安徽官山变直流融冰装置控制保护培训材料

1、技术文档摘要：本培训介绍了保直流融冰产品的基本原理、系统方案、控制保护、相关一次设备、运维等方面知识， 重点介绍了直流融冰控制保护组成及其相关功能。知识所有，正式，严禁、使用、或- 1 -向第公开。，1995。Rev 01修订修订人yyyy-mm-dd批准人 1 yyyy-mm-ddRev 00创建2013-05-27批准人 0 yyyy-mm-dd版本更改说明更改更改审核南网直流融冰文档：RD2T0M01000-0001 Rev 00总页数：49附件页数：编写：博、张潆月、，2013-05-22部门：文档标题：分类信息：审核：，2013-06-18柔性输电批准：，2013-07-15技术文档

2、目录1基础知识41.1 理论知识41.1.1直流融冰基本原理4S VC 原理51.1.21.2 一次设备71.2.1交流接入设备7整流设备10 1.2.21.2.3直流输出设备14 1.3 控制保护设备15保15 1.3.11.4 典型系统组成方案301.4.1 12 脉动技术方案30 1.4.2 6 脉动技术方案33 2控制保护系统运维知识34. 342.1 日常巡视2.1.1控制保护系统34 2.1.2冷却系统39 2.2 功能检验462.2.1控制保护系统46 2.2.2冷却系统47 2.3 典型缺陷处理48知识所有，正式，严禁、使用、或- 2 -向第公开。，1995。技术文档2.3.1

3、控制保护系统48 冷却系统48 2.3.22.4其他49知识所有，正式，严禁、使用、或- 3 -向第公开。，1995。技术文档1基础知识1 . 1 理论知识线路除冰常用段有：1）直接外力去除，如棒敲等；2）外部加温去除，如点火加温或者火焰喷射；3）加温去除，采用给导线通过大电流发热的方式，包括交流融冰和直流融冰。由于方法 1）和 2）费力且效率低下，通常使用方法 3）。由于输电线路的阻抗特征主要表现为电抗，故线路发出相同热量时，采用交流融冰方式所需要的系统容量远大于直流融冰。高压线路进行交流融冰时，往往很难找到能提供足够大容量的交流电源，因此线路的加温融冰主要采用直流融冰方式。1.1.1 直流

4、融冰基本原理直流融冰装置采用可控整流方式，利用直流电流在导线电阻中流通产生的热量使覆冰融化。采用可控整流方式可实现零起升压和升流， 对系统冲击小；通过自动控制设备对晶闸管阀组触发角的控制，结合现场的线路类型、覆冰状况、气象条件等，控制直流融冰装置输出的直流电流大小，达到稳定的线路最佳融冰温度，对于不同长度、不同类型线路都具有较好的适应性。直流融冰装置采用带调压器的二极管整流方式，价格相对便宜。但是，机械调压器升流速度慢，稳流精度差。线路参数变化频繁时， 机械调压器故障率高， 装置短，因此目前主要采用可控整流的方案。如图 1 所示，是一个典型的直流融冰系统原理图。知识向第所有，正式，严禁、使用、

5、或- 4 -公开。，1995。技术文档图 1 直流融冰原理图直流融冰装置通过调节触发角， 就可以控制输出的直流电压， 从而实现对电流的连续调节。融冰装置的输出直流电压需满足变电站所有出线的融冰需求。直流融冰装置额定电压一般按变电站所有出线（ 包括预先设计的串接线路） 的最大融冰电压进行设计，同时根据需要兼顾地线融冰的需求。通常， 融冰装置额定电流按变电站所有出线所需最大融冰电流进行设计，并具备 2 小时 1.1 倍过流能力。1.1.2 SV C 原理直流融冰装置作为电力系统内比较特殊的设备，其融冰功能只在冬季线路覆冰的情况下才需要使用， 或许每年投入运行几次， 或许几年都不需运行， 大部分时间

6、都处于冷备用状态； 而设备长期闲置后， 在需要进行融冰时，融冰装置很可能无法正常运行。直流融冰装置在不承担融冰任务时，可以通过刀闸操作转换为无功补偿系统的可控电抗器（ TCR）， 具有提供线路所需的感性无功功率的功能，进行动态无功补偿，可以充分利用用户投资， 同时有效地解决日常运行。通过对直流融冰装置的接线方式进行转换，可以使直流融冰装置能够实现 TCR 无功控制的功能。基本方法是，在融冰装置的一次设备中增加电知识所有，正式，严禁、使用、或- 5 -向第公开。，1995。技术文档抗器、开关等设备，在控制保护系统中设置相应无功补偿控制功能，并装无功补偿器(SVC) ，对设相应的交流滤波器组，使直

7、流融冰装置成为交流系统的无功和电压进行快速、连续补偿， 可以为系统提供动态无功支撑，阻尼系统低频振荡，提高系统稳定极限和输送能力。SVC 可以被看成是一个动态变化的无功电源。根据接入电网的需求， 它可以向电网提供无功（ SVC 表现为容性），也可以吸收电网多余的无功（ SVC 表现为感性）。把电容器组（通常是滤波器组）接入电网，就可以向电网提供无功。当电网并不需要太多的无功时，这些多余的容性无功， 就由一个并联、可控的空心电抗器来吸收。这个空心电抗器的电流是由一个晶闸管阀组来控制的。借助于对晶闸管阀触发相角的控制， 就可以改变流过空心电抗器的电流（基波有效值）， 从而保证 SVC 在电网接入点

8、的无功量正好能将该点电压稳定在规定范围内（电网补偿）。或者， 使该点的总无功量等于零（对负荷补偿来说），也就相当于功率因数等于 1 了。一个 TCR+FC 型 SVC 的基本原理图如下：图 2 SVC 的基本原理图如果兼有 SVC 功能，直流融冰装置可方便地实现融冰运行方式和 SVC运行方式之间的转换。通过操作相应的转换开关进行自动切换， 直流融冰装置可以变换为三角形连接的晶闸管控制电抗器运行（ TCR）， 如下知识所有，正式，严禁、使用、或- 6 -向第公开。，1995。技术文档图 3 所示。TCR 每相由链式连接的反并联晶闸管阀组与相控电抗器串联，这样的 3 个 TCR 支路连接成三角形，

