基于西门子平台的换流器控制关断

引言

西门子控制保护设备以其稳定高效的控制策略,在直流输电领域得到了广泛应用。贵广直流的直流站控系统采用双重化配置,主要负责换流站直流场及交流滤波器场的开关、刀闸、地刀控制:贵广直流的极控系统,利用高速数字式可编程控制器,实现直流系统的调节和控制任务。站控和极控系统协同配合,用以实现换流站多种闭锁逻辑功能,并在直流系统产生故障时尽快切除故障。

换流器控制关断顺序(CSD）是直流系统的重要控制策略之一。这一控制逻辑集中体现了西门子控制设备的设计理念,具有较强的通用性,同时由于CSD逻辑的动作后果会启动换流器闭锁顺序,因此如果由于设备老化、工作不稳定而产生拒动或误动,将给直流系统的正常运行造成不利影响。为此,本文将对换流器控制关断(CSD）顺序的控制逻辑进行详细分析。

1l换流器控制关断（CSD）顺序的基本原理

当换流器控制关断(CSD）顺序启动后,直流功率将以10MW/S的速率将Icap降低至Imin,如果Icap达到Imin,由保护启动换流器闭锁顺序。当两套S5控制器均故障或连接站控和交流滤波器6MD66装置的两条现场总线同时故障,将按顺序退出所有的交流滤波器并启动极控CSD顺序。下面将分别以直流站控和极控系统为例,对CSD控制逻辑进行说明。

2换流器控制关断（CSD）的软硬件实现原理

2.1直流站控CSD控制逻辑

查阅直流站控软件图可知,当连接直流站控和交流滤波器6MD66装置的两条现场总线同时故障时,经100mS延时后,启动极控CSD顺序,直流站控系统ready将不满足条件(如果两套S5控制器均故障,直流站控系统同样不满足ready条件）。此时01.5模块将输出高电平,使继电器K6A～K6H和K7A～K7H励磁,如图1所示。

常闭触点K6C～K6F、K7C～K7F闭合,将直流站控故障信号分别送至双极的两套极控系统:常闭触点K6G、K7G闭合,将直流站控故障信号送至交流滤波器就地控制接口屏:常闭触点K6H、K7H闭合,将直流站控故障信号送至交流站控系统。

常闭触点K6G、K7G闭合,此时,如果相应的交流滤波器开关在就地位置,直流站控故障信号将不经过该开关,而直接送至下一组交流滤波器,以此类推。如果相应的交流滤波器开关在远方位置,则直流站控故障信号送至交流滤波器场汇控箱内,并做好跳开相应交流滤波器开关的准备。

例如,如果此时594交流滤波器开关在合位,正电位送至第四大组交流滤波器就地控制接口屏内的K14继电器,在该继电器励磁跳开594开关前,跳闸信号无法送到下一个交流滤波器就地控制接口屏,即保证滤波器开关按照指定顺序依次分别跳闸。K14继电器励磁以后,将跳闸信号送至第四大组交流滤波器小组保护屏内。此时,跳闸继电器K41励磁动作,将跳闸信号依次送至交流滤波器场汇控箱和594开关机构箱,跳开594开关,如图2所示。

K14继电器有30S延时,当594开关跳开以后,跳闸信号将继续按相同原理送至591开关,以此类推。滤波器跳闸顺序依次为594、591、573、583、563、593、592、571、572、582、581、562、561,这样就实现了将滤波器以30S的时间间隔依次退出运行的控制逻辑。

2.2极控CSD控制逻辑

接下来以极1极控系统1为例说明极控CSD的软件实现过程。如上所述,当直流站控屏内的常闭触点K6C、K7C闭合时,直流站控将故障信号送至极1极控系统1。在极控系统中,直流站控故障信号首先经过或门生成由于直流站控故障产生的CSD信号,再与对站经DUST以及LAN网送来的CSD信号取或逻辑,生成CSD逻辑,即当以上三个条件满足其一时即生成极控CSD信号,如图3所示。

极控CSD动作判据逻辑图如图4所示。

直流电流量送至INIT37.x1,如果存在CSD信号,INIT37.1输出为0,则Y=X1=直流电流实际值,该值送至SHDW90.SV,作为直流电流下降的起始值。极控系统通过模块OLC801计算功率下降时间,即当另一极闭锁时,功率下降时间为150S,当双极解锁时,功率下降下降时间为300S,同时通过OLC901模块功率下降时间与直流电压变化率相除,得到功率变化率为10MW/S,并送至SHDW90.TD作为直流电流下降时间的判断依据。另一方面,CSD信号分成四路传输,第一路将其送至SHDW90.CD,当SHDW90.CD=1时,直流电流开始下降:第二路,将其取非并与初始化脉冲取与逻辑送至INIT37.1,作为直流电流实际值的选择判据:第三路,将其取非后送至SHDW90.CF,此时SHDW90.CF=0,表示输出Y不会被置为X的值:第四路,将其与初始化脉冲取或逻辑后送至SHDW90.S,正常情况下,SHDW90.S=1,SHDW90.Y=SHDW90.SV,当存在CSD信号时,SHDW90.S=0,SHDW90.Y将按给定速率下降,即直流电流由SHDW90.SV的值下降到最小值,其最小值为SHDW90.LL=10%,此时SHDW90.oL将置1,表示直流电流已下降至最小值。在模块SHDW95中,如果假设极在解锁状态,则对应于极没有解锁的SHDW95.R应置0,SHDW95模块的功能为:当输入为1时,输出为1,当输入由1变为0时,则延时时间T输出0,并可以通过将R置1的方法将输出端置0,根据之前的假设由于R=0,SHDW95.o=SHDW90.oL=1,此时由CSD产生的快速闭锁信号将启动换流器闭锁顺序。

3结语

研究换流器控制关断(CSD）顺序的工作原理,对于理解西门子控制系统跳闸逻辑的技术路线,提高控制系统的运行可靠性具有重要意义。鉴于西门子控制系统在逻辑上具有较强的相似性,通过对CSD逻辑的研究,有助于更加直观和深入认识西门子控制系统的设计原理和技术路线,有助于进一步研究设备老化使二次控制系统工作不稳定的防范措施。本文对直流站控和极控CSD逻辑进行了较为详细的分析,希望能为运维人员进一步理解和认识西门子控制系统提供参考。