除后重启故障极，在几百ms内恢复正常运行。永富直流直流线路重启动功能设置情况为：极1、极2均启动直流线路重启动功能，恢复次数设置为1次，重启电压为 400kV，去游离时间为400ms。

运行人员可以在后台工作站设置直流线路故障重启次数和每次重启的放电时间（即去游离时间）。图2-1中运行人员可以选择 0至5 次重启次数，如果选择了 0 次则意味着退出直流线路故障重启功能。放电时间可以在 100ms 到 500ms 之间选择，放电时间要求 5 个时间按由小到大顺序排列。此外运行人员也可以设置每次重启时的电压等级，如果故障前的电压参考值大于这个设置值，则系统重启后的电压参考值会被设置为运行人员设置的值。图1-2中的设定为直流线路故障重启一次，重启直流电压±400kV，放电时间为400ms。

三、结束语

本文结合了永富直流工程运行实际情况，针对直流线路重启动功能的基本原理和重启动作过程进行实际分析，得出如下结论;

1、结合故障录波图波形曲线分析了直流特征量的变化情况，对直流故障重启动全过程的两个阶段进行详细的阐述和分析。

2、结合实际功能设置图，对永富直流工程的直流线路重启动功能的实际设定进行分析对比，目前直流线路重启动功能在实际的运用中运行良好，遇到线路故障时能够准确动作，并迅速恢复直流线路运行。

希望能由此帮助到在换流站工作的运维人员或希望到换流站工作的人员了解直流线路故障重启功能在换流站中的应用。

参考文献

[1]刘旭辉、刘涛 云南永仁至富宁±500kV直流输变电工程极控系统控制保护设计规范 CSG/GYY/ED4.341.YF-0。

[2]张绍军、李婧 云南永仁至富宁±500kV直流输变电工程直流保护设计规范 CSG/GYY/ED4.351.YF-0。

[3]杨杰明 高压直流设备基础.中国电力出版社.2011。