9、再接到相应母线侧。在一次系统切换的同时，和控制保护系统也相应地切换到 SVC 运行方式。在以上切换过程都完成后，直流融冰装置就可以变换成常规的SVC 装置。SVC 投入运行后， 变电站相关母线的电压将会以稳定在国标规定的范围之内（由 SVC 容量和电压设定值确定）为目标进行快速、连续、自动地调节， 减少固定电抗器、电容器组的投切次数， 有效延长开关和电容器以及用供电设备的实际使用。图 3 SVC 模式接线图1 . 2 一次设备1.2.1 交流接入设备1.2.1.1 断路器断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流， 并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流

10、的开知识所有，正式，严禁、使用、或- 7 -向第公开。，1995。技术文档关装置。直流融冰成套装置中断路器起到与连接交流母线与换流变（如无换流变则直接连接至整流器）的作用。断路器在电路中作接通、分断和承载额定工作电流，并能路和电发生过载、短路、欠压的情况下进行可靠的保护。图 4 高压断路器1.2.1.2 刀闸刀闸是高压开关电器中使用最多的一种电器， 在电路中起作用。直流融冰成套系统中配置有很多刀闸， 比如用于换流变或整流器侧的进线刀闸、用于融冰与 SVC 功能切换的切换刀闸、用于直流侧融冰线路选相的换相（选相）刀闸等。用于换流变或整流器侧的进线刀闸与普通电力系统中刀闸作用一致，此处不做介绍。知

11、识所有，正式，严禁、使用、或- 8 -向第公开。，1995。技术文档用于融冰与 SVC 功能切换的切换刀闸一般采用电动控制，在直流融冰控制保护系统中对切换刀闸控制操作从而实现融冰功能与 SVC 功能的自动切换。融冰与 SVC 功能切换的内容放在 1.3.1.2 章节介绍。用户直流侧融冰线路选相的换相（ 选相） 刀闸一般采用单相电动刀闸，在直流融冰控制保护系统中对选相刀闸操作实现融冰三相线路的自动切换。有关换相刀闸的详细介绍放在 1.3.1.2 章节。1.2.1.3 整流变直流融冰成套系统的整流变压器提供交直流的， 根据待融冰系统是否需要进行配置。对于 220kV、500kV 及以上线路，直流融

12、冰电源设备容量、工作电流都比较大， 需要的无功和产生的谐波也较大， 通常采用配置整流变压器的技术方案， 可以针对不同类型和长度的线路， 提供需要的融冰电流和直流电压，利于整流器工作点的选择，适应性较好；并且整流变压器提供交流/ 直流的，满足故障情况下限制可控硅阀短路电流的要求。关于是否配置换流变压器及换流变压器的容量等参数根据实际线路融冰的容量而定，下图所示为直流融冰用整流变压器图：知识所有，正式，严禁、使用、或- 9 -向第公开。，1995。技术文档图 5 整流变压器1.2.2 整流设备在直流融冰装置中， 整流设备是最的设备， 它将来自电力系统或交流发电机的交流电能转化为直流电能， 最终施加

13、在输电线发热产生热量，使导线上的覆冰融化。整流设备及整流阀组是由一定数量的晶闸管及其附属器件组成，（ 南瑞继保研制生产的） 阀组的冷却方式主要采用强迫风冷方式或密闭式纯水冷却方式。两种冷却方式各有优势， 强迫风冷散热系统占地面积小， 安装方便、成本较低。纯水冷却系统的散热效果最好， 安全、高效、环保、节能、使用长。冷却方式的选择依据工程中冷却容量、面积、要求等因素进行选取。下面对风冷式阀组和水冷式阀组进行简单的介绍。知识所有，正式，严禁、使用、或- 10 -向第公开。，1995。技术文档1.2.2.1 风冷式阀组融冰风冷式阀组为卧式结构，如图 6 所示。晶闸管卧式阀组采用了新一代基于高压直流输

14、电的 UAPC 控制保护技术、先进可靠的光电触发技术、结构紧凑的卧式阀组及悬浮硅堆压装技术。（1）紧凑型高可靠阀组（a）卧式压装阀组结构：阀组采用卧式悬浮硅堆结构，每个阀组包含三个硅堆串，这种简洁开放的硅堆布局，是电力电子领域压装硅堆的领先技术。（b）压装技术，阀体紧凑，布置方便，可靠性高，便于安装与。（2）阀组光电触发技术具有以下特点：（a）触发系统结构简单简单可靠；绝缘性能好；触发系统体积小，重量轻，是紧凑型阀体的基础；对外部设备无辐射干扰；无噪音。（b）TCU 直接从一次回路取能，通过光缆控制能力强；延时短，确保了阀组具有快速的响应；触发脉冲同期性好；触发信号陡坡高，触发可靠。（ c）

15、TCU 集成有晶闸管的正向过电压保护功能和反向恢复期（ dv/dt）保护确保晶闸管不损坏，工作可靠性（d）TCU 模块在密闭金属盒内，安装于散热器的翼板上能力强；TCU 工作温度良好，可靠性高；避免 TCU 电路集污、失效；结构紧凑。先进的光电触发方式确保了阀组的高可靠性和高性能。（3）强迫风冷的冷却方式知识所有，正式，严禁、使用、或- 11 -向第公开。，1995。技术文档装置采用强迫风冷的冷却方式。晶闸管由于导通损耗产生的热量，通过压装在晶闸管管壳上的散热器进行散热，风机产生的风通过风道进行冷热空气对流和热传导实现进一步散热。风机的任务是将装置中产生的热量，通过高速空气流散发到周围空间，从

