在直流输电系统中,由于换流器多采用半控型电力电子器件,在换流过程中需吸收大量无功并产生大量低次谐波,严重影响交、直流系统的安全稳定运行。为保证系统的稳定运行,需要一定的交流滤波器滤除谐波并提供足够的无功支撑〔1-3〕。交流滤波器保护能够对交流滤波器和并联电容器进行监视和控制,是交流滤波器稳定运行的保障。差动保护作为滤波器保护的主保护之一〔4〕,是滤波器保护的重要组成部分,一旦出现保护误动,造成无功不足,可能引起将功率回降甚至直流闭锁〔5〕。因此了解差动保护的原理以及动作后的事故处理,对提高系统的运行可靠性有很重要的意义。
交流滤波器差动保护的差值I_DIFF取自滤波器两端的电流互感器差流,其高端为光电流互感器,低端为干式互感器,保护动作定值有两段,以某一组滤波器保护为例,其保护采集配置如图1所示。图2为开关某一相差动保护软件逻辑图,当三相中任意某一相满足差动保护动作条件时,保护出口,如图3所示。
Ⅰ段：当20个运算周期的平均差流1.11倍大于50 A时,延时200 ms发差动保护动作报文并将动作信号发送至保护矩阵。若此时AFPA(B)主机处于可用状态 (Active或Standby状态),发出跳闸指令,跳开交流滤波器断路器,同时发锁定断路器命令 (Active、Standby或Service状态时都允许)并触发录波;
Ⅱ段：当20个运算周期的平均差流1.11倍大于300 A时,持续超过60 ms,同时差流瞬时值的绝对值大于300 A时,发差动保护动作报文并将动作信号发送至保护矩阵。若此时AFPA(B)主机处于可用状态 (Active或Standby状态),发出跳闸指令,跳开交流滤波器断路器,同时发锁定断路器命令 (Active、Standby或Service状态时都允许)并触发录波。
2.4.4产业链短，产品附加值不高中药材深加工对技术和资金实力要求较高，由于技术落后和资金缺乏，镇内中药材加工较少，产业链短，使得产品的经济附加值不高，难以产生较高的经济效益。以覆盆子加工为例，加工场地狭小，设备落后，手段较为原始，只是简单的烘干或是人工晒干。
车辆运动及车辆乘坐舒适性和操纵稳定性由悬架性能所决定。悬架抗俯仰性能决定了车身俯仰角运动响应和车辆丛向载荷转移率，悬架抗侧倾性能决定了车身侧倾角响应和车辆侧向稳定性。另外，悬架的垂向振动特性直接决定了车身的垂向跳动响应和乘坐舒适性，悬架侧倾角刚度及阻尼在前后车轴的分配，间接影响车辆的乘坐舒适。上述悬架的四个性能由悬架刚度和悬架阻尼特性共同决定，又分别对应汽车行驶中发生的4种运动模式，侧倾运动(Roll)、俯仰运动(Pitch)、垂向跳动(Bounce)和翘曲运动(Warp)，如图1所示。
值得注意的是,在软件逻辑设置中,只要保护主机处于Active或者Standby状态时,TRIP_SEND_ENABLE信号为1,下发跳闸命令到执行板卡;而当保护主机处于Service或者TEST状态时,信号为0,不允许下发跳闸命令到执行板卡。
（4）某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入也有细胞的（填“O2”或“CO2”）_______不足。
交流滤波器光CT主要由低功率电子式电流互感器、远端模块及合并单元组成。在交流滤波器光CT合并单元采集信号后,通过TDM总线方式送到AFP主机,AFP主机作为接收方,时刻对TDM通信进行监视。从而实现双向监督,确保系统的可靠性。
图1 交流滤波器差动保护配置
图2 交流滤波器差动保护逻辑
图3 交流滤波器差动保护出口逻辑
某换流站5631交流滤波器控制保护AFP3A主机发PCIA、PCIB DSP/TDM故障,紧急故障报警,AFP3A退至服务状态 (Service),AFP3B切至运行状态 (Active)。AFP3A发5631交流滤波器A、B、C三相小组差动保护动作跳闸;5631开关被锁定(lock Out),运行人员工作站监控界面显示开关状态为 “灰色X”锁定状态,但事件记录并无开关动作信号,判断开关应在合位。
