（南方电网超高压输电公司广州局）
摘要：南方电网楚穗直流输电工程的换流站低压阀组在2015年11月29日发生了一次换相失败，对系统造成了一定的冲击，本文通过对故障时刻的录波文件进行分析，得出了该次事件为一次典型的换相失败误判事件，并对此提出了改进方案。
关键词：直流输电换相失败误判
1概述
换相失败是换流站常见的故障事件，换相失败的成因通常为交流系统电压跌落、交流系统电压波形畸变、直流电压或电流瞬时增加等[1]。当发生换相失败后，直流系统会呈现出与短路相似的情况，而交流系统会呈现出与开路相近的情况，对电网会造成一定的冲击。因此，对换相失败的判断，是直流输电工程必不可少的功能。同样，如果误判了换相失败，会使控制系统采取本不该采取的应对策略，对系统同样造成冲击。
2事件经过及录波分析
2015年11月29日04:49:33，监控系统报穗东换流站极2低端阀组发生一次换相失败，同时，交直流系统电压与电流发生波动。此次换相失败有以下现象：
2.1电流波形显示并无出现换相失败现象
事件发生时TFR录波如图1所示：
图1极2低阀组报换相失败期间换流变电流故障录波
图1上部为星接桥换流变电流波形，中部为角接桥换流变电流波形，在系统发换相失败信号期间，各阀组均顺利地进行了换相，并没有出现换相失败的波形。而在一次典型换相失败过程中，在系统发换相失败时刻，阀组换流变电流出现三相电流同时降为0的波形。这是因为换相失败发生时，由于出现倒换相，在事故发展的初期，阀组出现旁通对，使直流短路，对系统而言，换流变进入短时的空载，因此电流为0[2]。图1中换流变电流显示出阀组在系统报换相失败前后仍然经历了完整的换相过程，且没有任何一次换相出现异常，不存在换流变三相电流同时降为0的时刻。
两套组控系统测量与控制存在巨大差异
图2极2低阀组报换相失败期间触发角与熄弧角故障录波波形
事件发生时，主用系统为系统为22VG21+U2（图2红线），备用系统为22VG21+U1（图2蓝线）。显然两套组控系统出现了差异：
1.在系统发换相失败期间，组控系统2录得的熄弧角降为0°，但系统1却仍然保持20°以上。
2.仅系统2发出换相失败信号，系统1在全过程都没有发换相失败信号。
3.换相失败后，系统2采取了应对换相失败的策略，即持续降低触发角，而系统1则采取了相反的控制策略。
1.1不存在换相失败的外部因素
根据换相失败发生机理，造成换相失败需要有外部因素。但是在换相失败期间，交流系统并没有发生电压掉落或非换相失败造成的直流系统波动等情况，上述外部因素均不存在。实际上，交直流系统的变化均是由于系统应对换相失败时采取的降低触发角的控制策略所造成的。
1.2事件结论
综合章节2.1、2.2与2.3的分析，2015年11月29日的极2低阀组并没有发生换相失败，此次事件应为一起系统误报换相失败，导致交直流系统出现波动的事件。
2原因分析
根据该直流输电工程的控制软件，判断换相失败需要同时满足以下4个条件：
1、电流过零点故障；2、阀组解锁状态；3、阀组其中一个六脉桥的交流进线电流大于0.05标幺值；4、本站为换流站。
显然，条件2、3、4都是满足的，且与此次事件的表征关系不强。根据图2的熄弧角曲线，导致组控系统2发换相失败的关键原因为Gama角的计算。因此问题应出自条件1。
使用PSCAD对换相过程进行仿真，如下所示：
图3熄弧角计算示意图
VBE系统通过采集图3中的EOC与EOV的时间并作差，从而计算出熄弧角的大小。如果系统由于某种原因，当桥臂已经叠加正向电压EOV已经出现，但EOC仍未出现，组控将判EOCFLT。
因此，如果在此次事件中，组控系统2因为TDM上送EOC信号的通道出现问题导致未能接收EOC信号，则从组控系统2的角度而言就会满足换相失败的所有条件，因此发出换相失败信号，并采取换相失败控制策略调整触发角。对于组控系统1，由于TDM上送EOC信号的通道不存在问题，因此不满足换相失败的条件1，所以不会发换相失败的信号。
在组控系统2已经采取降低触发角的控制策略，作为主用系统，极2低端阀组的触发角将下降，熄弧角增加。此时，组控系统1测量到熄弧角下降，为了控制熄弧角，组控系统1采用增加触发角的控制策略。这正是导致图2中两套组控系统在发出换相失败信号后采取相反控制策略的原因。
1改进措施
1.对阀组控制系统进行全面检查，尤其是负责进行阀组换相失败判断的第三块CPU板卡，需要对其软件进行检查或者重新烧录；
2.对测量系统进行测试，改直流工程技术采用专门的板卡计量熄弧角，熄弧角的测量值送入相应控制系统板卡进行换相失败判断，因此，该测量板卡如果发生故障，则会出现同类型事件。
3.对一次设备进行停电检查，如果上述方法均无法消除误判，则有可能为一次设备的原因所致，因此，需要对其进行更全面的停电检查。
参考文献
[1]袁阳,卫志农,雷霄,王华伟,孙国强.直流输电系统换相失败研究综述[J].电力自动化设备,2013,11:140-147.
[2]刘俊磊,王钢,李海锋,周全,郑伟.HVDC系统换相失败对交流电网继电保护影响的机理分析[J].中国电机工程学报,2013,19:111-118+13.