16、而降低晶闸管温度。风机的选型需要根据晶闸管的发热量选择合适的风量和风压。装置采用强迫风冷结构，不需要安装大功率工业空调，还可明显减小阀组的占地面积，控制逻辑简单，运行安全可靠且节省成本。图 6 卧式阀组实物图1.2.2.2 水冷式阀组融冰水冷式阀组可用卧式阀和立式阀两种类型。卧式阀如上节所述。晶闸管立式阀组采用了先进可靠的光电触发技术、结构紧凑的立式阀组及悬浮硅堆压装技术和专利技术的水冷却系统。晶闸管及其散热器采用压装在一起的标准化硅串结构，阀内按级配线，电位均匀分布，不位的高压线不交叉，电连接回路清晰，如图 7 所示。知识所有，正式，严禁、使用、或- 12 -向第公开。，1995。技术文档（

17、1） 紧凑型高可靠阀组（a） 立式压装阀组结构：阀体采用立式悬浮硅堆结构，这种简洁开放的硅堆布局，是电力电子领域压装硅堆的领先技术。（b） 压装技术，阀体紧凑，体积较小；（c） 阀组占地面积小，布置方便，节省用户基建费用；（e）阀组结构简洁，可靠性高，便于安装与。（2） 先进的光电出发方式（同卧式阀组）图 7 立式阀组实物图（3） 密闭水冷的冷却方式直流融冰装置采用水风式纯水冷却系次冷却介质为超纯水，二次冷却为风冷，冷却效率高，运行可靠。知识所有，正式，严禁、使用、或- 13 -向第公开。，1995。技术文档1.2.3 直流输出设备1.2.3.1 换相刀闸保每套直流融冰装置配置 4 台（或 6

18、 台，早期产品一般配置 6 台）小型电动换相刀闸，换相刀闸用于实现两相直流电（正、负）到三相交流电（A、B、C）的转换。在控制保护系统中，对换相刀闸操作可以和换流阀的解、闭锁命令互相配合， 使直流融冰装置自动完成电流升降以及对交流融冰线路的选相。换相刀闸如下图所示。图 8 换相刀闸1.2.3.2 直流直流线线能够承载较大直流电流， 是取代传统的矩形、槽形、棒形母线和软导线的全新导体， 是直流融冰成套设备中关键的设备（ 材料） 之一。直流线一般采用环变电站一周、水平或垂直三相布置。直流线与 4 套换相刀闸一起实现两相直流电（正、负）到三相交流电（A、B、C）的转换。知识所有，正式，严禁、使用、或

19、- 14 -向第公开。，1995。技术文档图 9 直流线图 10 工程现场直流线实物图1 . 3 控制保护设备1.3.1保1.3.1.1 硬件结构1、系统概述直流融冰（兼 SVC）装置的控制保护系统采用了保开发的 PCS-9550 系统，它是一种分层、分散、分布的开放式系统，由主控单元、分布式 I/O、知识所有，正式，严禁、使用、或- 15 -向第公开。，1995。技术文档标准现场总线及标准 LAN 网接口组成，具有高可靠性。其特点是系统集成度高，所有功能均由实现；硬件具有通用性，可以由多种通用功能的板卡实现不同需求的、控制和监视；采用图形化编程和调试工具，界面友好、调试、方便。相控电抗器保护

20、、交流滤波器保护与换流变压器保护分别单独设置保护装置。融冰（兼SVC）装置控制保护系统由如下几部分组成：运行控制系统，包括：运行工作站、LAN 网、等，实现融冰系统在控制室内的远方控制、监视和事件功能等。控制保护设备，包括： 融冰（兼 SVC）装置控制保护系统主控装置、分布式现场总线、分布式 I/O 等。需要特别说明的是：融冰（兼 SVC）装置控制保护主控装置实现了所有的融冰（兼SVC）装置控制保护功能。微机保护测控设备，包括：相控电抗器保护、滤波器保护、变压器保护。与一次主设备以及测量设备的接口， 包括：阀触发控制和监视单元（VCU），实现与融冰（兼 SVC）装置控制保护系统的通信，以及对可

21、控硅设备的控制接口；水冷控制及接口，实现对水冷设备的控制以及与融冰（兼 SVC）装置控制保护系统的接口；电流电压测量接口、开关/刀闸接口等。与变电站系统等其它二次系统的接口，包括：选配通讯管理机（规约转换设备），实现将融冰/SVC 的告警信息、保护信息、重要的状态信息和运行参数传送给变电站系统，同时也可以接收来自变电站系统的控制和状态信息；接受变电站主 GPS 时钟的对时信号。系统结构如下图所示：知识所有，正式，严禁、使用、或- 16 -向第公开。，1995。技术文档图 11 控制保护系统组网图2、系统组成保提供的直流融冰（兼 SVC）的控制保护系套典型的控制保护系统包括： 融冰柜、阀控制柜、

22、换流变保护柜、换流变测控柜、通信柜、直流分配柜、交流分配柜、融冰系统等，并均可实现冗余配置。（1）融冰柜直流融冰柜是直流融冰控制保护系统的， 其主要实现以下功能：对直流融冰整流阀组的控制，向阀组发出控制触发脉冲，控制融冰直流电流；实现直流融冰装置起/停及转换开关操作的自动顺序控制；检测阀组的工况并及时准确的并显示出来。对于一些特殊的情况或故障，及时地或发出跳闸指令；完成对直流融冰装置各部分和融冰线路的监视和保护；。知识所有，正式，严禁、使用、或- 17 -向第公开。，1995。技术文档装置本身具有定期的自检功能；（2）阀控制柜阀基电子为直流融冰装置控制器子系统，与位于高电位侧的阀组直接联结，是