现场检查发现5631开关三相均在合闸位置,AFP3A主机及I/O板卡无异常,5631光CT合并单元有板卡2 stall告警,一段时间后自动复归。查看故障录波图 (图4),发现5631交流滤波器高端光CT的ABC三相电流测量值采样异常,数据未更新。
图4 5631交流滤波器故障录波图
故障录波图显示,5631交流滤波器高端光CT电流I_Z3T1 A相电流保持在-90.79 A,B相电流保持在-166.8 A,C相电流保持在264 A,电流值保持为故障发生时刻的瞬时值不变;而5631交流滤波器入地端T3干式电流互感I_Z11的ABC三相电流测量值正常,导致5631交流滤波器A、B、C三相分别形成约155.9 A、156.5 A、155.4 A的差动电流,且差流持续时间远超过200 ms,满足5631交流滤波器小组差动保护Ⅰ段报文条件。运行人员工作站OWS发5631交流滤波器A、B、C三相差动保护动作告警报文,并启动5631开关失灵保护。但5631交流滤波器发差动保护动作告警前,AFP3A已因DSP/TDM通信故障报警、紧急故障报警退至Service状态,系统处于不可用状态,不满足交流滤波器差动保护和失灵保护矩阵动作出口条件,均未动作出口。现场检查开关确实处于合闸位置。
通过现场检查和故障录波分析,确认一次设备运行良好,不存在异常现象,对对光CT合并单元的板卡出现Stall现象进行深入分析。5631交流滤波器光CT为南瑞继保公司电子式电流互感器。5631交流滤波器光CT主要由低功率电子式电流互感器、远端模块及合并单元组成。5631合并单元配置2块光纤接口板NR1125A,分别为5631高端和不平衡光CT远端模块提供供能激光,同时接收并处理高端和不平衡光CT远端模块下发的数据,并将测量数据经光纤发送板NR1122A按规定的协议 (TDM总线)输出经AFP3A/3B系统的RS8761板卡接收合并单元TDM信号,其接口示意如图5所示。此外由于AFP3A/B主机作为接收方,时刻对TDM通信进行监视,一旦发现TDM通信故障、数据不及时更新,便发PCI板卡TDM通信故障事件,同时引发 AFP3A/B主机产生紧急故障,AFP3A/B主机退出Active和Standby状态,退至Service状态。
图5 5631交流滤波器合并单元接口
因5631开关在合闸位置且被锁定无法操作,为将5631交流滤波器退出运行,防止因一次设备异常扩大故障范围,手动退出该大组其他交流滤波器后,手动拉开交流场开关,5631开关自动拉开。
操作完成后,将AFP3A主机切至试验状态(TEST),更换5631合并单元A套报错的NR1122A板卡,检查5631合并单元参数、状态正常。将5631交流滤波器转运行,查看其高端和不平衡光CT电流采样值正常。
综合事件记录、现场检查、故障录波分析、差动保护软件逻辑分析、TDM总线监视逻辑分析、合并单元配置情况及现场处理情况,5631合并单元A套装置出现板卡stall后进行了自动重启,在此期间,5631合并单元没有给AFP3A发任何信号,原先的数据处于自动保持状态,即5631交流滤波器高端和不平衡光CT 6个通道电流值采样异常。AFP3A主机没有识别到5631合并单元故障,而是根据TDM总线没有数据更新判别为TDM故障,引发AFP3A主机紧急故障,紧急故障封锁了AFP3A的保护矩阵跳闸出口条件,但是并没有封锁5631开关LOCKOUT命令出口,造成5631交流滤波器差动保护跳闸报警及发出5631开关LOCKOUT命令,给故障处理和分析带来一定误导。
交流滤波器高端和不平衡光CT原为瑞典ABB公司产品,采样电流直接从光CT本体通过光纤接入AFP主机,不需要合并单元及TDM总线转接,但因设备老化、故障率高、备件停产,逐年国产化改造升级。本次故障5631合并单元为2016年改造的南瑞公司产品。
光CT合并单元与AFP之间存在的问题如下：
1)南瑞光CT合并单元装置故障自检与ABB交流滤波器控制保护AFP装置之间的闭锁逻辑存在隐患,合并单元板卡瞬时故障未能及时闭锁AFP内相关保护。
