HVDC换流站电流特性分析及测量装置的选取

选配适合的直流电流测量装置,对于正确反映直流系统稳态和故障情况下各点的电流特性具有重要作用。为此针对我国直流输电工程实际情况,分析了高压直流输电工程换流站直流电流的特点,针对性地介绍了各种类型直流电流测量装置的原理、特点及在换流站中实际应用情况,综合得出了可用于换流站各种直流电流测量装置的技术性能和要求,还着重说明了零磁通式和光电式电流测量装置在直流系统中的选取方法和适用性。     

用于HVDC极线电流测量的光纤电流传感器

高压直流输电系统极线线路上的直流电流是高压直流输电系统运行、控制过程中的重要技术参数。由于直流线路中换流装置产生的叠加在直流线路上的谐波电流会干扰邻近的通信线路,这就要求电流传感器能提供准确的谐波电流信号给有源滤波器以有效地抑制谐波电流。基于此,研制了一种适用于高压环境下的光纤电流传感器,直流测量准确可靠,响应快速,谐波测量频带范围宽广,准确度高;介绍了光纤电流测量系统的原理、结构以及设计中采用的关键技术。     

直流输电用零磁通直流电流互感器的研制

零磁通直流电流互感器被广泛应用于换流站中性线上直流电流的测量。为此,介绍了研制的1台3 000A/1V,50kV零磁通式直流电流互感器样机的工作原理、结构和性能指标。该直流电流互感器采用一对检测铁芯绕组作为一次和二次电流的安匝平衡检测器,由安匝平衡检测器控制的反馈功率放大器输出二次电流与一次电流达到磁势自平衡。设计的安匝不平衡造成误差约0.02%,且该分量对环境温度不敏感。分析认为主要的误差来源是位于控制室的负载电阻和放大电路。直流误差校准试验表明,该样机在额定持续热电流下的各点测量误差均<0.2%,在18kA下测量误差<0.3%。样机在短时电流试验和阶跃电流响应试验中表现出了良好的暂态性能。参考相关标准,样机通过了电磁兼容试验考核。该类型零磁通型直流电流互感器符合高压直流输电系统要求。     

±500kV换流站直流电流互感器现场校准装置与技术

随着中国超高压直流输电工程大量建成并投入商运,作为关系到直流输电系统稳定、安全、可靠运行的关键测量设备之一的直流电流互感器,目前主要依赖进口,并且还比较缺乏自主的产品性能检测手段和设备,因此,目前无论在换流站的投运前,还是在运行检修时,对其进行性能考察都比较困难,或成本很高,从而导致了难以准确掌控和把握该类型直流测量设备真实的运行状况。所提的直流互感器现场校准用设备与技术,通过在实际直流工程现场进行实际应用,证明了其有效性和实用性,并在实际应用中取得了良好的效果。     

基于TMR传感器的非接触式高压直流电流测量方法

提出一种能够应用于高压直流架空线现场环境中的非接触式直流电流测量方法,该方法使用一个隧道磁电阻(TMR)传感器阵列获取架空线下方地面位置的磁场,并搭配部分已知的架空线几何尺寸,从而估测架空线的电流值。通过架空线空间磁场模型验证所提方法的可行性,并分析所提方法在未知变量误差或TMR传感器自身测量误差影响下的电流测量准确度。最后,通过搭建的等比例缩小的架空线模型验证了所提方法的可行性。     

±800kV特高压直流全光纤电流互感器研制及应用研究

文中介绍了一种作者研制的新型±800 kV特高压直流全光纤电流互感器,并进行了为期1年的试运行。直流全光纤电流互感器采用Faraday磁光效应原理,采用光纤作为传感介质。文中介绍了±800 kV直流全光纤电流互感器的原理、构成、关键技术、测试试验及试运行情况,针对不同的直流保护方案提出了直流全光纤电流互感器的配置建议。测试试验及试运行表明:文中研制的直流全光纤电流互感器测量精度达到0.2级,阶跃响应小于125μs,主要技术指标(包括测量精度、响应时间、温度稳定性、抗振性能及绝缘性能等)能够满足特高压直流换流站的应用需求,直流全光纤电流互感器在特高压直流输电系统具有很好的应用前景。     

用于高压直流的光电电流互感器研究

介绍了一种光电电流互感器的基本原理。针对传统互感器的不足,提出了全新的设计方案,使用分流器作为传感头,配以数字化处理电路,采用了光供电和光纤传输数据,并同时给出模拟和数字两种输出。初步试验表明,该方案切实可行。这种互感器动态性能好,在体积、重量和造价方面优势明显,有望在直流输电中获得应用。     

全光纤电流互感器在特高压柔性直流输电中的应用与维护

介绍了全光纤电流互感器的基本原理及特点,以乌东德特高压混合直流工程柔性直流换流站为例,分析和阐述了全光纤电流互感器的选取与实现方式,最后针对全光纤电流互感器常见的故障及造成的后果,提出维护建议及措施,为全光纤电流互感器在特高压柔性直流输电中的应用与维护提供参考.     