23、控制器与阀组的接口单元，采用性能优质可靠的元件。VCU 单元包括阀触发输出转换和阀检测输入转换。VCU 能够对阀元件故障、后备触发动作、通道故障等进行检测，并将结果上报单元。保的晶闸管阀组的触发系统采用高压直流输电相同的技术，主，一部分是位于控制室低电位端的阀基电子设备 VCU，另要由两部分一部分是位于高电位端阀本体上的晶闸管控制单元 TCU。VCU 的主要功能是将来自控制调节器的控制脉冲 CP（Control Pulse）转换成点火脉冲 FP（Firing Pulse）光信号。 TCU 的主要功能将 VCU 发出的触发脉冲光信号转换成脉冲电信号并触发晶闸管。正常情况下， 阀组带电后 TCU

24、获取能量，并在检测到晶闸管建立起正向电压时向 VCU 发出 IP（Indication Pulse）光信号。VCU 接收到 IP 信号，同时收到来自控制系统的控制脉冲 CP 时，向 TCU 发出点火脉冲光信号（FP）。这样就保证晶闸管只有在正向电压时触发。FPFPTCUIPFPIPTCUIP图 12 晶闸管触发系统示意图知识所有，正式，严禁、使用、或- 18 -向第公开。，1995。V B E技术文档VCU 系统还集成了对晶闸管的监视功能，正常工作时，当 VCU 未收到某些来自 TCU 的 IP 信号时，表明有可能这些晶闸管的正向电压无法建立，或者晶闸管已经损坏， VCU 会根据具体的情况提醒

25、控制系统或者停运。（3）换流变保护柜保融冰用变压器成套保护装置 PCS-977 及非电换流变保护采用量保护 PCS-974。PCS-977 装置可子式互感器和常规互感器， 力行业通讯标准 DL/T667-1999 （ IEC60870-5-103 ）和新 一代变电站通讯标准 IEC61850，支持 GOOSE 输入和输出功能，并支持分布式保护配置模式。 PCS977 装置中可提供一台变压器所需要的全部电量保护，主保护和后备保护可共用同一 TA。这些保护包括：稳态比率差动、差动速断、工频变化量比率差动、复合电压闭锁方向过流、阻抗保护、零序方向过流、零序反时限保护、零序过压、间隙零序过流。另外还包

26、括以下异常告警功能：过、差动回路 TA负荷、起动冷却器、过载闭锁有载调压、差流异常断线、TA 异常和 TV 异常。PCS-974 装置为变压器的非电量保护、非全相保护及断路器失灵起动保护装置，用于 110kV 及以上电压等级的不分相式变压器，满足变电站综合自动化系统的要求。其全面支持数字化变电站的保护装置，装置可支持力行业通讯标准 DL/T667-1999电子式互感器和常规互感器， （IEC60870-5-103）和新一代变电站通讯标准 IEC61850。非电量信号接点以及信号灯为保持信号。PCS-974 装置可提供：非电量保护、非全相保、失灵保护（4）换流变测控柜换流变测控柜用来测控整套融冰

27、（兼 SVC） 设别的遥测量、遥信量，提供给系统。包括整套系统的开关、刀闸位置、模拟量信号、换流变非电量等信息。知识所有，正式，严禁、使用、或- 19 -向第公开。，1995。技术文档（5）通信柜保公司 RCS-9794A），负责融可选装一台规约转换装置（冰（兼 SVC ） 装置系统与变电站综合自动化系统的通口。RCS-9794A 通过网络接口接入 SVC 系统 LAN 网；通过 MODBUS 总线接入水冷系统；通过 RS485Z 总线（870-5-103 或 61850）接入融冰（兼 SVC）保护装置， 以收集 SVC 装置所有设备状态、运行参数、保护、保护动作、融冰（兼 SVC） 系统的重

28、要等信息，并通过网络接口接入变电站系统以太网，采用 IEC60870-5-103 规约或 IEC61850 规约将之传递给变电站系统，在变电站综合自动化系统的操作员站上实时显示 SVC 的各种图形、曲线、报表，并能查看融冰（兼 SVC）装置的历史数据、各项整定值等。RCS-9794 也收集融冰（兼 SVC）系统的保护信息，并通过变电站综合自动化系统 LAN 网（如果保护及故障信息管理子站也接于该 LAN 网），采用 IEC60870-5-103 规约或 IEC61850 规约将之传递给已有的保护及故障信息管理子站。同时，RCS-9794A 也融冰（兼 SVC）系统生成的故障录波信息文件，并通过

29、该网络将之传递给保护及故障信息管理子站。融冰（兼 SVC）系统信息如还需传送到远方调度中心,其遥测、遥信信息可以通过变电站综合自动化系统的远动通信设备实现融冰（兼 SVC）装置远动信息的上送。为满足电力系统调度中心对全网无功和电压联调的控制要求， 远方调度有可能对融冰（兼 SVC）系统的部分设备如电容器支路的开关、刀闸进行投切，也有可能对母线电压或无功输出定值进行整定。远方调度对融冰（兼 SVC）系统的开关、刀闸命令， 遥调命令（对母线电压或无功输出定值的整定）可以通过变电站综合自动化系统的远动工作站发送到 RCS-9794A 来实现。（6）直流分配柜知识所有，正式，严禁、使用、或- 20 -

30、向第公开。，1995。技术文档用于给整套融冰（兼 SVC） 系统提供控制直流电源及操作直流电源，如用户自行提供可不配置。（7）交流分配柜用于给整套融冰（兼 SVC） 系统提供控制交流电源，如用户自行提供可不配置。（8）融冰系统系统为保的 PCS9700 直流系统，运行工作站采用高性能计算机，运行控制和监视系统的主要功能包括控制和监视两部分。运行控制功能：SVC/直流融冰工作模式的选择、冗余控制保护系统的切换、SVC 调节方式的选择、SVC 的正常启动和停运、融冰的正常启动和停运、融冰模式的实验、融冰（兼 SVC）的一次主设备和辅助设备的操作控制、的确认和保护动作后动复归、控制权限管理等；运行监

