换流站控制保护特点和现场安装调试

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1、换流站控制保护特点和现场安装调试换流站控制保护特点和现场安装调试 江苏省送变电公司江苏省送变电公司 徐军徐军 陈力陈力 摘要：摘要：本文结合常规 500kV 控制保护和500kV 三常直流输电工程换流站控制保护的特点， 介绍直流控制保护技术使用背景， 其关键技术使用的条件， 以及在安装调试和使用中需要注 意事项。 1 前言 1 前言 随着计算机、网络技术的发展，以及光纤维数据传输技术的应用普及，换流站工程具有 自动化程度高的一大特点，减少了电缆的使用，提高了控制保护的可靠性和经济性；工程中 没有传统的控制屏，全部采用微机监控，所有的遥信、遥测采集量均通过光纤传输方式送至 主控室微机工作站， 减

2、轻了运行人员的工作量， 并通过 RCI 屏将所内与电网调度中心联系起 来提高了自动化程度。 2 换流站控制保护与常规 500kV 变电站控制保护的特点 2 换流站控制保护与常规 500kV 变电站控制保护的特点 2.1 常规 500kV 变电站控制保护特点 2.1 常规 500kV 变电站控制保护特点 常规 500kV 交流变电站控制保护为独立微机式装置， 输入量有开入接点量和模拟量。 其 中开入量反映交流配电装置（一次设备）状态以及与其他控制保护相配合所需的开关量；模 拟输入则主要反映被控制保护设备的电流、 电压和功率等信息量。 控制保护的输出有开出接 点和信息量。其中开出接点一般为控制开关

3、设备的投切以及输出与其他控制保护的接点信 号；信息量为指示信息和数据传输信息，指示信息包括灯光、音响等。数据传输信息主要是 通过保护信息管理机和保护子站发送整定值、实时采样值、事件记录等信息，用于远方控制 和分析。 2.2 换流站控制保护系统的特点 2.2 换流站控制保护系统的特点 换流站控制和保护与独立的装置式微机保护不同，它采用瑞典 ABB 公司较为先进的 MACH2 系统，控制和保护集成度很高，所有的控制和保护全部集成在互为冗余的 A 和 B 两个 计算机系统中。 而采样则分散在各继电器室或就地接口柜中， 通过 TDM 数据总线和光缆传输 到控制和保护系统。 3 计算机数字技术应用提升了

4、控制保护的水平3 计算机数字技术应用提升了控制保护的水平 工程中采用了大量数字化的新设备、新技术，从数据采集到传输、计算、控制和监测均 基于计算机和网络技术。 3.1 控制保护采用 TDM 总线 3.1 控制保护采用 TDM 总线 TDM 总线是单向传输总线， 在 DSP 的同步串口之间采用点对点方式来传输高速测量信号。 TDM 总线传输具有大容量、低延时、无抖动的特点，这对于控制保护系统中的高带宽的模拟 信号的测量是很必要的。TDM 的传输速率近似为 10MHz，这依赖于传输模式和一帧所包含的 通道数，最大的通道数可达 32 个，其中一个用于校验和，每一个通道等价于一个 32 位的浮 点数。

5、TDM 总线在间隔内短距离传输采用 RS422 的物理介质，对于长距离可以扩展成光纤。 TDM 总线的物理连接如下图所示： 上图显示的是电流测量的原理，可以看到，DSP 与 DSP 之间的连接是通过本地 I/O 上的 PS860 板连到 PS801 板上的，在 PS860 上可以在背板上使用 TDM0、TDM1。如果有两块 PS860 板在同一个 I/O 机箱上，那么只能一个使用 TDM0，一个使用 TDM1。在接收端的 I/O 机箱可 以处理 4 个 TDM 通道， 而每一块 PS801 板可以处理 6 个 TDM 通道。 模拟量是采用扁平电缆通 过背板与 PS860 相连的，这些电缆之间彼

