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1、 1000kV特高压长治站串补装置控保系统缺陷分析及对策研究 摘要：固定式串联补偿装置（以下简称“串补装置”）是利用串接于输电线路中电容器的容抗来补偿输电线路的部分感抗，以缩短线路的等值电气距离，减少功率输送引起的电压降和功角差，从而提高线路输送容量，增强系统稳定性。1000kV特高压长治站串补装置首次应用于特高压交流输电线路。本文通过对长治站串补装置的控制与保护系统（以下简称“串补控保”）的简介、配置、原理、保护整定及实际运行过程中出现的问题介绍和分析，更进一步的对目前特高压交流输电中串补控制保护中易出现的问题进行分析解决，并提出相关整改措施及方案，使长治站更加平稳运行，确保特高压电网的安全
2、、可靠和经济运行。关键词：特高压；串补装置；控制与保护；串补控保0引言随着近年来特高压交流输电技术的发展，我国从最初的1000kV特高压长治站的试验工程到现在的浙江到福建特高压工程的投入使用，其中固定式串联补偿装置（以下简称“串补装置”）起到了重要作用，从而对串补装置的控制与保护系统的研究也是必不可少的。1000kV特高压长治站是我国首条座特高压试验变电站，为增加线路容量提高线路的输送能力，在1000kV特高压长治站二期扩建工程中增加串联补偿装置以满足线路容量要求。在实际运用过程中，对运行中的串补装置进行维护，发现串补装置控保系统出现一些问题，为保证其线路平稳运行，从而进行改进或增加措施等，以
3、保证串补控保装置的稳定性和准确性。串联电容器补偿技术可降低高压线路输电的损耗，同时提高超特高压输电线路的输电能力以及电网系统的稳定性。而确保串补装置安全可靠运行，就需要对其控制与保护系统的原理、配置及运用过程中出现的问题进行分析，进一步对特高压电网建设及电网系统的平稳运行提供保证和优化建议1。11000kV特高压长治站串联电容器运行缺陷1.1软件缺陷在实际运用过程中，发现串补控保软件逻辑存在问题。串补厂商出于技术保密考虑，通常不向现场用户或调试单位提供详细的软件逻辑图，未经工程细致检验的控制保护逻辑为串补的安全稳定运行带来了潜在的隐患。从继电保护专业对现场运行设备的技术把关经验而言，考虑到串补
4、装置整体复杂性，在仿真环境下对串补控制保护功能进行全面检测和验证，其效果要优于现场检测传动。在1000kV特高压长治站运行过程中发现中电普瑞的串补控保系统就存在软件功能缺陷。在特高压长治站1000kV长南线断路器重合闸退出后（线路仍处于运行状态），线路故障联动串补重投功能不会自动退出，为将线路重合闸退出后相应线路串补重投功能同时退出，现场对1000kV特高压长治站的串补控保系统进行技术改造。1.2平台电磁干扰在1000kV特高压长治站串补运行过程中发现串补平台上强干扰易引起二次设备的损坏，串补平台上的电磁环境较地面复杂且恶劣，对平台上的二次设备会产生严重的串行电磁干扰和空间电磁干扰。产生强电磁
5、干扰的情况主要包括：1）平台附近刀闸设备的拉合操作出现的触头拉弧；2）线路故障流过平台上一次设备的严重故障电流；3）强制触发点火后电容器组与阻尼设备之间巨大的充放电电流；4）线路或平台上落雷时雷电波随导体传导引起的自由放电。易受到强电磁场干扰的二次设备及其故障问题主要有：1）平台上间隙触发回路的控制电路板卡可能受到强电磁场干扰而出现损坏或误触发，因其在平台上无足够的监测手段，监控系统很难收集到此类误触发的动作信息。2）平台上采用常规电磁式CT时，其二次电缆的长度、走向、屏蔽措施考虑不周，都可能受到强电磁场干扰引起串补保护误动。3）串补平台上二次设备的供电电源以及测量箱内的光电转换及数据采集电路
6、等二次设备，在强电磁环境下也极易受扰损坏或出现异常，从而引发串补保护误动和间隙误触发。1.3传输光通道串补控制保护所采集的平台各CT数据以及向平台发出间隙触发令，都通过光纤传输。而光收发模块以及传输光纤随着运行时间的加长和外界天气的冷暖变化会逐渐老化，运行性能逐渐下降，可能导致数据传输错误，引起串补误动作。目前的光通道设备自诊断、自处理功能较弱，在出现异常时无法及时向监控发出明确告警。1.4串补控保设备的数据问题由于串补装置本身的特殊性，其通常由一家集成商实现整体设备供货。而串补控制保护和故障录波等设备与目前电网对相应设备的要求，如对设备的嵌入式要求、集成度要求、稳定性要求、性能指标要求等都有