31、视功能：一次系统运行参数和状态的监视、二次系统的状态监视、对控制保护系统各种故障监视、事件顺序（SOE）和告警信号、趋势、暂态故障录波信号等；运行工作站 OWS、LAN 网、等。1.3.1.2 控制保护功能1、融冰控制功能融冰控制采用 PCS-9590 直流融冰（兼 SVC）装置，其具有的功能包括以下：1）直流电流控制功能：直流电流控制为直流融冰工作模式下的基本控制方式。电流控制的主要任务是接收来自运行的电流指令，电流升降速度。电流控制系统的主要目的是在交流和直流扰动下仍保持本融冰装置直流电流恒定。正常工况下，整流知识所有，向第公开。正式，严禁、使用、或- 21 -，1995。技术文档器通过快

32、速调节 alpha 角来保持直流电流恒定。同时还具有最小电流限制功能；2）交流滤波器组投切：直流融冰装置换流阀组在运行时会在交流侧产生谐波电流。由于直流融冰模式下 12 脉动换流阀组产生的谐波较小，并且运行时间短暂，因此融冰运行时对滤波器的投入情况没有强制要求，即在滤波器不可用的情况下，也允许融冰运行；3）顺序控制功能：顺序控制的设计基本原则是顺序控制的各个环节名称、步骤及相关的时序配合参照高压直流系统的整流站， 包括正常启停、紧急停运、运行中模式转换等。顺序控制主要是对融冰系统中电动开关、刀闸的开/合操作和换流阀的/ 闭锁提供自动执行功能。顺序控制至少包括但不限于以下功能： 交流线路的选择、

33、换流极的连接/、换流阀的起动与停运、运行接线方式的选择与转换、线路开路试验；4）融冰三相线路切换：融冰控制模式分为手动模式和自动模式。在条件允许时，可以在 OWS 上手工在手动模式和自动模式之间进行切换。手动模式下，当直流融冰装置对某种相序组别的交流线路融冰完成后，手动切入下一组，实现极的自动起/ 停及直流隔刀的倒闸操作。自动模式下，直流融冰装置会对某种相序组别的交流线路进行融冰 T/n 时间，然后自动实现极的自动起/停及直流隔刀倒闸操作后对下一种相序组别的交流线路再进行融冰 T/n 时间，然后再自动实现极的自动起/ 停及直流隔刀倒闸操作后再对下一种相序组别的交流线路进行融冰 T/n 时间，总

34、的融冰时间达到 T 后自动闭锁。融冰电流越大， 线路融冰时间越短。通常计算最小融冰电流时，知识所有，向第公开。正式，严禁、使用、或- 22 -，1995。技术文档选取融冰时间为 2 小时（根据具体的覆冰情况， 融冰时间可以从几十分钟到几小时不等）。融冰方式有两种供选择，分别是：1-1 融冰方式和 1-2 融冰方式：1-1 融冰方式：每次对三相交流线路的两相导线进行融冰，一相与融冰装置直流电压的正极相连，另一相与融冰装置直流电压的负极相连；1-2 融冰方式：每次对三相交流线路的三相导线进行融冰，一相与融冰装置直流电压的正极相连，另外两相并接，再与融冰装置直流电压的负极相连；图 13 1-1 方式

35、切换图 14 1-2 方式切换通常情况下，在输电线路的对侧，将三相输电线路短接，融冰装置在本侧向线路施加直流电压，输出直流电流融化三相交流传输线上的覆冰；5）线路开路实验： 为了方便地测试换流阀在较长一段时间的停运后， 或检修后的绝缘水平， 换流阀具有线路开路试验(OpenLine Test)的功能。6）零功率实验： 零功率试验是在不接入直流线路情况下检查直流融冰装置直流电流控制功能，检查换流阀、直流侧刀闸和融冰母线和电知识所有，向第公开。正式，严禁、使用、或- 23 -，1995。技术文档流耐受能力，保证直流融冰装置在需要融冰的时候能够可靠地投入运行。主要包括直流融冰装置起停试验、手动紧急停

36、运试验、保护跳闸试验和大电流试验。7）融冰模式与 SVC 模式切换:通过在直流融冰成套装置主回路适当设置电动刀闸，控制保护系统可实现融冰模式、SVC 模式、零功率试验等的完全自动切换。各模式转换原理图如下所示：Q12aQ1+Q1Q14aQ14bQ14cQ17aQ17bQ17cQ11aQ13aQ11bQ13bQ11cQ13cABCQ15aQ15bQ15cQ16aQ16bQ16c_图 15 各模式转换原理图如上图主接线所示，融冰、SVC 和零功率试验下，各置如下：刀闸的位知识所有，正式，严禁、使用、或- 24 -向第公开。，1995。刀闸运行方式融冰模式SVC 模式零功率试验Q11分合分Q12合分

37、合Q13分合分Q14合分合2b2c技术文档零功率试验模式，是在融冰模式的基础上，利用选相刀闸把直流正负极短接。2、融冰保护功能直流极保护与控制系统配置在同一台主控制单元内，保护采重配置。包括以下保护：1）阀短路保护：保护整个换流阀。用于阀短路故障和换流变阀侧相间故障的保护。避免发生短路时换流阀过应力。保护动作发出移相闭锁命令，同时跳开交流断路器；2）桥差动保护：保护整个换流阀。用于换流器区内接地故障的保护。保护动作发出紧急闭锁命令，同时跳开交流断路器。其后备保护为过流保护；3 ）直流过压保护： 保护直流设备免受直流过电压的损坏。如 果电压超过参考值，保护发出移相闭锁命令， 跳交流断路 器，锁定

