（湖南省电力公司检修公司湖南长沙410004）
摘要：在高压直流输电系统运行过程中，通过控制交流滤波器包括并联电容器组的投切，既能降低换流器在交流系统中产生的谐波污染，同时也为换流器运行提供容性无功补偿。交流滤波器投切控制主要有不平衡无功控制和交流电压控制两种方式。交流滤波器投切的交流电压控制目标是维持交流场母线电压稳定在一定的范围内。
关键词：特高压；直流无功控制；电压选择；优化
一、交流滤波器电压控制逻辑
在交流电压控制中，为了提高稳态电压测量值的可靠性，直流站控系统将各个由独立测量单元检测的交流滤波器大组母线电压进行防误判断处理后，得到进入交流电压控制的母线电压值。以云广特高压输电工程和糯扎渡—广东特高压直流输电工程为例，换流站内交流滤波器共分为4个大组及若干小组，其控制电压测量及选择过程为：4个大组交流滤波器(ACF1、ACF2、ACF3、ACF4)的三相母线电压由对应的PT汇控箱通过硬接线接入到冗余的直流站控系统，直流站控屏内由4个电压变送器模块把PT的二次电压转化为合适的电压后送到屏内TDC机箱的MPM测量采样板卡，经过计算并做数值有效性检查后送到CPU中进行逻辑计算。直流站控接收本身的TDM总线采样计算各大组电压的有效值，软件中经过测量值有效性范围检查，如果4个大组母线电压测量值均判断有效，则按照4-3-2-1的顺序选择交流滤波器大组电压作为交流电压控制的判断电压基准值。
在控制程序中，每个大组的母线电压都一直与其他3个大组的母线电压做差异比较，如果差值的绝对值不超过15kV，则认为该大组的母线电压测量值有效。如果差值的绝对值超过了15kV，则判断该大组的母线电压测量值无效，会按照一定的逻辑选择下一组电压判断并发告警信号至后台。当只有一个大组交流滤波器投入时，则无法进行相互比较，此时通过一个限幅环节确定其电压有效性。
电压取值逻辑：直流站控系统根据交流电压来实现U模式、Q模式、交流母线极限电压控制的功能，该取值的交流电压来自于交流滤波器大组的电压。
换流站共有4大组交流滤波器，电压取值按照第4大组、第3大组、第2大组、第1大组的交流电压值优先顺序进行。当第4大组交流滤波器的电压值真实可靠，那么直流站控系统根据第4大组交流滤波器的电压值U4来实现U模式、Q模式、交流母线极限电压控制。
交流滤波器的电压值是否真实可靠根据式下式(式中单位都为kV)判断。
式中：U4为第4大组交流滤波器的电压值；U3为第3大组交流滤波器的电压值；U2为第
2大组交流滤波器的电压值；U1为第1大组交流滤波器的电压值；U0为直流站控中无功控制中U模式、Q模式、交流母线极限电压控制的电压取值。当U4只要满足式(1)时，那么直流站控系统就会根据第4大组交流滤波器的电压值U4来实现U模式、Q模式、交流母线极限电压控制。如果U4不满足式(1)，直流站控系统则继续判断U4是否真实可靠，当U3满足式(2)时，直流站控系统就会根据第3大组交流滤波器的电压值U3来实现U模式、Q模式、交流母线极限电压控制，以此类推。
二、交流电压控制存在的缺陷和隐患分析
（一）事故案例
事故前的运行方式：普洱换流站单极解锁运行，第3大组交流滤波器在检修状态，其余3个大组共计14个小组均在热备用自动状态，共投入了2A+1B+1C共计4个交流滤波器小组。
2013年10月28日7时8分10秒，后台发告警信号“Umin_limit请求投入交流滤波器小组”，并在后续5s内连续投入了剩下的10组交流滤波器小组，检查交流母线电压瞬时值上升至最高574kV，云南电网交流电压大幅越限。
2013年10月28日7时8分24秒，由于投入过多的小组交流滤波器导致无功过剩，无功控制请求切除交流滤波器。但由于此时交流电压限制投入交流滤波器命令一直存在，且优先级较高，因此没有成功切除交流滤波器。
