800KV 特高压直流换流站控保系统功能测试

800KV 特高压直流换流站控保系统功能测试
摘要：为确保特高压直流换流站控保系统及设备的安全、稳定和可靠运行，需定期对控保系统的功能和性能进行全面的测试和验证。

为此对某特高压直流换流站控保系统的总体构架和功能组成进行了介绍，并对控保系统的主要测试项目、测试内容及测试方法进行了说明，以期为从事换流站控保系统测试的人员提供参考。

关键词：直流换流站；控保系统；功能；测试
控保系统是特高压直流输电系统独有的系统配置，既能对换流站内的交流开关设备、交流滤波器及交流无功补偿装置、换流变压器、换流阀、平波电抗器、直流开关设备、直流滤波器等运行设备状态进行监视，又能对换流站的一次设备、母线电压和功率进行实时控制。

与常规交流系统的保护配置方式的区别在于，控保系统内所有保护逻辑能按照设备运行的需要在控制系统后台内进行灵活编制。

显然，控保系统是整个换流站控制与保护的核心，其功能与性能的好坏将直接影响换流站有功、无功和电压的正常转换及换流站一次设备的正常运行，因此在换流站检修期间需对控保系统的功能、性能进行定期测试和验证。

本文以某特高压直流± ８００ｋＶ换流站控保系统的定检测试为例，介绍了换流站控保系统的构架和功能组成，并阐述了其测试内容和方法。

一、控保系统主要功能组成
控保系统是换流站安全运行的重要保障，负责发送和执行换流站正常的操作指令，并完成换流站设备故障或系统异常时的报警与处理，不仅具备全站事件顺序记录、事件报警、全站控保装置同步对时功能，还具有控制参数动态调整、数据存储及培训等功能。

控保系统的主要功能组成如下。

（１）直流场控制，主要包括自动直流场配置顺序、高压直流开关设备控制和监视、极连接和接地极操作顺序等。

（２）无功功率控制，主要包括交流母线电压和无功功率测量、交流滤波器开关设备控制与监视、根据无功状况决定小组的投切、根据母线电压决定小组的投切、根据交流过电压决定小组的投切等。

（３）常规功能，主要包括与对站的站间通信、与本站控制保护系统的ＬＡＮ网通信、与测控单元现场总线通信等。

（４）冗余功能，主要包括硬件监视功能、软件监视功能、系统切换逻辑等。

（５）顺序事件记录功能，主要包括测控单元事件处理、软件事件处理、发送事件到运行人员工作站和远动工作站等。

（６）换流器保护，主要包括换流器短路保护、交直流过流保护、桥差保护、换相失败保护、组差保护、直流过压开路保护、换流器零序过压保护、交流过电压保护、交流低电压保护、换流变中性点直流饱和保护、直流差动保护、５０Ｈｚ保护、１００Ｈｚ保护、直流低电压保护、交直流碰线保护等。

（７）直流极母线、中性母线保护，主要包括极母线差动保护、中性母线差动保护、直流后备差动保护等。

（８）直流线路保护，主要包括直流线路行波保护、直流线路电压突变量保护、直流线路纵联差保护、金属回线横差保护、金属回线纵差保护、直流线路低电压保护等。

（９）双极和金属中线保护区，主要包括接地极母线差动保护、接地极电流不平衡保护、接地极线路过流保护、接地极开路保护、站内接地网过流保护、接地系统保护等。

（１０）开关保护，主要包括金属回线转换开关保护、金属回线开关保护、中性母线开关保护、高速接地开关保护等。

二、主要测试内容
控保装置规范配置
检查随着设备的运行时间增长，建设期间的系统设计缺陷和配置问题会逐渐暴露出来，
因此在换流站检修期间应对系统规范性配置进行详细核实，并根据运行缺陷统计日志进行整改。

控保装置的规范配置检查主要包括：屏柜接地回路电阻值是否满足标准要求；各屏柜防火、防潮和防小动物进入的密封性是否良好；各装置及采集板卡的外观及型号是否一致；屏
柜内部的接线是否图实相符；切换开关、按钮、键盘操作是否功能正常、操作灵活；各电源
功能是否正常等。