38、交流断路器。4 ）直流低压保护： 保护范围和目的为在异常运行工况下保护 直流设备； 5 ）过流保护： 保护范围和目的为检测换流设备（ 特别是阀） 的过流。保护动作顺序为移相闭锁和跳断路器；6 ）接地过流保护： 保护范围和目的为检测换流阀和整个直流 场区内的接地故障。当直流极线上发生接地短路时，接地 点的电流互感器上会流过很大的故障电流。检测到故障电 流后，保护动作。保护动作顺序为移相闭锁和跳断路器； 知识所有，向第公开。正式，严禁、使用、或- 25 -，1995。Q15分合分Q16合分合Q17合分合技术文档7 ）谐波保护： 保护范围和目的为检测交流系统故障或控制系统故障引起直流电流中的异常谐波

39、。滤波得到直流电流中的工频和二次谐波，如果谐波分量超过预定参考值，保护动作。对于低水平的谐波成分，保护只给出。对于高水平谐波分量，阀闭锁。与交流故障的最长清除时间相配合。 护动作顺序为移相闭锁和跳断路器；8 ）交流低电压检测: 检测交流低电压，在交流故障清除时间内，控制保护系统发出严重故障信号，引起冗余系统切换； 当交流低电压时间过长时， 控制保护系统发出紧急故障信 号， 引起闭锁、跳闸。 测量交流电压，检测交流系统的单 相和三相故障。如果交流系统单相电压或三相电压的最大 值低于预定参考值， 产生交流欠压信号，并在一段时间延时 t 1 后发出严重故障信号, 在延时 t 2 后发出紧急故障信号；

40、9 ）开路实验保护：在进行开路试验时， 检测直流场设备、极 连线的接地故障，以及阀短路或接地故障。 如果直流电流超过保护设定的参考值，或者直流电压并未升高到期望值，则判断发生接地故障。保护同时检测换流变二次侧电流，通过比较换流变二次侧电流，进行动作；10 ）横差保护：在系统运行时， 检查整个系统发生不对称运行 时的故障情况进行 监视。如果直流电流之差或者直流 电压之和超过保护设定的参考值，则判断发生故障；11 ）交流过电压保护： 防止交流系统的过电压对设备造成危害， 设置了过电压保护。交流电压大于整定的值， 判定交 流系统过电压。 护动作顺序为移相闭锁和跳断路器； 12 ）交流低电压保护： 为

41、防止交流系统电压过低直流系统继续 运行对系统造成的危害，配置了交流低电压保护。 交流相 知识所有，正式，严禁、使用、或- 26 -向第公开。，1995。技术文档电压或线电压低于整定的值，判定交流系统低电压。 护动作顺序为移相闭锁和跳断路器； 3、SVC 控制功能SVC 的控制装置主要用于控制 SVC 的投入、退出及相关的联锁，并根据系统调节的需要产生适当的触发脉冲从而调节 TCR 的出力，同时控制滤波器组的投入和退出等。SVC 成套装置以主变低压侧无功功率或高压侧母线电压作为控制目标，自动无级快速调节 TCR 相控电抗器容量，控制电容器组的投切操作，在无功容量足够的条件下，电压控制方式下控制考

42、核点母线的电压稳定，无功控制方式下精确连续可调的控制流入系统的无功容量。主要控制功能包括以下：1 ）顺序控制和连锁功能： S VC 的投入、退出必须按一定的操作顺序操作，系统不响应错误操作顺序的操作指令， S VC 装置各刀闸及断路器间的联锁关系在控制保护装置中 实现。基本的顺序控制有: S VC 系统的启动、S VC 系统的停运、S VC 系统控制模式和运行方式的转换。联锁包括硬件联锁和 联锁。其中硬件联锁的种类包括机械联锁、 电磁联锁和电气联锁。 联锁是在顺序控制 中实现 的，通过控制保护系统对开关设备进行操作时起作用； 2 ）TC R 的控制和监视功能： 主要控制功能模块包括： 模式控制

43、功能、顺序控制及联锁、TC R 无功功率调节器、TC R 电压控制调节器、过电流限制功能、 TC R 的触发控制、锁相同步逻辑、可控硅触发和监视 VC U 功能、水冷系统的控 制和接口等；3 ）滤波器组的控制和监视功能： S VC 自动启动， 当 T CR 投入后，自动投入低次次滤波器组，高次滤波器根据电压和 TC R 的出力自动投切， 同时实现滤波器的保护；4 ）阀组监视功能：对阀组进行监视，包括晶闸管损坏、强制 知识所有，向第公开。正式，严禁、使用、或- 27 -，1995。技术文档触发等； 4、SVC 保护功能SVC 的保护通过 PCS9590 直流融冰（兼 SVC）装置和专门的保护装置

44、两部分实现，主要的保护包括以下：1 ）滤波器保护： 滤波器保护 R C S 963 1C 配置有过电压保护、低电压保护、 速断保护、 过流保护、 电容器组 故障保 护、低周波保护、联锁跳闸保护， 避免由于 SV C 的运行方式所产生的谐波放大、滤波器电容器不平衡保护；2 ）TC R 电抗器保护： TC R 电抗器保护由 RC S - 96 47 C 及控制系统 PC S - 9 590 共同完成。 R C S - 96 47 C 主要的保护功能有 TC R 支路差动保护、 T CR 支路速断保护、 T CR 支路过流保护、TC R 支路过负荷保护， P CS - 95 80 主要的保护功能有

45、T CR 电流限制保护、过压保护、低电压保护、水冷故障保护、晶闸管故障保护、控制系统故障保护；1.3.1.3 其它1 冷却系统控制保护直流融冰装置采用冷却方式的纯水冷却机，一次冷却介质为超纯水，二次冷却为风冷，冷却效率高，运行可靠。水系统的工作原理如下图所示：知识所有，正式，严禁、使用、或- 28 -向第公开。，1995。技术文档A相B相C相滤网水泵阀门水箱进水管滤网膨胀箱离子器回水管热交换器图 16 直流融冰冷却系统原理图主循环水泵将恒定压力、温度和流速的纯水（蓝色为进水管）送至融冰装置的晶闸管阀组的各晶闸管级，带走热量，升温后的纯水（红色为出水管）通过风冷换热器进行二次散热，散热后回流至主

