摘要：直流换流站换流器触发脉冲的控制，是直流输电系统控制和调节的基础。触发脉冲控制的基本原理，是利用锁相环产生一个与交流侧电压的相位同步的倍频信号，对该信号进行技术，每间隔60°依次向6脉冲换流器的对应换流阀发出一个触发脉冲，或每间隔30°依次向12脉动换流器对应换流阀发出一个触发脉冲。正常的触发脉冲是保证直流输电系统正常运行的基本要素。
关键词：直流换流站；控制；触发脉冲
一、概述
2020年3月，某直流输电系统逆变侧换流站多次发生换相失败，经现场检查，换相失败均由极Ⅰ极控系统A触发脉冲异常引起，异常特征为多触发脉冲提前，异常持续时间为100至500ms。
二、现场检查情况
经现场检查，VBE、极控、直流站控、极保护、换流变保护等相关控制保护屏柜均正常运行，无软、硬件告警。检查极Ⅰ直流故障录波，如图1所示，极Ⅰ极控系统A出现多触发脉冲异常提前，触发角同步变化。
三、原因分析
1. 触发脉冲产生原理
图2所示为逆变换流站控制器原理图，直流电流Id与直流电流参考值Idref做差，输入电流控制器；直流电压Ud与直流电压参考值Udref做差，输入电压控制器；交流电压Uac与直流电流Id输入熄弧角控制器，经逻辑运算后在用于计算熄弧角限制值。电流控制器与电压控制器输出的较大值作为 PI 控制器的输入值，PI 控制器计算输出的触发角经过熄弧角控制器的限幅，输出至锁相环控制器，产生触发脉冲。
正常情况下，逆变侧 PI 控制器运行在熄弧角控制器的下限值，熄弧角控制器的限制值计算公式如下：
系统选取Amax和Amin的较小值作为熄弧角控制器的下限值。稳态时，用于计算Amax的直流电流参考值与直流电流实际值相等，因此Amax＜Amin，选取Amax作为逆变站的触发角，即实现定熄弧角控制；暂态时，有可能使Amax＞Amin，选择Amin作为逆变站的触发角，因此当交流电压异常时，能够快速限制触发角以防止发生连续换相失败。
2. 极Ⅰ极控系统A触发脉冲异常分析
由前文分析，闭环控制中的直流电流Id、直流电压Ud、交流电压Uac三个模拟量的异常均可能影响触发角的计算，导致触发脉冲提前。
（1）直流电流Id由极控板卡直接送至外置故障录波，触发脉冲发生异常时刻，录波显示直流电流采样并无异常，因此判断触发脉冲提前并非由直流电流异常引起；
（2）直流电压Ud并未从极控板卡送至外置故障录波，但触发脉冲发生异常时刻，极Ⅰ极控系统A仍然为定熄弧角控制，电压控制器并未起作用，因此判断触发脉冲提前并非由直流电压采样异常引起；
（3）交流电压Uac直接影响Amax和Amin的计算，若极Ⅰ极控系统A采集的换流变进线电压有异常，由式（1）、式（2）可知，交流电压跌落会引起Amax＞Amin，系统将选择Amin作为逆变站熄弧角控制器的下限值，从而压低实际触发角，导致触发脉冲异常提前。考虑到异常发生时，换流变进线电压外置录波采样并无异常，因此判断导致极Ⅰ极控系统A触发脉冲提前的原因为极控系统屏内换流变进线电压采样异常。
四、处置过程
1. 故障定位
由故障录波分析，判断极Ⅰ极控系统A触发脉冲异常的原因为：极控主机内换流变进线电压采样异常，影响熄弧角控制器限制值的计算，进而引起控制器输出的触发角异常跌落。如图3所示，为极控系统屏内换流变进线电压采样回路。三相电压经T21电压适配器、X914/X916端子排、专用电缆、D10/D13采样板卡，最终进入D09和D12板卡，进行逻辑运算。
2. 故障处理
对极Ⅰ极控系统A D12板卡换流变进线电压采样通道包含的X916端子排、专用电缆、D13板卡、D12板卡进行了更换，更换后极Ⅰ极控系统A运行正常，未再出现触发脉冲异常情况。
参考文献：
[1] 赵畹君．高压直流输电工程技术[M]．北京：中国电力出版社，2004．
[2] 李新年, 易俊, 李柏青,等. 直流输电系统换相失败仿真分析及运行情况统计[J]. 电网技术, 2012, 36(6).
作者简介：刘冬，男，1978年生，工程师。主要从事高压直流换流站直流控制保护及自动化相关运维管理及研究工作。