7、一定差距。现场故障中，易出现如控制计算机死机或重启动、保护动作回路元器件损坏等造成串补误动作的情况。21000kV特高压长治站缺陷整改措施2.1软件缺陷技改在未整改前，采取措施主要是：退出串补控保A屏的所有硬压板，修改控保A系统内的“断路器三相旁路模式”软压板和“线路故障禁止重投模式”功能定值，由“禁止”修改为“投入”，完成后投入控保A屏所有硬压板。操作完成后，控保B系统同A系统操作。其操作复杂，存在一定风险。从而结合实际，同时为满足“特高压长南线线路重合闸退出后，长治站串补重投功能也需退出”的要求，特提出以下整改方案和措施。第一种方案是对串补控保装置屏A、B上加装“线路故障联动串补禁止重投”
8、硬压板或投退把手。其优先级一定要高于装置内部“线路故障禁止自动重投模式”软压板。第二种方案为在串补控保装置线路保护联动串补开入回路上进行改造，增加两块“线路故障联动串补禁止重投”压板（类似于断路器保护沟通三跳接点），当需要退出线路故障联动串补重投功能时只需要投入该两块压板即可。见下图所示。图1改造回路图图2线路保护联动串补动作逻辑图1中红色区域为改造区域，红色方框为新增加压板，当线路单相故障单相联动串补时，由于投入新增加的两块压板，沟通了三相开入，对串补控保装置来说接受的为三相联动信号，可将串补永久闭锁。从图2逻辑分析看出，该改造对装置逻辑没有任何影响，保证装置的正常工作。经过改造后，现场运维
9、人员按照调度要求投退串补重投功能时，只需通过投退外部硬压板即可实现，操作简单方便快捷，不会出现安全风险。虽然需增加少量硬压板和端子间连线，但工作量很小，同时完善了串补控保系统在软件上存在的缺陷。除此之外，目前1000kV特高压站中依然还有软件缺陷问题，例如GAP同步检测异常问题，串补控保互锁后解锁麻烦问题等，目前还没有解决，目前只有防范措施，仍需进一步改造。2.2防电磁干扰措施在1000kV特高压长治站串补调试过程中发现电磁干扰问题，由于中电普瑞串补采用常规电磁式CT，因此需对二次电缆加装了特殊防护措施，即在每根CT电缆外套装金属波纹管，且将波纹管两端与CT或采集箱金属壳体锁紧。在实际应用来看
10、，该措施的屏蔽效果不错。建议其他特高压在建工程可以考虑对二次电缆加装特殊防护措施，以减少电磁干扰等问题2。同时建议对串补平台上的设备采用更加严格的电磁兼容标准，并要求厂家提供相关设备的电磁兼容检测报告。以保证电磁干扰问题降到最低。2.3光通道改善在1000kV特高压长治站运维过程中发现中，加强对光缆的检查和维护，同时制定光缆检查的标准流程，特别注意要把检查光缆的连接情况作为检查的重要步骤，可以减少光通道突然变化等问题3，现场的运行人员应详细记录串补控制保护系统出现的告警、SOE或其它异常信息，尤其是MOV、GAP的相关信号。以确保光通道的正确性。2.4数据问题措施对于串补控制保护设备的工艺质量
11、较差，只能从特高压工程串补二次控保设备的监造过程中，查验串补控制保护元器件外协加工件供应商的资质证明、出厂检验报告、产品合格证、试验报告和进厂验收报告等，审查保护设备用元部件的筛选工艺、制造工艺和试验条件，以确保串补控制保护设备的工艺质量。3结论通过深入研究1000kV特高压长治站串补控制保护系统的配置和调试运行过程，发现串联补偿装置的控制保护系统依然存在缺陷，主要有以下几个方面：控保系统本身软件逻辑存在缺陷，还需要进一步与实际运维相结合，更改相应逻辑，以免后期工程建设又相同缺陷出现。由于串补平台电磁干扰问题比较严重，从而对数据采集及测控系统的要求较高，在新的特高压工程建设过程中，应采用屏蔽措
12、施，防止电磁干扰对控保系统的影响，防止造成保护误动作4。由于串补系统控制保护系统的集中在一起，所以光纤通道问题比较突出，从而在运行过程中应制定光纤重点巡视方案。随着特高压输电技术快速发展，串联补偿装置控制保护系统的工艺也应加强，只有通过现场运行发现问题，才能提高工艺质量。同时通过1000kV特高压长治站近年来的运行维护，为后续新建特高压站串补控制系统的运行维护提供了方向和经验。参考文献1钟胜.与超高压输电线路加装串补装置有关的系统问题及其解决方案J.电网技术,2004,28(6):26-30.2李国武,张广辉,刘伟.超高压串补保护与控制系统配置及整定方案J.华北电力技术,2010(9).3余涛.激光功能在串补站平台测量系统的应用J.云南电力技术，2012，40（3），87-89.4房金兰.特高压串联电容器的试验研究J.电力电容器与无功补偿，2011,32（6），47-52.李平伟，男，研究生，山西省电力公司检修分公司。樊宏宇，男，大学本科，山西省电力公司检修分公司。白龙生，男，大学本科，山西省电力公司检修分公司。 -全文完-
