柔性直流輸電系統(tǒng)控制及安全運(yùn)行

柔性直流輸電系統(tǒng)控制及安全運(yùn)行

柔性直流電源系統(tǒng)的控制體系靈活、穩(wěn)定，能夠保證供電車間的可靠輸出，這是智能電網(wǎng)技術(shù)的中心之一。直流站的換流閥工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量,為使其保持正常的工作溫度,必須提供可靠的冷媒,可使熱量及時(shí)散發(fā)。因此給換流閥配備穩(wěn)定、可靠的冷卻系統(tǒng)是換流站工程成功投運(yùn)的基礎(chǔ)。1去離子水處理柔性直流閥冷系統(tǒng)原理見圖1,冷卻介質(zhì)在氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)里循環(huán),由主水泵升壓后經(jīng)過三通閥到空氣散熱器,經(jīng)主過濾器到被冷卻器件將熱量帶走,后通過脫氣罐回到主循環(huán)泵;當(dāng)冷卻介質(zhì)通過室外空氣散熱器將熱量交換出去;小部分介質(zhì)流經(jīng)離子交換器、精密過濾器后到膨脹罐,再回到主循環(huán)泵入口。為防止在高電壓環(huán)境下產(chǎn)生漏電流,冷卻介質(zhì)須具備高電阻率,因此在主循環(huán)冷卻回路上并聯(lián)了去離子水處理回路。預(yù)設(shè)一定流量的部分冷卻介質(zhì)流經(jīng)離子交換器,不斷凈化管路中可能析出的離子,再經(jīng)精密過濾器后到膨脹罐,回到主循環(huán)泵入口,與離子交換器連接的補(bǔ)液裝置和與膨脹罐連接的氮?dú)夂銐合到y(tǒng)保持系統(tǒng)管路中隔絕空氣。自動(dòng)補(bǔ)水泵能將原水罐的介質(zhì)補(bǔ)充到密閉系統(tǒng)內(nèi),填充密閉系統(tǒng)因電解、揮發(fā)、意外泄漏等導(dǎo)致的冷卻介質(zhì)損失。2控制和監(jiān)控2.11個(gè)回路柔性直流閥冷系統(tǒng)一次回路見圖2。(1)交流動(dòng)力電源系統(tǒng)南風(fēng)站閥冷系統(tǒng)包括主循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、加熱器、空氣散熱器風(fēng)機(jī)等主要?jiǎng)恿υO(shè)備,根據(jù)設(shè)備的重要性,動(dòng)力電源取自不同的位置。P01、P022臺(tái)主循環(huán)泵分別取自1號(hào)交流動(dòng)力電源和2號(hào)交流動(dòng)力電源,以達(dá)到2臺(tái)主循環(huán)泵的最安全運(yùn)行配置。閥冷系統(tǒng)交流動(dòng)力電源設(shè)置了雙電源切換裝置,補(bǔ)水泵、電動(dòng)閥門等動(dòng)力設(shè)備的由雙電源切換后供電,保證設(shè)備在任意1路交流電源失電后也能夠安全運(yùn)行?？諝馍崞髯鳛橄到y(tǒng)散熱的主要部件,對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著重要作用,系統(tǒng)共設(shè)置12臺(tái)風(fēng)機(jī)、分為3組。為保證閥冷系統(tǒng)安全運(yùn)行,將G01～G04風(fēng)機(jī)由1號(hào)交流動(dòng)力電源供電,G05～G08風(fēng)機(jī)由2號(hào)交流動(dòng)力電源供電,G09～G12風(fēng)機(jī)由雙電源切換裝置供電。(2)對(duì)設(shè)備的監(jiān)控和保護(hù)進(jìn)線電源狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)電源相間的不平衡、缺相、掉電以及當(dāng)前工作電源回路等故障狀態(tài)信息都能實(shí)時(shí)上傳,可就地顯示電壓值、電流值等。(3)plc自動(dòng)保護(hù)運(yùn)行設(shè)備在設(shè)備的運(yùn)行狀況下,對(duì)于設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控,物理點(diǎn)對(duì)循環(huán)閥冷卻系統(tǒng)的主循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備設(shè)置短路與過載保護(hù),加熱器設(shè)置短路保護(hù),通過斷路器及熱繼電器的狀態(tài)監(jiān)控各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況,將節(jié)點(diǎn)信息上傳至PLC控制器,通過PLC自動(dòng)保護(hù)運(yùn)行設(shè)備。