特高压直流线路保护原理及动作策略分析

首先结合特高压直流输电的特点,分析了复杂的电网结构、灵活的运行方式和更远的输电距离对直流线路保护提出的更高要求。其次,结合直流线路保护的工程应用现状,阐述了基于单端量和双端量的保护原理的研究进展,归纳了2类保护中涉及的方法。随后总结了常见的特高压直流线路保护动作策略,并对故障重启动逻辑进行了介绍。最后,在现有研究的基础上,分析了直流线路保护需进一步关注的问题和可能的解决办法。     

特高压直流保护动作策略优化

特高压直流输送容量大,一极停运对两端交流系统的冲击很大,且导致单极大地回线运行,很大的入地直流电流对交流系统及附近的金属件产生不利影响,尤其对在运的换流变以及换流站近端的变压器产生直流偏磁,威胁换流变及变压器的安全运行。文中对特高压直流保护中的换流器差动保护、接地极线过负荷保护、接地极线不平衡保护以及线路重启逻辑的动作策略进行了优化,可大大缩短上述保护动作一极闭锁后单极大地回线运行的时间,减少流入大地的直流电流对交流系统、金属件、换流变及变压器的影响;并针对接地极引线增加了接地极线差动保护和接地极线差动监视报警功能,提高了接地极线的保护水平。文中的策略已应用于哈郑、灵绍直流工程,现场试验效果良好。     

特高压直流双极区直流保护系统可靠性研究

双极区直流保护系统误动将导致双极强迫停运的严重后果,提高双极直流保护系统的可靠性是重要的研究内容。分析了特高压直流双极区直流保护系统的两种配置策略,建立了各配置策略的可靠性分析模型,推导出其可靠性公式和可靠性曲线图,结果表明集成到极保护系统的三重化配置策略具有更高的可靠性。阐述了双极区直流保护功能和动作策略,分析了双极中性母线差动保护、NBSF顺控逻辑和金属回线使能信号等关键技术问题并提出了优化方案。目前,部分优化方案已在多个特高压直流输电系统中实施,效果良好。最新的优化方案将在新建工程中实施。     

特高压直流保护与避雷器动作特性配合分析

随着电压等级升高,特高压直流输电工程的过电压水平也明显增大,而直流控制保护整定和避雷器参数配置又都是从各自的角度出发进行选择的,因此,十分有必要对控制保护与避雷器动作特性的配合进行研究。用于特高压直流换流站绝缘配合研究的控制策略往往采用国际大电网会议（international council on large electric systems, CIGRE）推荐的简化控制策略,基于简化控制策略的保护动作时序和实际有一定差异,会对过电压和避雷器的仿真结果有较大影响。基于云广特高压直流输电工程实际控制保护策略,通过理论分析和仿真研究了交流侧相间冲击、最高YY换流变阀侧接地和金属回线开路3种典型过电压工况,对比了云广特高压工程实际控制保护不同的时延对避雷器动作特性的影响。在这3种工况下,云广特高压工程实际控制保护策略与避雷器配合满足运行要求,保护时延还有一定的可调节裕度,可供其他直流工程参考借鉴。     

级联多端特高压直流控制保护系统配置及策略

该文针对金上直流工程主回路拓扑结构与运行方式的特点,设计了送端分址级联多端特高压直流控制保护系统的配置方案;提出送端分站的高、低压换流器的电压平衡控制方案,根据送端两站间通信条件,切换采用附加电压平衡控制的触发角协调控制和串联两换流器一个定电压、另一个定电流的控制策略;基于送端分站级联拓扑,研究了其直流保护功能配置方案,并提出针对送端站1内的极区/换流器区故障或者送端两站之间直流线路永久故障的快速清除方法。基于控制保护工程样机的RTDS闭环仿真结果表明,该级联多端特高压直流控制保护系统可以满足实际工程应用的要求。     

特高压直流保护专有功能概述

直流保护的目的在于检测系统中的故障,降低对系统进一步的损害.直流保护系统不但保证直流系统在正常操作下的正确动作还要确保在保护区域外故障的正确动作.根据保护原理保护系统独立于其他设备,提供完整的冗余保护,迅速切除系统中的故障设备或者安全闭锁直流系统.论述了云广特高压直流系统保护系统的设计原则,直流系统的功能区域以及保护功能,分别着重阐述了云广特高压直流专有保护的保护范围,实现原理以及保护目的.     

特高压直流保护专有功能概述

直流保护的目的在于检测系统中的故障,降低对系统进一步的损害。直流保护系统不但保证直流系统在正常操作下的正确动作还要确保在保护区域外故障的正确动作。根据保护原理保护系统独立于其他设备,提供完整的冗余保护,迅速切除系统中的故障设备或者安全闭锁直流系统。论述了云广特高压直流系统保护系统的设计原则,直流系统的功能区域以及保护功能,分别着重阐述了云广特高压直流专有保护的保护范围,实现原理以及保护目的。     