46、循环泵的进口，形成了一个密闭循环的闭环冷却系统。当阀组运行时，必须先通水循环，待纯水的电导率达到要求时，方能进行相关的带电操作。控制保护系统发送给水冷控制系统的信号有：启动水冷系统停运水冷系统控制保护系统接收水冷系统下列信号：跳闸信号水冷系统信号水冷系统正在运行请求停水冷信号水冷控制器故障信号知识所有，向第公开。正式，严禁、使用、或- 29 -，1995。阀门技术文档此外，还与水冷控制器通过 MODBUS 协议进行通讯，能够在画面完整的显示水冷系统的工作状态。2 暂态录波功能控制保护系统集成了暂态故障录波的功能。暂态故障录波（简称 TFR）是运行在控制保护系统的主控单元上的暂态波形测量程序。T

47、FR 连续采样所有预选的信号量。这些信号量可以是控制和保护信号，也可以是外部信号。的控制和保护信号是直接从控制装置的 HTM 总线上得到的。当 TFR 得到触发信号（故障时刻），可以连续故障前和故障后一段时间内的信号。TFR的数据文件存放于服务器的共享目录，可以用于故障分析，文件格式为标准的 COMTRADE 格式。1 . 4 典型系统组成方案2008 年冰灾后， 保公司在的组织下率先成功研制了具有知识的大电流、大功率直流融冰装置。截止 2012 年底，总共有近 30 套直流融冰装置在我国电网的 26 个变电站投入运行，有效地提高了电网抗击冰灾的能力，同时也确立了保在直流融冰装置研发方面处于国

48、内领先地位。目前，已有多种结构形式的直流融冰装置投入了实际运行，例整流变压器方案、无整流变压器方案、12 脉动技术方案、6 脉动技术方案、固定式布置方案、移动式布置方案等。下面介绍几种保公司直流融冰系统典型组成方案。1.4.1 12 脉动技术方案对于 500kV 及以上电压等级输电线路， 由于其融冰电流通常较大，线路通常也较长，所需的直流融冰装置容量较大，采用 12 脉动技术方案。知识所有，正式，严禁、使用、或- 30 -向第公开。，1995。技术文档通常， 12 脉动直流融冰方案，通过一台（或两台）整流变压器将直流融冰装置接在变电站 35kV（或 220kV）侧母线上，整流变压器低压侧接直流

49、融冰装置，根据系统需要可扩展为 SVC 作动态无功补偿， 35kV 侧可配置滤波电容器组，用于补偿在融冰方式运行或 SVC 方式运行时产生的无功和谐波。如下图所示为保为 500kV 桂林变设计生产的 12 脉动直流融冰装置原理示意图：+220kV35kVUd1 Id1Ivy20 5kVYY无功补偿和滤波支路.YY35kVY YIvd20.5kVUd2Id2_无功补偿和滤波支路.YY图 17 12 脉动系统接线 1500kV 桂林变电站研发制造的直流融冰兼 SVC 装置保公司为作为直流融冰运行时额定容量 225MW，额定直流电压 50kV，额定输出直流电流 4500A，并具备长期大角度运行的能力

50、，直流输出电压范围广，可满足从 6km 的 220kV 线路到 480km 的 500kV 线路之间所有交流线路的融冰需求，该设备的融冰容量目前国内最大；作为 SVC 运行时 TCR 额定容量达 240Mvar，SVC 的整体输出无功范围：-60Mvar180Mvar。知识所有，正式，严禁、使用、或- 31 -向第公开。，1995。技术文档保公司为 500kV也采用上述相同的拓扑结构方案。变电站设计生产的直流融冰兼 SVC 装置如下图所示为保为 500kV 永丰变、500kV 曲靖变、220kV 都匀变、220kV 红果变等变电站设计生产的12 脉动直流融冰装置原理示意图：35kV+Ud1 I

51、d1IvyIvdUd2Id2_图 18 6 脉动系统接线 2无论是从变电站内 220kV 母线还是 35kV 母线接入直流融冰装置，无论是采用一台整流变压器还是采用两台整流变压器， 12 脉动融冰方案共同的技术优点在于可以针对不同类型和长度的线路，提供需要的融冰电流和直流电压，适应性较好；并且整流变压器提供了交流/ 直流的，其短路阻抗满足故障情况下限制晶闸管阀短路电流的要求；另一个显著特点在于由于采用 12 脉动整流方案，装置工作时产生的主要是 11、13 等高次谐波，谐波和无功损耗对系统影响很小，可以减小安装的无功补偿和滤波设备， 节省造价和占地。知识所有，正式，严禁、使用、或- 32 -向

52、第公开。，1995。无功补偿和滤波支路 (可选).YYY技术文档1.4.2 6 脉动技术方案目前，6 脉动技术方案常用于融冰电流相对较小、所需融冰装置容量不大的 220kV 及以下输电线路融冰。常用的 6 脉动技术方案有带整流变压器和不带整流变压器两种，下图所示为不带整流变压器 6 脉动融冰技术方案原理图。+Ud1 Id110.5kV无功补偿和滤波支路Ud2_.Id2(可选)Y图 19 6 脉动系统接线 1对于不带整流变压器的 6 脉动直流融冰装置，只适合接在 220kV 或 110kV 主变压器的 10kV 侧，鉴于直接接入 10kV 母线时整流器阀侧电压已定，所以不带整流变压器的 6 脉动

53、直流融冰装置仅适用于 220kV、110kV及以下线路融冰，产生的无功和谐波的影响也不可忽视。含整流变压器的 6 脉动融冰技术方案原理图如下所示：知识所有，正式，严禁、使用、或- 33 -向第公开。，1995。技术文档+Ud1 Id135kV/10kVY换流变无功补偿和滤波支路 (可选)Ud2_.Id2Y图 20 6 脉动系统接线 2同样地，带整流变压器的 6 脉动融冰技术方案可以针对不同类型和长度的线路， 设计、选择合适的阀侧电压，提供需要的融冰电流和直流电压， 利于整流器工作点的选择，适应性较好；并且整流变压器提供交流/ 直流的；可以减小工作时的谐波对系统的影响和无功损耗， 对系统影响很小