6、此是隔离的。 基本规则： ? A 系统中的 I/O 不能将数据发送到 B 系统中的主 CPU 系统，同样 B 系统中的 I/O 不 能将数据发送到 A 系统中的主 CPU 系统 ? 在 TDM 总线用于高速测量时，应使用中断方式完成接收和发送过程 ? 连接在同一块 PS860 板的模拟 I/O 板最大数为 7，在主 CPU 系统与 PS860，PS860 之间进行通讯是可以的 TDM 有两种传输模式可以采用： ? 正常模式（同步模式） ? 自动模式（异步模式） 通常采用正常模式， 发送是同步的， 在 TDM 总线的接收端通过中断控制完成数据的接收。 自动模式是不产生中断的， 它比正常模式快，

7、如果确实需要更短的延时， 可以采用这种模式， 因为不需要处理中断，这样数据可以传输的很快，但是数据不是同步的。采用这种模式的一 个典型的例子就是 PS820 板之间的通讯， 这里数据可以不同步， 而速度可以保证实现快速安 全切换。 3.2 采用 CAN 网配置3.2 采用 CAN 网配置 在控制保护系统中，CAN 网被用来实现与 I/O 板的通讯（包括数字输入输出板、开关控 制板） 。这种总线提供了一系列重要的特性，同其他的串行总线比较，CAN 是一个高速高效 低延时的报文分配系统，最高波特率可达 1M。发送帧可以以广播的方式发给网络中任一节 点， 因而一个节点可以收到任一节点发送的报文， 这

8、由该节点内部的 29 位报文标志位决定， 同时它也决定了报文的优先级，当网络繁忙时保证高优先级的报文具有较低的网络延时。 一旦网络空闲，网络中的任一节点均可发送 CAN 报文（多主能力） ，使网络中各个节点 就可以交换信息。 这一多主能力是非常重要的， 意味着网络中各个节点都是相互独立的。 CAN 协议提供了完善的错误检查和处理机制， 使系统具有很低的误码率和高的通讯可靠性， 扩展 的 29 位标志位可以使网络包含 1024 个节点。 3.3 光缆的采用 3.3 光缆的采用 换流站控制保护光缆。光缆是在它中心部分包括了一根或多根玻璃纤维，通过从激光 器或发光二极管发出的光波穿过中心纤维来进行数

9、据传输。 光缆提供的优点是几乎无限的吞 吐量、非常高的抗噪性以及极好的安全性。以每秒 10GB 以上的速度可靠地传输数据， 3.4 光设备的应用 3.4 光设备的应用 交流滤波器的纵差保护采用光 CT 与传统电磁式 CT 差电流配合方式， 并且较好地解决了 光 CT 电流配合角度误差大的问题，换流变保护全部采用光电转换形式，将所有的模拟量如 CT 电流、瓦斯接点等转换成光信号送至 PCP 保护屏计算机处理，大大节省了控制电缆，提 高了保护灵敏性。 3.5 电缆采用 ROX-TEC 技术 3.5 电缆采用 ROX-TEC 技术 电缆安装中采用了 ROX-TEC 技术， 该项技术为 ABB 公司首

10、次采用， 通过对干扰波波长的 分析设计钢框尺寸以切断干扰波并在电缆入口处将电缆屏蔽钢丝网接地， 极大地提高了保护 装置抗干扰能力。 3.6 采用操作顺序和连锁系统 3.6 采用操作顺序和连锁系统 操作顺序和连锁系统的目的是保证换流站内开关的安全运行与可靠操作， 以及输电系统 的平稳起停， 各种控制模式与开关场接线方式之间的平稳切换。 连锁关系适应于自动顺序操 作，也适应于手动操作。这样可以保证输电系统的平稳起停，各种控制模式及连线方式之间 的平稳切换，且使设备在操作过程中不会受到损坏。主要有下列原则： ? 隔离开关只有在相邻断路器/高速开关断开时才能操作； ? 接地开关闭合之前，相邻隔离开关必

11、须断开； ? 隔离开关闭合之前，相邻接地开关必须打开。 操作顺序和连锁系统目前在常规交流 500kV 站还未采用，为了提高变电站自动化水平， 真正做到无人值班和防止误操作的发生， 建议将常规的五防改进为典型的几种操作顺序和连 闭锁程序，使操作便捷、安全。 4 工程安装调试的特点和注意事项 4 工程安装调试的特点和注意事项 由于换流站采用了很多新的技术和材料， 在安装施工和调试过程中， 要充分理解和掌握 设计、设备的安装使用要求，才能保证工程的安全、质量和工期。 4.1 理解和掌握设计文件 4.1 理解和掌握设计文件 二次接线图纸设计分为三部分，第一部分原理接线图，第二部分电缆清册，第三部分电