云广特高压与贵广直流工程直流保护系统的异同点

云广特高压直流工程作为世界上第一个±800 kV直流输电工程,采用双12脉动换流器串联的接线方式,其控制保护系统采用分层分布式结构。为方便研究云广特高压工程直流保护系统的软硬件配置及特有的保护功能设置,从硬件、软件及保护功能设置等方面,对云广特高压及贵广工程的直流保护系统进行了分析比较。云广特高压工程直流保护系统的设计比常规直流工程复杂,因接线方式的特殊性需增加相应保护设置,只与单12脉动换流器相关的故障需结合高速旁路开关隔离故障以维持直流系统继续运行。     

提高特高压直流输电控制保护系统可靠性研究

为提高特高压直流输电控制保护系统的可靠性,从系统整体设计原则、直流控制分层、直流保护分区等方面提出了具体方案.着重说明了如何通过有效的对控制系统的分层及软件的合理分布降低相互之间的耦合,提高可靠性,以及如何通过对保护系统的分区来满足运行和维护的需求.最后说明了动模系统对于提高系统可靠性的必要性,并且通过在动模系统上的有效性验证说明了提出方案的正确性.     

特高压直流与常规直流工程最后断路器保护浅析

为防止逆变站交流系统甩负荷后引起的严重过电压,通常会在逆变站安装最后断路器保护。在±800 kV向家坝-上海直流工程中,ABB公司采用了不同于常规直流的最后断路器保护设计理念。从保护信号采集、保护逻辑、存在隐患等方面,阐述了特高压直流和常规直流中的最后断路器保护,并进行了对比分析。指出了常规直流最后断路器保护在设计上的局限性以及特高压直流最后断路器保护在运行中可能存在的问题,并提出了改进意见。该研究有助于提高现有直流工程的运行可靠性,并对将要投产的特高压直流工程的运行维护工作有一定指导意义。     

特高压控制保护系统触发脉冲相位控制单元研究

简介点火脉冲单元的原理,提出了软、硬件一体的解决方案,采用高性能DSP和大规模FPGA联合实现数字滤波、同步锁相、等间距触发脉冲生成等技术。通过软件仿真和系统试验,证明了方法设计合理,性能优异,完全满足特高压直流输电应用中极控制对点火脉冲的要求。     

特高压直流工程的融冰控制保护策略及试验分析

极端气候条件和输送功率的限制使得直流电流无法满足融冰要求,导致直流输电线路形成覆冰,这将严重影响特高压直流系统的稳定运行。本文结合酒湖直流工程的融冰功能,阐述了特高压直流输电工程中循环阻冰模式和并联融冰模式运行的主接线拓扑结构与特点,提出了循环阻冰模式下两极联跳的策略和并联融冰模式下直流控制保护功能的修改方案。通过RTDS闭环实时数字仿真验证了融冰功能的可行性和有效性,可为特高压直流输电工程融冰运行方式的直流控制保护系统设计提供参考。     

特高压直流控制系统融冰工作方式研究

针对输电线路覆冰严重影响特高压直流输电可靠性的现状,讨论了特高压直流工程阀组单极2阀组并联和双极2阀组并联两种方案;提出了特高压直流系统融冰的控制策略——整流侧并联的2个阀组分别处于定电流控制,逆变侧并联的2个阀组一个定电流控制、另一个定电压控制,其中逆变侧定电流阀组的电流参考值跟踪线路电流测量值的一半,达到平均分配电流的目的,定电压状态的阀组控制整个极的直流电压;分析了融冰方式需要在原直流控制保护系统基础上增加的功能。针对单极2阀组并联的融冰方案进行的实时数字仿真(RTDS)试验证明该融冰方案是可行和有效的。     

特高压直流输电工程控制保护系统的初步方案

结合特高压直流输电工程的主回路接线特点，分析了特高压直流控制保护系统与常规直流的不同之处以及特殊要求，并对控制保护系统的整体结构、控制策略、分层及冗余、控制功能的分配及保护配置等进行了全面分析和研究，提出了可能的特高压直流控制保护系统的整体方案。     

基于U-I特性的UHVDC线路纵联保护新判据

纵联保护是高压直流输电线主要保护之一。提出一种基于状态信息量比较的直流线路纵联保护新判据。建立以直流电压和电流为变量的U-I平面,分析实时捕获的U-I平面的动态轨迹,分别在U-I平面内区域Ⅲ和区域Ⅳ构建保护判据,最后将判断结果转换为状态信息,线路两侧通过交换状态信息量的纵联比较来识别故障位置。该保护方案仅利用故障时刻整流侧和逆变侧的就地电压和电流的瞬时轨迹判断,对同步性要求低,信息量小。仿真结果表明,所提方案具有较好的耐过渡电阻能力,可靠性好。     

特高压直流输电系统并联融冰运行方式的控制保护策略

介绍了并联融冰运行方式的拓扑结构,分析了现有并联融冰运行方式的控制策略,基于成熟的单阀组控制理论和策略,提出了一种将两个并联的换流器进行统一控制的新型控制策略,详细阐述了该控制策略的实现方法。全面梳理了并联融冰运行方式对直流保护功能的影响,分析了相关保护功能的应对策略,然后对关键保护功能提出了新的保护判断逻辑。新的控制保护策略通过了实时数字仿真器(RTDS)仿真试验和现场调试试验,验证了其可行性和可靠性。