2013年10月28日7时9分36秒，SER报“RPC-FILTEROFFINHIBITbyU-LIMITATION”消失。在异常发生约1分26秒后，“Umin_limit请求投入交流滤波器小组”信号消失，无功控制顺利切除了10组交流滤波器小组。
（二）缺陷和隐患分析
经过现场分析，事故前后真实的系统交流电压并未发生跌落，控制系统误发“Umin_limit请求投入交流滤波器小组”命令的直接原因为直流站控设备的第4大组母线电压变送器损坏，导致Uacf4突然下降从而使得交流电压控制的基准电压跌落。
在事故前，第3大组交流滤波器在检修状态，Uacf3=0kV。但控制系统并没有将“Uacf3=0kV”这个参数旁路，而是继续参与电压判断计算，错误的降低了基准电压判断的低门槛，导致Uacf4始终被判断为有效测量值，防误判据失效，最终形成了仅因一条大组母线电压测量异常引起大量交流滤波器的误投入。
三、优化措施
当某一交流滤波器大组在停电状态时，其母线电压值Uacf不应参与其他大组母线的电压有效性判断计算。针对这一缺陷，应在控制程序中增加防误判据，在进行大组母线的电压有效性判断时，将判据中的无效测量值屏蔽，防止由于无效测量值参与计算导致基准电压输出错误。
当直流站控设备发生故障时，可能导致运行状态的所有交流滤波器大组母线电压同时跌落；另外，尤其是在处于运行状态的交流滤波器大组较少时，当运行状态的交流滤波器大组出现电压变送器故障或者电压回路小开关跳闸时，均将导致4条大组母线的电压同时降为零。此时交流电压控制由于错误的判断电压，将投入剩下的所有交流滤波器小组。为了避免这种情况的出现，设置一个较低的电压门槛值(250kV)和时延(3000ms)作为防误判据，该判据必须躲过任何正常运行方式或瞬时故障下的实际电网电压扰动，并且在高压直流系统未运行时可靠失效。当4条大组母线电压均失效时，闭锁交流电压控制的出口回路，减小交流滤波器的误投风险，修改后的4大组交流滤波器母线为零时的防误投逻辑。
当只有2个交流滤波器大组在运行状态，另外2个大组在停电状态时，此时若两条大组母线电压均有效，但大小有一定的差别时，为进一步保证高电压水平下一次设备的安全，应在控制程序中增加独立的判断模块，旁路之前的电压选择逻辑，而仅选择两组母线电压值作为基准电压输出。
当测量系统发生故障时，可能导致4条大组母线电压均无效。这时根据逻辑基准电压输出将为0kV，这无疑也增加了大量投入交流滤波器抬升电压的风险。因此应修改控制程序，在产生此种工况时，冻结基准电压使之保持在上一个计算周期的电压输出，避免交流滤波器异常投入，直至至少一条大组母线电压有效性恢复。
四、仿真验证
为了验证采取优化措施后的无功控制交流电压选择逻辑的正确性和可靠性，在RTDS实时数字仿真平台上进行了验证。RTDS系统用于模仿交直流电网一次设备，与基于实际特高压直流工程的控制保护装置共同完成试验建模。
五、结论
特高压直流输电工程的直流站控是重要的控制设备，其主要功能是对换流站内直流场的设备进行控制与监控和实现换流站的无功控制。直流站控的正常稳定工作是特高压直流系统稳定运行的保障。无功控制功能是直流站控的一部分，是特高压直流输电工程的重要组成部分，目的是保证直流系统的无功需求，并减少谐波对交直流系统及主设备的危害，同时保持交流母线电压的稳定。无功控制功能的稳定可靠，对特高压直流输电工程的可靠运行有着重要意义。
参考文献：
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[2]李立浧.特高压直流输电的技术特点与工程应用[J].电力设备，2014（11）.