同時(shí)在控制柜就地設(shè)置狀態(tài)指示燈,指示當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。(4)不同電壓等級(jí)的傳輸功率對(duì)柔性直流站發(fā)熱量的影響柔性直流閥冷設(shè)備應(yīng)用的設(shè)備電壓等級(jí)為35kV,而傳統(tǒng)直流站的閥冷設(shè)備應(yīng)用的電壓等級(jí)為±500kV,它在絕緣耐壓上的要求大幅降低。而不同電壓等級(jí)的傳輸功率不同,柔性直流系統(tǒng)的發(fā)熱量也相應(yīng)減少,系統(tǒng)總用水量、冷卻量、主泵出力等均小于±500kV直流站?！?00kV直流站的冷卻塔一般為風(fēng)冷+水噴淋冷卻效果顯著,但盤管容易結(jié)垢,噴淋用水量的蒸發(fā)也沒有內(nèi)冷水的循環(huán)使用來得經(jīng)濟(jì)。相比較35kV柔性直流的冷卻量較小,冷卻塔采用單一風(fēng)冷既能滿足散熱要求,風(fēng)扇的葉片采用鋸齒狀,通過溫度變頻控制轉(zhuǎn)速,降低了噪聲污染。2.2ls-4lc控制回路采用冗余控制器(S7-400H系統(tǒng)PLC)的控制保護(hù)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了:(1)對(duì)閥冷卻系統(tǒng)的監(jiān)控與保護(hù);(2)將閥冷卻系統(tǒng)的工作狀況上傳給主控制器;(3)對(duì)閥冷卻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。2.2.1a、b系統(tǒng)接入閥冷a控制系統(tǒng)閥冷控制保護(hù)系統(tǒng)采用經(jīng)DC110V轉(zhuǎn)DC24V開關(guān)電源轉(zhuǎn)換后供電,A1號(hào)、A2號(hào)直流電源接入閥冷A控制系統(tǒng),B1號(hào)、B2號(hào)直流電源接入閥冷B控制系統(tǒng),當(dāng)A控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),由另一套控制系統(tǒng)執(zhí)行工作。2.2.2電源信息實(shí)時(shí)上傳對(duì)進(jìn)線電源狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,掉電故障、電源故障和當(dāng)前工作電源回路等狀態(tài)信息都實(shí)時(shí)上傳;控制系統(tǒng)電源回路配有抗浪涌保護(hù)裝置,開關(guān)電源具有隔離變壓功能。2.2.3元件故障保護(hù)拒動(dòng)為確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作,防止由于閥冷卻水系統(tǒng)儀表故障導(dǎo)致晶閘管閥停運(yùn),對(duì)閥冷卻水系統(tǒng)冷卻水進(jìn)閥溫度、冷卻水電導(dǎo)率、冷卻水流量、壓力、液位等參數(shù)監(jiān)測(cè)均設(shè)冗余儀表。所有傳感器雙重化配置,其中進(jìn)閥溫度傳感器因其重要性進(jìn)行三重化配置,雙重化或三重化配置的傳感器的供電和測(cè)量回路完全獨(dú)立,避免單一元件故障引起保護(hù)誤動(dòng)。2套傳感器全部接入2套閥冷保護(hù),具備可靠的防拒動(dòng)和防誤動(dòng)措施,避免單一元件故障導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)。2取2儀表冗余保護(hù)原則:2臺(tái)儀表安裝在同一位置,同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)并送入冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng),為避免單一儀表故障或輸出有誤,冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)誤動(dòng)作,控制采用與邏輯,2臺(tái)儀表均超過定值時(shí)才引起動(dòng)作,將誤動(dòng)率降至最低;當(dāng)單一儀表故障或2儀表讀數(shù)超差時(shí)發(fā)預(yù)警信號(hào),提示運(yùn)行人員及時(shí)處理,輸出時(shí)采用2路保護(hù)節(jié)點(diǎn)信號(hào)輸出,減少出現(xiàn)拒動(dòng)的可能性。3取2儀表冗余保護(hù)原則:為了保證冷卻水進(jìn)閥溫度的高可靠性,避免產(chǎn)生誤動(dòng)、拒動(dòng)的情況,冷卻系統(tǒng)共設(shè)置3臺(tái)進(jìn)閥溫度變送器,安裝在同一位置進(jìn)行檢測(cè),通過控制系統(tǒng)對(duì)2個(gè)溫度進(jìn)行判斷,取最接近的2臺(tái)儀表示值再按2取2儀表冗余保護(hù)原則進(jìn)行判斷。