1 引言
柔性直流(HVDC flexible)是由全控型电力电子器件构成的新一代高压直流输电技术，其具有有功功率和无功功率独立控制、无换向失败问题、能够向无源网络供电、谐波性能好等方面特点，适合于应用在分布式可再生能源并网、交流电网异步互联、向弱网或孤岛供电等领域。相较于两电平与三电平换流器，模块化多电平换流器(modular multi-level converter，MMC)具有适合高压大容量输电、功率器件损耗低、波形质量高等优点，该拓扑结构的提出大大促进了柔性直流输电技术的工程化应用。
MMC 换流阀是柔性直流输电系统中的核心装备，而控制MMC换流阀的阀控系统则是换流阀的“大脑”，其安全可靠性直接影响柔性直流输电工程的可靠性。为了保护换流阀一次设备不受损坏，当阀控系统出现“双从”时，阀控系统将请求跳闸。但为了避免阀控系统误发“双从”导致柔直停运，需要对柔直阀控“双从”判断逻辑进行优化。
2 阀控系统硬件配置及“双从”判断机理
鲁西站阀控系统采用A、B套热备用冗余配置的方式，两套系统中任何一套系统故障都会切换到另一套系统运行，任一一套阀控系统故障都不影响直流输电正常运行。阀控系统主要分为阀控主控机箱和脉冲分配机箱两层，其典型结构如下图所示。
图1 鲁西站阀控系统示意图 
图2 VCMIA阀控主控机箱板卡结构示意图
图3 脉冲分配机箱板卡结构示意图
图1中的VCMI机箱就是阀控主控机箱，VGC机箱就是脉冲分配机箱。阀控主控机箱（VCMI-A和VCMI-B）接收上层控保（图1中CCP-A和CCP-B）下发的值班信号（主系统和从系统信号）和调制信号等并把它转换成MMC子模块开关命令分别下发给VGC机箱的脉冲切换板A和B，再分别发送给脉冲板。脉冲板接收A、B两套阀控送下来的控制命令，在识别主系统标志后，执行主系统的控制命令，并把信号发送给换流阀。当识别不到主系统标志时，即两套均为从系统时，脉冲板停止下发控制命令。此时阀控系统应准确识别双从故障并闭锁换流阀。
3 目前阀控系统“双从”判断逻辑缺点分析
双从判断逻辑：当系统检测到A套阀控接收到极控值班信号为非主状态，且B套阀控接收到极控值班信号也为非主状态，持续1ms，置“双从”故障标志位，CPU检测到“双从”故障立即下发闭锁命令，并出口跳闸，同时向极控上报阀控跳闸请求。
图4 双从判断逻辑原理及框图
目前工程中对双从故障的判断在阀控主控机箱的CPU板中进行，A套阀控主机的CPU板和B套主机的CPU板间有互相通讯的冗余光纤，用于传输主从值班信息。当从系统通过双套系统间的冗余通信光纤判断主系统信号存在时，从系统不会出口双从故障信号。
目前“双从”判断逻辑的缺点在于，如果双套系统间用于传输值班信号的冗余光纤由于某种原因发生通讯故障，此时从系统无法判断对套系统是否处于值班状态，当阀控系统内部误报双从信号或CCP下发值班信号的光纤通讯断开时，尽管此时主系统仍然存在，但从系统因为没有收到主系统值班信号，所以会出口双从跳闸信号，造成系统停运，影响柔性直流输电系统可用率。
4 阀控双从逻辑优化方法
针对阀控系统误报双从导致直流停运的缺点，可以从以下几方面对逻辑进行优化：
优化1：在具备阀控主控机箱和脉冲分配机箱这样两层结构的阀控系统中，将双从判断的功能配置在脉冲分配机箱的所有脉冲板中；
优化2：将A、B套脉冲分配板通过光纤或背板总线连接，实现主从信号的互相监视；将A、B套CPU板通过光纤连接，实现主从信号的互相监视；
优化3：当脉冲板判断出双从故障时，上报给脉冲切换板，仅当脉冲切换板收到3块及以上的脉冲板上报双从故障且脉冲切换板没有收到主信号时，才向CPU板上报双从故障；
优化4：CPU板收到双从故障信号后，只在CPU板没有收到主系统信号时，才会报出双从故障信号，并闭锁换流阀。
5 具体实现方式
为了实现上述改进，需要对判断双从故障的功能进行重新配置和逻辑修改。由于阀控系统中脉冲板直接连接换流阀子模块，该板卡没有A、B套冗余，而来自脉冲切换板A和脉冲切换板B的冗余信号会汇集到脉冲板中，使得脉冲板可以同时对两路信号进行收集判断，因此应选择在脉冲分配机箱的所有脉冲板中配置双从判断的功能。
由于脉冲板数量较多，为了避免某个脉冲板误报双从故障给脉冲切换板，暂定仅当脉冲切换板收到3块及以上的脉冲板上报双从故障且脉冲切换板没有收到主信号时，才向CPU板上报双从故障。
为了进一步降低误报双从故障的可能性，将A、B套脉冲分配板通过光纤或背板总线连接，实现主从信号的互相监视；将A、B套CPU板通过光纤连接，实现主从信号的互相监视。当上述脉冲分配板或CPU板的冗余监视通道有一个处于正常状态时，双从故障信号就不会误报出口，引起系统停运。
修改后双从逻辑的整个判断流程如下。
图5双从逻辑判断流程框图
6 结语
本方案通过结合阀控系统结构和信号流向，提出了一种改进的柔性直流输电阀控系统双从判断方法，该方法可以避免阀控控制主机间冗余通讯光纤中断后，可能出现的误报双从导致系统停运的情况。
参考文献：
[1]宋强、饶宏.柔性直流输电换流器的分析与设计[M].北京：清华大学出版社，2015.
[2]徐政.柔性直流输电系统[M].北京：机械工业出版社，2012.
[3]汤广福.基于电压源换流器的高压自留输电技术[M].北京：中国电力出版社,2010.
作者简介：
徐鸿（1989），男，汉族，贵州毕节人，工程师，本科，从事高压直流运行维护工作；