54、， 可以减小安装的无功补偿和滤波设备，节省造价和占地。运行的 6 脉动直流融冰装置大都采用了含整流变压目前，在器的技术方案，运行情况良好，具有成设计、运行经验。2控制保护系统运维知识2 . 1 日常巡视2.1.1 控制保护系统融冰控制保护系统的日常巡视，主要包括融冰控制保护小室和融冰系统。对于融冰保护小室，保护测控装置主要有柜、换流变保护柜、阀控柜、测控柜、通信柜、TCR 及滤波器保护柜等。日常巡视时， 主要是检知识所有，正式，严禁、使用、或- 34 -向第公开。，1995。技术文档查所有这些屏柜内的设备是否运行正常（ 运行等灯亮， 告不亮）、检查各装置液晶显示是否正常。其中，阀控柜上的 PC

55、S-9586 装置板卡指示灯较多，在此做特别说明，PCS-9586 装置主由 PS900 和 PS906 板卡组成，下图为指示灯说明:PS900 板卡面板各图 21 PS900 板卡指示灯说明下图为 PS906 板卡面板各指示灯说明：图 22 PS906 板卡指示灯说明对于融冰系统，一般放置于主控楼，可以一直开机运行。日常巡视检查融冰主要观察以下几点：（ 1 ） 主接线显示当前系统开关刀闸等位置指示是否正确，数据显示是否正常。知识所有，正式，严禁、使用、或- 35 -向第公开。，1995。技术文档（ 2 ） 站网结构画面显示信息是否正常，对于冗余配置的控制保护系统， 正常运行时应如下图所示，

56、一个值班一个备用， 没有故障。当柜重新上电后，控制系统会自动进入“试验” 状态， 需要手动将该系统切入“ 服务” 状态。可通过点击画面“ 服务” 方块， 并选择“ 执行” 完成操作。当本系统进入“服务” 状态后，若本系统不存在严重故障，延时一段时间后， 系统会自动进入“ 备用” 状态。而后本系统会自动进入“ 运行” 状态。对于“备用”系统，可点击“试验”按钮并确认“执行”，进备用系统切入“试验”状态。图 23 冗余系统站网结构界面示意图对于单系统配置的控制保护系统，正常运行且无故障时自动进入运行状态，显示画面如下：知识所有，正式，严禁、使用、或- 36 -向第公开。，1995。技术文档图 24

57、 单系统站网结构界面示意图（ 3 ） 故障监视画面检查，此画面能显示当前系统有无故障，以及有何种故障，如下图：图 25 故障监视界面示意图（ 4 ） 阀监视画面检查，此画面能显示当前晶闸管系统是否正常，有，如下图：无知识向第所有，正式，严禁、使用、或- 37 -公开。，1995。技术文档图 26 晶闸管监视界面示意图（ 5 ） 合并单元画面检查，正常情况下应当通讯状态通，无下图：，如图 27 合并单元监视界面示意图（ 6 ） 水冷运行画面检查，检查画面显示水冷停运运行以及相关遥测遥信是否和现场对应，如下图：知识所有，正式，严禁、使用、或- 38 -向第公开。，1995。技术文档图 28 水冷系

58、统监视界面示意图（7）检查告警窗口有无异常。2.1.2 冷却系统冷却系统的日常巡视与主要是检查所有并联支路水管， 确认循环水回路无阻塞，水管接头无渗漏； 检查冷却主回路的法兰连结， 应对正、无渗漏。主要包括以下设备、仪表的巡视与：一、主循环泵主循环泵的日常检查和保养主要是保持设备的良好运行状况和延长寿命。可通过、温度计等简单仪器检测，从启动、运转中去判断电是否正常运转。其它诸如容易磨损零件的损耗程度、线圈有无尘埃、油渍积集或劣化，开关接点有无耗损等状况， 实在无法自日常检查得知， 确知上述状况，只有停机检查，更换异常，才能确保电的， 防止故障发生，这是定期检查、保养的意义。知识所有，正式，严禁

59、、使用、或- 39 -向第公开。，1995。技术文档1、水泵电冷却外扇要定期干净，因为在外扇上面的尘埃，会使电机转子产生不平衡及振动，定期用低压风对定子绕组和转子绕组尘埃吹风。2、每月检查通风机，清除纸屑，树叶或其它有可能落在通风机罩上、通风机叶片上、进风格栅上或堵塞机组进风通道的外来物；3、水泵保养检查标准二、离子交换器树脂更换1、系统停运；2、关闭离子交换罐进口球阀、出口球阀和去离子支路球阀；3、依次松开离子交换罐上端进口球阀外侧重型卡箍，离子交换罐下端出口球阀与离子交换罐间连接重型卡箍， 取出离子交换罐（注意离子交换罐中可能有水溢出，应做好防护措施）；4、松开离子交换罐上端进口球阀内侧重

60、型卡箍，取下该段管路；5、拆离子交换罐前对其法兰用记号笔作好记号， 拧松罐顶螺纹接头和法兰螺栓，注意法兰螺栓按对角线均匀松开；6、用纯水清除残余树脂，添加新树脂（注意不可使树脂强烈振动），添加树脂面高度距法兰 100mm 为最适宜；知识所有，正式，严禁、使用、或- 40 -向第公开。，1995。时间检查、保养工作内容每月用温度仪检测泵体及电机轴承温度是否正常检查水泵是否有振动检查电机电压、电源是否正常每六个月检查泵体机械密封处密封情况检查地脚螺栓的紧固性每年检查、校正联轴器对中情况检查管道连接件的可靠性技术文档7、用纯水线均匀拧紧螺栓；密封圈和法兰上树脂，注意法兰安装方向，注意按对角8、将离子