高压直流输电直流系统保护设备现场检验方法的分析

郑箫若 丁昶凯

摘要：高压直流输电作为跨区域大范围资源配置昀为关键的手段，已成为我国能源战略不可缺少的重要组成部分，在转变能源、优化能源结构及保障能源供应等方面发挥了举足轻重的作用。基于此背景，本文主要分析了高压直流输电直流系统保护设备现场检验方法有关问题，可供参考。

关键词：直流系统保护设备;高压直流输电;检验

1现场检验直流保护的技术难题

1.1保护动作的正确性

该如何判断直流系统与交流系统不同，其整套系统是由控制设备和保护设备构成的，非一系列单体设备。在检验其中某一个保护时，难以对其他保护进行有效隔离，所以其他保护信号会在一定程度上影响检验过程。若通过具体的保护动作，按交流保护现场检验方法，如交流断路器跳闸、极隔离、闭锁/换流阀移相、控制系统切换以及告警等无法判断保护动作正确性。

1.2施加外部激励量

不同与交流系统，直流系统保护设备所使用的电流状态量大多通过光电式电流互感器或零磁通电流互感器采集。上述测量设备提供给保护设备的采样值并非电流二次模拟量。特别是光电式电流互感器，直接将电流采样值转换为光数字信号提供给保护设备，而且光数字协议多为私有协议，技术保密。部分私有协议的光数字信号甚至直接接入保护设备。缺乏外部施加二次模拟量作为激励量有效方法是阻碍直流系统保护设备现场检验的主要难题。

2实现外部施加激励量的途径分析

2.1实现光电式电流互感器通道加量

光电式电流互感器在高压直流系统中主要用于电容器组间不平衡电流以及直流、阀组高压进线电流、测量直流线路电流等方面，目前通常由光数字转换器和本体共同构成光电式电流互感器。本体由负责光电转换的光电模块和负责测量的直流分压器、罗氏线圈组成，位于被测量的高压一次设备上。不管是直流分流器还是罗戈夫斯基线圈，其特征均为所测量的一次电流与输出电压成正比。光数字转换器通常是在保护设备内部直接布置或布置部分型号，位于控制保护室内，主要是对自本体的光数字信号进行解析与接收，视为保护设备的一部分。在光数字转换器与光电模块中，传输采样数据的光电转换技术较为保密，协议通常为私有协议，不对外开放，而且光电式电流互感器若是出自不同厂家型号，其光电转换协议也不一致，这个难题已经成为了光电式电流互感器通道现场昀亟需解决的问题。现阶段有一种光电式电流互感器通道加量方法，主要包含一种不需要解析的电光转换协议，即由一个光电模块模拟和一个可调直流电压源，对光电式电流互感器本体进行模拟，并联系保护设备中光数字转换器;光电式电流互感器本体中测量主要由可调直流电压源进行模拟;在这个过程中，光电模块与其模拟的本体应属于同型号同厂家的光电模块，通过其带光电转换协议，直接用光数字信号对可调直流电压输出模拟量进行转换，并将其传输给光数字转换器;在输出调节直流电压源后，促进外部施加激励量的实现。

2.2实现零磁通电流互感器通道加量

高压流系统通电流互感器一般用于测量中性母线电流、阀组低压出线电流、接地线路电流以及临时接地极电流等。用的零磁通电流互感器采样通道由、电子模块和模数转换模块同。于量的压一次，由五组二次绕组。位于控内的电子模块次绕组通电流互感器测量回路，能将一次量值换为次采值。在保护设备内部布置模数转换模块，可以对电子模块的电压模拟量信号进行转换和接收，提供了零磁通电流互感器通道加量作为保护设备现场检验方法。对零磁通电流互感器测量回路通过一个可调直流电压源进行模拟，同时连接保护设备中模数转换模块，在输出调节直流电压源后，促进外部施加激励量的实现。

2.3实现其他采样通道加量

其他采样通道流分压器通道、交流电流互感器通道、交流电压互感器通道等。上述采样通道与交流系统保护设备采样通道原理基本相同。其外部加量方法可以采用交流系统设备加量方法，即由被测电气量对应的电压或电流源作为激励源，模量出。上述提到的其他采样通道加量、零磁通电流互感器通道以及光电式电流互感器通道等方法可在控制保护室内完成，均无需拆卸一次和保护设备，不用对高电压信号或大电流进行施加，现场易实现，无需对 TDM协议和光电协议进行解析，安全风险相对而言较小。

3现场检验高压直流输电系统保护设备的途径

3.1现场检验方法

首先，按照所提外部加量方法，结合采样通道类型，完成被测直流保护包括的不同采样通道现场检验接线;其次，通过各交流源、可调直流电压，向被测保护设备不同采样通道分别施加激励量;昀后，对被检保护设备响应情况，通过所在换流站监控系统进行查看，促进被测保护设备现场检验工作的完成。

3.2检验过程中涉及到的项目与流程

现的项目包括采样通道精度检验、保护动作值、保护动时序与时间检验等。其中采样通道精度可参照交流系统现场检验流程，即通过改变外部的激励量，直接在换流站监控系统查看采样值，计算采样精度是否求。

3.3保护动作值检验步骤

第一，对系统指定工况进行模拟，将初始激励量施加在各个采样通道中，并选取一个采样通道作为检验通道;第二，在保护信号复归后，对当前被检直流保护动作和检验通道采样量进行逐步改变，对此过程中各通道的一次采样值进行记录，结合被检保护判据，对当前检验通道保护告警动作值进行计算;第三，对于被检保护送气的采样通道，判断是否已经全部遍历完成，若结果是否，应重复进行检验流程，再选定被检的保护判据采样通道作为检验通道;第四，被检保护动作定值与所有保护动作值进行检验，判断是否一致;第五，将检验流程在多个测试工况中重复实施;第六，对保护动作值检验进行判断，结合检验结果判断其是否通过，动作定值能否满足相关标准要求。

3.4检验保护动作时序与时间的步骤

首先，测试直流系统运行工况，采用外部加量方法进行模拟;其次，在保护信号复归后，对大幅度中的激励量进行瞬间改变，并对被测设备闭锁、切换系统以及发出告警的时间进行记录，对三者时间差（告警信号、闭锁、系统）是否与设定时间值致进行检验;然后，将检验流程在多个测试工况中重复实施;昀后，对保护动作时序是否正确进行判断，结合检验结果推算其是否通过，动作时间值能否满足相關标准要求。

4结语

本文探讨了现场检验直流系统保护设备的方法，所采用的方法具有成本低，安全风险小，不会对电网产生不良影响，无需解析光电转换协议，无需拆卸保护设备等优点，以期为业界人士提供一些有价值的参考。

参考文献

[1]常鹏飞，刘天琪，陈相，等.交直流系统互补谐振谐波不稳定的抑制措施[J].电测与仪表.2020，（8）.

[2]唐昱恒，邓辉，袁军强，等.基于 GOOSE开出矩阵的区域备自投系统现场联调[J].广东电力.2019，（7）.

[3]王璐璐，曹野.高压直流输电技术综述[J].科学技术创新.2018，（10） .

作者介绍：郑箫若（1991.10.30）;女;山东潍坊;汉族;硕士研究生;中级工程师;研究方向：直流输电、变电运维。

丁昶凯（1995.08.03）;男;山东日照;汉族;本科;助理级工程师;研究方向：直流输电、变电运维。