2)交流滤波器保护不能检测到合并单元运行情况,无法排除合并单元自身故障,引起保护误动。
3)控制保护系统在 “Service”状态仍发出LOCKOUT指令,误导运维人员,增加故障处理分析以及检修工作的负担。
合并单元汇集多个电流互感器和电压互感器的电流量和电压量,是交流滤波器保护的保护采样的核心设备。一旦发生故障,合并单元本身闭锁,若无法将采样值不可用信号传输给交流滤波器保护,引起交流滤波器保护出口跳闸。由于交流滤波器保护采取 “二取一”控制逻辑,可靠性要求较高,误动的概率大,一旦出现故障会直接出口跳闸。所以应避免单一板卡或测量故障引起保护误动
为了进一步确保换流站的稳定运行,提高运维水平,根据此次事故提出几个建议：
1)督促厂家对故障板卡原因进行分析,提升板卡运行可靠性。
我国的经济在不断发展，互联网技术的发展是国家和社会关注的重大问题，在大数据背景下，智慧城市时代会逐渐走向人们的生活。智慧城市的发展是大数据技术发展成熟的标志，智慧城市的建设将给社会的各个方面带来便利，在迎接新的技术带来的便利的同时，也要解决新的问题，需要有针对地更快更好的发展关于大数据方面的研究，加强创新与运用，破解技术方面存在的问题，不断推进智慧城市发展的新进程，从而解决智慧城市中的现有问题，让技术改变生活。
2)相关厂家开展装置故障自检与保护闭锁逻辑配合研究,当装置自检发现设备本身存在故障时,应该将相应保护闭锁,防止出现保护误动,引起故障进一步扩大,如下图6所示,在图3的逻辑图基础上,在保护出口去动作矩阵之前,加一个与门逻辑,只有当采样装置正常,输出信号为1时,且数据计算确实达到动作定值时,相关保护才出口;此外,开展TDM故障信号闭锁相关保护软件逻辑升级可行性研究,避免单一板卡故障引发保护误动。
图6 5631交流滤波器小组差动保护出口逻辑
3)开展ABB的Hidraw软件相关开关LOCKOUT指令出口条件的软件优化可行性研究,禁止控制保护系统在 “Service”状态仍发出LOCKOUT指令,误导运维人员,可以考虑将软件设计中LOCKOUT指令的出口条件改成控制保护系统只在 “Active”、“Standby”状态下出口,如图7所示。
对传感器提供的信号评估和处理是生产高质量注塑件的先决条件，当然高精度注塑模具也是必不可少的，例如想要使生产部件公差小于30 µm，就必须使用误差低于10 µm的注塑模具。此外，还需要用于模具补偿的测量传感器，例如Carl Zeiss工业测量仪器公司就为此发开了一种用于表面反馈的创新软件。
图7 5631交流滤波器小组保护矩阵断路器LOCKOUT逻辑
4)对于不切换系统的电气量,通过修改软件,增强控保系统的自检功能或设置遥测量检测程序,一旦检测到遥测量出现极大偏差或板卡故障,发遥测不可用信号,快速闭锁该保护防止误动,同时对于备用系统加强监视,防止切换备用系统出现故障。
文章结合现场实例,分析了合并单元故障对交流滤波器差动保护动作的影响。并据此提出相应建议,通过对合并单元进行技术升级或通过修改控保软件来检测合并单元的实际运行情况,避免保护误动或拒动,以提高系统可靠性。为下一步交流滤波器国产化改造升级提供一定的参考。
参考文献
〔1〕陈伟民,楚金伟,周海滨,等.换流站交流滤波器保护动作异常的分析研究 〔J〕.应用科技,2017,44(5)：75-78.
〔2〕郭卫明,黄华,蔡国准,等.一起交流滤波器保护误动引起直流极闭锁的故障分析 〔J〕.广东电力,2017,30(01)：121-125.
〔3〕李云丰,李梦骄,谢欣涛,等.韶山换流站附加阻尼控制策略研究 〔J〕.湖南电力,2018,38(2)：9-13.
〔4〕邹洪森.换流站并联电容器保护跳闸分析及改进 〔J〕.宁夏电力,2013(5)：8-11.
〔5〕赵婉君.高压直流输电工程技术 〔M〕.北京：中国电力出版社,2004： 180-239.
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