控保装置时间同步测试
只有全站的二次系统处于同一时间标准下才能保证各分散系统能与后台控制系统同步运行，才能准确接收主站的指令、反馈各设备的同步运行状态、记录故障事件的顺序和发生时刻，因此所有控保设备
功能测试前必须先进行全站控保设备的时间同步测试。

时间同步测试的要求是站内的时
间同步对时主时钟与同步卫星标准时间源的同步时间准确度应优于１μ ｓ，站内各设备、分
散系统与同一同步时钟装置的时间准确同步度应优于１ｍｓ。

测试方法是将控保装置端子的
一个遥信通道接入高精度开关量检测仪的输出通道，设置高精度开关量检测仪在预定好的时间点触发信号动作，在测控装置上查看信号变位时间，改变时间后重复测试１０次，计算控
保装置上信号变位时间与检测仪信号触发时间的偏差（偏差应小于１ｍｓ）。

控保装置ＳＯＥ功能及分辨率测试
当运行设备发生故障或事故时，需对事件动作的顺序和时间进行精确记录，便于原因分
析与事件调查。

按照标准要求，控保装置应具备ＳＯＥ功能，且事件顺序记录分辨率应不大
于２ｍｓ。

测试方法：首先将高精度开关量检测仪的４个输出通道与控制柜或保护装置上的
４个ＳＯＥ信号通道进行直连；其次通过高精度开关量检测仪向控保装置依次注入２ｍｓ的
触发信号，并在后台监控系统事件简报窗进行相关信号动作记录检查，验证其ＳＯＥ功能是
否满足标准要求；再次通过高精度开关量检测仪分别向系统注入４路时间间隔为１ｍｓ的触
发信号，并按照一定触发顺序进行触发；最后在操作员站上找到ＳＯＥ的最小时间分辨率。

控保系统遥信信号核对
按照《直流换流站二次电气设备交接试验规程》的相关规定，控保系统遥信信号核对项
目包括各硬接点遥信信号的检查和传动测试。

各硬接点遥信信号的动作和复归应与设备的实
际动作状态一致，并能在后台控制系统中正确显示。

测试方法：首先人为模拟现场设备、二
次元件动作或改变硬接点遥信信号状态；其次在后台操作站上进行相应动作信号的状态变化、报警信息及信号定义正确性核查；最后做好信号核对记录。

冗余功能切换测试
与常规交流变电站相比，换流站一次设备类型较多、工艺复杂且价格昂贵。

为了保证换
流站一次设备的运行安全与使用寿命，提高整个控保系统保护功能的可靠性，通常对换流站
的供电电源、重要回路和设备进行“三取二”或“完全双重化”等冗余功能配置，能在系统故障
或异常工况时按照设计要求对冗余设备进行实时无扰切换，保证换流站控保系统的安全运行。

冗余功能切换测试主要以人工测试为主，且测试前系统所有的功能应能正常工作。

测试方法：首先人为模拟系统故障，中断其中一套系统，检查ＣＰＵ是否有重启现象，数据是否实时刷新，各设备是否正常运行；其次恢复已中断系统，然后中断另一套系统，来回反复切换两次，检查ＣＰＵ是否有重启现象，数据是否实时刷新，各运行设备是否正常运行；最后将系统恢
复至试验前的工作状态。

三、结语
换流站控制系统功能测试能有效检测出系统运行期间存在的不足，便于及时查找和处理系统存在的安全隐患，且定期对换流站控制系统的可靠性进行验证，可帮助运行人员定期掌握换流站设备的运行状况。

希望通过本文对换流站控保系统的总体构架、功能组成的介绍，以及对定检主要项目、测试方法的阐述与探讨，能为从事换流站运行、调试和检修的人员提供一定技术参考。

参考文献
黄静 . 高压直流输电换流站控制系统设计研究 [J]. 荆楚理工学院学报,2009,24(7):19-24.
张怡 , 端木林楠 . 特高压直流控制保护系统调试异常的分析及处理[J]. 华北电力技
术,2014(11):18-21.。