换流站滤波器组的电压互感器对二次装置的影响

林志明李其书梁云龙朱星钊罗鸿叶吉春

摘要：在直流输电工程中，交流谐波滤波器作用是限制换流站交流母线上的电压畸变并限制流进交流系统的谐波电流，还用于补偿换流器运行时消耗的无功功率，是直流系统运行至关重要的辅助设备。而交流滤波器的运行状况与直流功率输送容量息息相关，本文主要研究事故模式下换流站大组滤波器的电压互感器隔离后直流恢复运行时对二次装置的影响。

关键词：交流滤波器；电压互感器；二次装置；直流系统

0引言

兴仁换流站是贵广Ⅱ回兴安直流的整流侧，共配置10组交流滤波器，分成3个大组交流滤波器组。接线方式采用典型的3/2接线方式，第一、三大组交流滤波器接入#2M母线，第二大组交流滤波器接入#1M母线。每大组交流滤波器配置一台电压互感器，采样值送至二次保护装置。当电压互感器故障时，将至少有三组不同类型的滤波器不可用，直流站控系统会自动判断并执行无功控制策略计算当前功率容量最大值。根据兴安直流无功策略控制表，但一大组交流滤波器不可用时，直流功率将被限制在满负荷的80%。此时若系统紧急需要负荷支撑，需隔离故障的电压互感器，强制投入无电压互感器的大组交流滤波器。由于兴仁站三大组滤波器接线方式与保护配置完全一致，本文以第二大组交流滤波器母线PT故障为例，研究此时隔离电压互感器后直流恢复运行时对二次装置的影响。

1电压二次回路概况

第二大组交流滤波器母线PT二次回路在控制系统中的功能如下：

1.1至第二大组交流滤波器就地控制装置（6MD66及选相合闸装置），主要负责送工作站显示、计算小组交流滤波器的无功功率并送至直流站控、选相合闸装置投切小组交流滤波器开关时的参考电压。

1.2第二串就地控制装置（6MD66），主要负责第二串三台开关的同期功能，作为参考电压与交流母线电压进行比较。

1.3至电能计量电度表，主要负责电能表无功功率的计算。

1.4至直流站控装置，主要负责向无功功率控制功能（RPC）提供测量值，参与无功控制逻辑计算。

2电压互感器故障对二次装置影响分析

2.1对第二大组交流滤波器就地控制装置的影响

投入第二大组交流滤波器时出现电压降为0或采集不到电压。此时，工作站将不会显示第二大组交流滤波器母线电压，选相合闸装置由于检测不到交流滤波器母线电压，装置告警。同时，若无功需求需要投入该小组滤波器，选相合闸装置没有收到参考电压，不能确定连续三个电压过零点，相当于选相合闸装置功能无效，将在合闸命令发出瞬间即出口，同时合上需要投入小组滤波器三相开关，不再判断合闸时间，可能产生较大的涌流，对系统造成一定的波动。

2.2对第二串就地控制装置的影响

投入第二大组交流滤波器时出现电压降为0或采集不到电压。投入第二大组交流滤波器时，一般情况下，将首先合上5021开关，由5021开关向滤波器母线充电（此时就地控制装置同期功能判断为无压合闸，即使采集不到交流滤波器母线电压也无任何影响），再合上5022开关。此时，若就地控制装置采集不到交流滤波器母线电压，同期功能仍然判断为无压合闸，可能造成非同期合闸的情况，但对于整个操作过程来说，由于5021开关已向滤波器母线充电，滤波器母线电压、频率、相位等与交流母线电压一致，5022开关合闸时，基本上不会存在非同期合闸的问题。

2.3对电能计量的影响

由于电能计量装置仅通过该电压计算无功功率，电压出现异常也仅造成无功功率计算的误差，不会对电网运行造成影响。

2.4对直流站控装置的影响

交流滤波器母线电压采集回路如图1，通过第二大组交流滤波器就地控制装置（6MD66）计算后的无功功率（同时包括小组滤波器的电流值）将送至直流站控参与无功总量计算。通过硬接线采集的滤波器母线电压（三大组）通过滤波器后取最大值参与无功控制功能。这里分位两种情况进行分析。

情况一：滤波器母线电压在标称值（525kV）的50%-150%以外，即262.5kV-797.5kV电压区间以外，并且小组滤波器已投入（此时小组滤波器必须在投入状态，若不在投入状态，则电流为零，相应的无功也为零，对无功控制不存在影响）。此时，判断电压采样异常，工作站会产生相关告警信号，直流站控认为从就地控制装置采集到的无功功率是无效的，会以标称值（525kV）来计算这个时刻的无功功率。此时，对于无功控制功能来说，原则上不会存在较大的偏差，对电网运行的影响几乎不计。

情况二：滤波器母线电压在标称值的50%-150%区间以内，但不是正常值。此时，将会影响直流站控的交流电压控制功能与交流母线电压限制功能。如上图1，直流站控以硬接线采集的滤波器母线电压（三大组）通过滤波器后取的最大值为参考值。

3结论

大组交流滤波器母线电压无采样值或采集异常的情况下，对二次装置功能的影响如下：

1、投切小组滤波器时选相合闸功能失效，造成较大涌流。

2、操作投入第二大组交流滤波器进线开关时，出现非同期合闸。

3、造成无功控制中交流母线电压限制功能投入，电压在一定范围内时，导致禁止投入交流滤波器或切除交流滤波器，对直流正常运行和电网稳定造成影响。

4结束语

本文通过典型直流工程运行经验，总结了大组交流滤波器母线电压无采样值或采集异常的情况下，对二次装置功能的影响。可有效针对大组交流滤波器母线电压互感器故障的事故处理，对国内现投运的直流工程运维工作有着重要的借鉴意义。

参考文献：

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[3]库晓斐，蔡泽祥，徐敏.高压直流输电系统交流滤波器故障与保护分析[J].电力系统保护与控制，2012，40（19）：150-155.