兴安直流输电工程最后断路器出口逻辑分析

陈海永 朱志海 黄华 徐晟

（南方电网超高压输电公司广州局，广东 广州 510405）

摘要：在兴安直流输电工程交流场母线一次倒闸操作过程中，直流双极极控相继发外部保护跳闸信号，双极先后闭锁。现场检查发现，是交流场第六串中开关最后断路器逻辑配置有误，导致Ⅱ母边断路器断开后，误判交流场第六串中开关为最后断路器，中断路器断开后，系统启动最后断路器跳闸ESOF双极。通过本次跳闸事件，对兴安直流输电工程的最后断路器逻辑进行梳理分析，并针对其出口逻辑探讨倒闸操作过程中的一些风险点。

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关键词 ：母线倒闸操作；最后断路器；出口逻辑

0引言

兴安直流工程±500 kV宝安换流站在交流场母线一次倒闸操作过程中，由于第六串中开关最后断路器逻辑配置错误，在断开母线侧边断路器后，第六串中开关被判定为最后断路器，断开后，系统最后断路器出口逻辑启动，闭锁双极。本文通过对本次故障的整个最后断路器回路的梳理分析，找到符合实际的运行维护策略，降低最后断路器无出口的风险，确保了直流系统的安全稳定运行。

1最后断路器保护简介

1.1兴安直流输电系统最后断路器保护配置

兴安直流输电系统的交流场主接线为3/2接线，每回线路通过两条回路与母线连接。突然切除全部交流线路时，逆变器的电流将全部流入换流站内的滤波器等无功补偿装置，使逆变站交流侧及其他部分的电压升高。直流线路电压也随交流电压升高成比例增大，破坏逆变器的换相过程，导致交流母线电压进一步升高。发生短时过电压时，会产生严重的波形畸变，危及换流站中的设备绝缘。逆变站要配备最后断路器跳闸装置，以保证直流系统的安全稳定运行。

1.2最后断路器保护配置原理

主要原理：在可能导致逆变器失去负荷的交流断路器断开之前进行逆变器投入旁通对，闭锁触发脉冲，使直流系统停止运行，跳开换流站所有交流滤波器并断开交直流电气连接，可尽量降低逆变侧的过电压幅值和持续时间，以确保直流系统的安全稳定运行。主要判据是换流站内交流进线断路器的跳闸命令及其状态，当逆变侧只有一条交流进线时控制系统会发出“逆变站只有一条交流进线”信息，提醒运行人员注意，并开放最后断路器跳闸装置。

由于采用了断路器断开命令，在交流进线最后一台断路器实际断开之前已发出了直流系统紧急停运命令。如果由于各种原因换流站没有收到断路器的状态信号，并且远方断路器已经断开，则该跳闸装置的后备交流电压保护会检测过电压水平，并且触发紧急停运，可靠地断开交流系统。

2运行实例分析

2.1事件经过

2014-05-18T00：57，按照总调调令，准备将500 kV #2M母线由运行状态转为热备用状态，需依次断开500 kV 5023、5033、5043、5073、5062、5052开关，在断开500 kV 5062开关时，兴安直流双极极控相继发外部保护跳闸信号，双极先后闭锁。现场检查500 kV 5062、5051、5052、5071、5072均在分闸位置，设备运行参数正常。双极极控、直流保护和VBE系统均未发现异常，检查交流站控屏程序，发现5062最后断路器逻辑有误，导致5083、5023、5033、5043断路器分开后，交流站控误判5062断路器分别为极1、极2的最后断路器；当5062断路器断开后，系统启动最后断路器跳闸ESOF双极。

2.2事件发生控制逻辑分析

事件发生后，检修人员对交流站控屏程序进行检查，发现5062最后断路器逻辑有误，详细原因分析如下：

宝安换流站“最后断路器”判断逻辑基于整个500 kV交流场开关位置的状态，通过交流站控系统实现。交流站控采用Simatic S5平台，其软件程序按照扫描周期，逐行执行。下面以5062判断为极1最后断路器逻辑说明事件的原因，5062判断为极2最后断路器逻辑与极1一致。

通过程序结构分析发现交流站控中对表示5062断路器为极1最后断路器的标志位（S815.3）存在重复写入的错误。如图1所示，程序中对S815.3执行了两次写入操作（图中PB123：31表示功能块PB123的第31段程序；“=”操作为对S815.3的赋值操作，需对S815.3的值进行写入；“A”、“O”、“AN”分别为与、或、与非操作，对S815.3的值进行读取），因程序为顺序执行，故程序以最后一次写入为准（PB123：38）。

交流站控中PB123：38对5062为极1断路器最后断路器判断的逻辑如图2所示，该逻辑存在以下缺陷：未对第五串、第七串是否连通#1M及#2M进行判断；极1与线路连接关系错误，应为同一母线上仅极1，无线路。

经过程序比对，该逻辑缺陷于2007年投产时已存在，但近年母线操作均按第一串到第八串的顺序执行，断开5062断路器时，5083断路器在合位，故未造成交流站控误判。操作过程中，当第二、三、四、八串均已断开时，满足5062为最后断路器的逻辑，5062断开后，交流站控判最后断路器跳闸。

2.3事故发生时保护动作分析

运行人员在工作站先后断开5023、5033、5043、5073开关，在断开500 kV 5062开关时不可选。5062开关在站控中的分闸联锁条件（5061∧5063）∨（5063∧=20BF2X/ALL_OFF）∨（5061∧（5062/LAST LINE ∨

此时5062断路器保护接收到手动分闸命令，同时ZJ1继电器励磁，此时ZJ1接点闭合，与该断路器单相或三相跳闸接点并联后，使MT1继电器励磁。MT1的相应节点闭合后实现最后断路器跳闸，向极控系统发外部跳闸命令，闭锁对应极。故当5062断路器在6MD上就地解联锁断开后，断路器保护手动分闸启动最后断路器跳闸，通过极控系统闭锁双极。

3总结及探讨

高压直流输电配置最后断路器的目的是当逆变站与交流电网断开时换流变与交流线路连接的最后一个断路器分开。需针对换流站最后断路器逻辑进行修改并验证，在逻辑修改完成前，涉及断路器操作时，需采取以下措施：（1） 短期措施：根据目前交流站控中5061、5062逻辑，当直流系统带电运行时禁止在第二、三、四、八串同时断开的情况下，再操作5061、5062开关；停运500 kV #1M或#2M时优先操作5061或5062开关，复电时顺序相反。（2） 中期措施：对宝安换流站交流站控中最后断路器判断逻辑进行修改，仿真验证后安排现场实施。（3） 长期措施：开展高压直流输电系统逆变站特殊逻辑梳理研究，制定防范由于逆变站特殊逻辑异常导致直流闭锁的措施。

在高压直流输电系统运行过程中出现过多次最后断路器出口的情况，本文根据兴安直流工程中一次最后断路器误出口导致双极闭锁的实例，缕清了最后断路器的出口逻辑，分析和探讨了具有针对性的运行维护策略，降低了最后断路器回路误出口风险，从而实现了直流系统的安全稳定运行。

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参考文献］

［1］SIMATIC S5用户指导手册［Z］.

［2］中国南方电网超高压输电公司.高压直流输电现场实用技术问答［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［3］中国南方电网超高压输电公司.高压直流输电系统设备典型故障分析［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［4］李兴，陈世元，张鹏，等.高压直流工程换流站交流开关场最后开关/线路保护运行分析［J］.继电器，2005，33（4）.

收稿日期：2015-08-24

作者简介：陈海永（1989—），男，陕西商洛人，助理工程师，从事变电设备检修维护工作。