12、缆接线表。电缆清册和电缆接线表由制图软件系统根据原理接线图及端子接线要求自动生 成，现场接线期间一般不提供施工单位原理接线图，只在分系统调试期间使用原理接线图。 在现场原理接线图 PCD（Plant Circuit Diagram）以三种形式存在： ? 主控版本（MASRER）只存放在计算机内的电子版本，由设计单位负责； ? 调试版本（COMMISSIONING COPY） ，电子版本的打印纸版本，用绿色标记 COMMISSIONING COPY，现场只允许存在一套，放在专门房间由专人登记保管，在试验过程中使用，用绿 色标注已经试验的回路； ? 工作版本（WORKING COPY） ，电子版本

13、的打印纸版本，不作绿色标记，在现场检查使用， 所有已经实施的变更有规律定期（逐天）传递到调试版本（COMMISSIONING COPY） 。 现场的所有设计变更或修改都必须由设计单位“修改指令”授权，并立即反馈到主控版 本（MASRER）编制记录负责人。调试版本（COMMISSIONING COPY）的更新记录用红色标记， 不是实际变更的临时接线，注释和参考符号用蓝色标记。 电缆清册有两种， 一种以设备为序的方式排列电缆， 即针对莫一块盘柜列出所有接入其 中的电缆， 该种清册利于二次设备穿电缆； 另一种完全按电缆编号顺序排列， 利于查询电缆。 电缆接线图实为接线表（Wiring Table）

14、，不同于国内设计的端子排接线图，直观性较差， 接线完全按照电缆芯号进行，无回路编号，优点是接线时无须每根电缆芯线都要对线，且互 感器接线方式也在其中，这一点比国内设计院做的好。 4.2 确保电流、电压回路的正确性 4.2 确保电流、电压回路的正确性 电力系统中控制保护的动作原理， 主要是通过采集系统中电流、 电压及其功率等信息量， 反映正常工况运行状态，正确处理故障工况下快速、选择性地切除故障，保障系统可靠稳定 运行，因此确保电流、电压回路的正确性具有极其重要的作用。 换流站控制保护不正确动作行为会影响到站系统调试、 系统调试和运行期间的安全和可 靠，分析出其中主要原因加以验证和排除，从而保证

15、控制保护的正确性。控制保护原理和整 定值的计算和设定，一般通过静态和动态模拟试验和计算来确定。 但是，在站系统带电和系统调试前，检查并确认电流（CT） 、电压（PT）回路的变比、 极性和连接可靠性等问题，是保证控制保护正确动作的关键所在。另外也要确保电流（CT） 回路不开路，电压（PT）回路不短路，以免造成设备和人身安全事故。 4.3 电缆和光缆敷设的注意事项 4.3 电缆和光缆敷设的注意事项 对新设备新材料安装前一定要认真消化图纸， 仔细研究安装说明， 必要时请厂方指导人 员开一个小型技术专题会。这样就可电缆外皮的损坏，要根据各厂家提供的电缆，其塑料铠 装屏蔽电缆有所不同，有的其外皮较软，适

16、合在材质较软的电缆桥架上敷设，而电缆支架是 普通热镀锌钢支架，电缆在这种支架上滑动前行时外皮极易受损，就要采用加滑轮、电缆支 架上铺木板的方式继续电缆敷设。 光缆敷设接线等到控制电缆、 电力电缆接线完成后才进行， 安装时可将其与任意类型电 缆放在同一层，但必须放在最上面，光缆上不得再放任何电缆，防止损坏光缆。另外要注意 光缆敷设时转弯半径不能小于产品和规范要求。 5 结论 5 结论 新技术、新工艺、新设备在我国超高压电网建设的应用已经日趋成熟，需要我们进一步 提高对新技术、 新工艺和新设备应用的认识， 才能达到建设技术先进、 安全可靠、 运行灵活、 性能优良的现代化电网的目的。 联系方式：联系方式： 姓名：徐军 联系电话：13585106351 陈力 13915961012 邮箱：