保護(hù)設(shè)有以下防誤動(dòng)和防拒動(dòng)措施:(1)通過監(jiān)測(cè)傳感器測(cè)量值是否超量程來判斷傳感器是否故障。同時(shí)比較同一功能的冗余傳感器的測(cè)量值,當(dāng)測(cè)量值相差較大時(shí)報(bào)警。取不利值進(jìn)行計(jì)算上傳。(2)3重化配置的進(jìn)閥溫度傳感器全部接入2套閥冷保護(hù)屏內(nèi),在每套保護(hù)內(nèi)采用3取2方式出口,當(dāng)檢測(cè)到其中1臺(tái)進(jìn)閥溫度傳感器故障后,在每套保護(hù)內(nèi)采用2取2方式出口,當(dāng)檢測(cè)到有2臺(tái)進(jìn)閥溫度傳感器故障后,在每套保護(hù)內(nèi)采用1取1方式出口,當(dāng)3個(gè)進(jìn)閥溫度傳感器均故障后,2套閥冷保護(hù)動(dòng)作,停運(yùn)直流系統(tǒng)。(3)在每套保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)采取3取2或2取2邏輯防誤動(dòng),雙重化保護(hù)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立出口防拒動(dòng)。2.2.4護(hù)按2.2原則出口(1)閥冷系統(tǒng)裝設(shè)3重化的進(jìn)閥溫度傳感器,進(jìn)閥溫度保護(hù)按3取2原則出口,動(dòng)作后停運(yùn)直流。(2)閥冷系統(tǒng)裝設(shè)雙重化的閥出水溫度傳感器,出閥溫度保護(hù)按2取2冗余保護(hù)原則出口,保護(hù)動(dòng)作后由換流站控制保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出功率回降。2.2.5低定值泵出液壓力下跳閘信號(hào)(1)閥冷系統(tǒng)安裝雙重化的流量傳感器,并在主循環(huán)泵前后分別裝設(shè)2臺(tái)壓力變送器。(2)當(dāng)流量傳感器測(cè)出流量低于流量低定值時(shí)報(bào)警輸出,低于流量超低定值同時(shí)有進(jìn)閥壓力低時(shí)輸出跳閘信號(hào)。(3)當(dāng)主泵出水壓力低于壓力低定值時(shí)切換主泵。當(dāng)2臺(tái)流量變送器檢測(cè)值超低報(bào)警與任1臺(tái)進(jìn)閥壓力低報(bào)警同時(shí)存在時(shí)才輸出跳閘信號(hào)。2.2.6液體保護(hù)(1)泄漏保護(hù)器器1)在膨脹罐裝設(shè)雙重化的電容式液位傳感器,用于液位保護(hù)和泄漏保護(hù);2)2臺(tái)膨脹罐采用2取2邏輯保護(hù)出口;3)膨脹罐裝設(shè)可視磁翻板式液位計(jì),便于巡視檢察。(2)液位下降的影響1)泄漏保護(hù)采集裝設(shè)在膨脹罐中的2個(gè)電容式液位傳感器的液位,當(dāng)液位下降超過換流閥泄漏允許值時(shí),延時(shí)輸出跳閘、請(qǐng)求停閥冷信號(hào);2)泄漏保護(hù)定值考慮進(jìn)閥溫度和出閥溫度對(duì)膨脹罐液位的影響,避免保護(hù)誤動(dòng);3)泄漏保護(hù)具有就地退出保護(hù)功能按鍵。2.2.7保護(hù)系統(tǒng)接口對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的遠(yuǎn)程控制信號(hào)和水系統(tǒng)報(bào)警信號(hào),換流閥冷卻水系統(tǒng)通過開關(guān)量接點(diǎn)與換流閥直流控制與保護(hù)系統(tǒng)(上位機(jī))進(jìn)行通信;對(duì)于閥冷卻水系統(tǒng)輸出的保護(hù)信號(hào)(預(yù)警、跳閘),通過開關(guān)量接點(diǎn)直接輸出到接口屏;對(duì)信息量較大的在線參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及閥冷卻水系統(tǒng)報(bào)警信息報(bào)文,閥冷卻水系統(tǒng)通過4路Profibus總線與上位機(jī)進(jìn)行通信,閥冷卻水系統(tǒng)作為子站直接與上位機(jī)主站進(jìn)行通信。2.2.8控制保護(hù)上的冗余配置柔性直流閥冷系統(tǒng)與±500kV直流站相比要小很多,但麻雀雖小,五臟俱全。它在控制保護(hù)上的配置完全不輸于±500kV直流站。除了溫度保護(hù)、流量保護(hù)、壓力保護(hù)、液位保護(hù)、泄漏保護(hù)、電導(dǎo)率保