一种光电式直流泄漏电流测量装置

介绍了研制的一套用光电法在高电位端测量试品直流高压下泄漏电流的装置。该装置量程范围为8～800μA,双极性信号转换,电池供电,功耗仅100mW。转换信号在低压侧进行微机处理后显示或记录。与传统的测量方法相比,该装置具有使用方便、抗干扰能力强、测试准确、线路简单和体积小的优点。该装置稍加改进,即可进行其它高电位端的电压及小电流的检测。     

电子式零磁通型直流电流互感器测量方法优化及故障检测

对高压电子式零磁通型直流电流互感器测量精度校验方法进行研究,并对其电子模块和一次设备离线测试的基本方法进行优化改进。同时利用该方法对在运设备进行故障检测,调整其运行性能,提高运行可靠性。     

基于直流电流动态上升的高压直流输电系统换相失败分析

针对现有换相失败分析方法未考虑交流系统故障后直流电流动态上升对关断角影响的问题,在分析直流电流变化对关断角影响的基础上,首先推导了对称故障下未考虑直流电流变化以及考虑直流电流瞬时变化的换相失败分析方法。分析结果表明,当逆变侧换流母线电压跌落在一定区间内,以上2种方法会导致换相失败判别结果不准确。为此考虑交流系统故障后直流线路和直流控制的动态过程,推导了直流电流的时域表达式,通过求解直流电流最大值,提出了一种考虑直流电流动态上升的换相失败分析方法。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提方法的有效性以及对高压直流输电系统换相失败判别结果的正确性。     

零磁通直流电流互感器电子测量单元检测方法

在介绍鹅城换流站零磁通直流CT及其电子测量单元基本工作原理的基础上,针对DCCT电子测量模块备品的精度测试,提出DCCT一次设备备品结合二次测量装置备品的测试方法。实验结果证明了文中所提出方法的正确性和实用性,该方法安全、高效、简便。     

高压直流输电直流系统保护设备现场检验方法探索

由于缺乏简单便捷又有效可行的检验方法与装置,投运后的高压直流输电直流系统保护设备一直未开展定期检验工作。这将对电网的安全稳定造成严重隐患。文章提出了一种高压直流输电直流系统保护设备现场检验方法,该方法的优点在于无需拆卸保护设备、无需解析光电转换协议、不会对电网造成不良影响、安全风险小、成本较低。研制了具备光电式电流互感器、零磁通电流互感器加量能力的高压直流保护现场检验装置。采用所提方法与装置在投运已超过十年的±500 k V江城直流鹅城换流站开展了现场试点检验,验证了所提方法可行。     

用于HVDC系统互联的高频模块化直流变压器优化控制策略

针对应用于高压直流输电(HVDC)系统互联的高频模块化直流变压器(HFMDCT),以直流电流纹波及高频环节电流应力大小为优化目标,提出了HFMDCT的直流链匹配多电平控制策略。对HFMDCT在多电平控制方法下的直流电流纹波机理进行了分析;通过采用拉格朗日因子法得到优化高频环节电流应力的直流链占空比条件,并以此为依据提出了高频变压器变比的设计原则;同时,为了在直流电压变化时仍可以保证HFMDCT的运行效率,进一步提出了基于直流链匹配多电平控制策略的直流电流纹波优化控制方法。     

多馈入交直流混联受端电网直流接入能力研究评述

受端电网的直流接入能力是大规模交直流混联电网调度运行部门越来越关注的问题。从直流多馈入交直流混联电网后面临的主要问题出发,分析了影响受端电网直流接入能力的主要因素,对现有直流及新能源接入能力研究方法进行总结。分析了各方法的优缺点,探讨了受端电网直流接入能力的计算方法及未来的研究方向。受端电网直流接入能力是一个多目标优化问题,下一步研究重点是建立系统的优化模型,科学化、实用化地评估受端电网直流接入能力。针对限制受端电网直流接入能力的主要因素,提出了提高电网直流接入能力的相关建议。     

考虑直流电流变化的HVDC系统不对称故障换相失败分析

目前高压直流输电系统逆变侧发生不对称故障时,采用最小关断角判别法判别换相失败,其研究仅考虑电压因素,预测效果不理想.针对此问题,通过对换相失败机理和影响因素的分析,认为直流电流上升与交流电压下降均会使关断角减小,将直流电流与交流电压解耦,得到一个仅含电压变化率的逆变侧关断角表达式作为判据.该判据可依据对直流线路和逆变侧...     

直流输电工程直流电流互感器现场暂态校验技术

随着直流输电工程建设的不断推进,直流电流互感器的现场校验技术逐渐成为直流输电领域的一大研究热点。针对目前直流电流互感器现场暂态性能校验技术的研究空白,分析了现有直流电流互感器的工作原理及其现场校验方法,研制了一套基于信号回采和预畸调节的便携式直流电流互感器现场暂态校验系统。该系统通过修正产生接近于仿真信号的阶跃大电流,其500 kHz的高速发送和采集模块保障了暂态过程采样与波形还原的准确性。利用该测试系统,在苏南UPFC工程实现了国内首次直流电流互感器的现场暂态性能试验。对极线和阀出口侧互感器的上升时间、最大过冲和暂态延时进行了测试,试验结果为直流电流互感器的暂态性能评估提供了依据。该技术在直流电流互感器现场校验中具有重要的推广意义。     

基于故障电流传播特性的高压直流输电线路单端保护方案

针对高压直流输电线路现有行波保护故障识别准确率不高、耐过渡电阻能力不强等问题,提出一种基于故障电流传播特性的单端保护方案。基于高压直流输电系统的等效电路,分别分析故障电流从换流侧到线路、从线路到换流侧以及在线路上的传播特性,进而分析不同位置发生故障时整流站线路边界两侧故障电流特征的差异性。基于此,利用特征频段电流构造区内、区外故障的识别判据,设计直流线路单端保护方案。基于PSCAD/EMTDC软件的仿真结果表明,所提保护方案能够准确识别区内、外故障,且具有良好的耐过渡电阻及抗噪声干扰能力。