高压直流输电线路单端暂态量保护装置的技术开发

针对传统直流线路主保护存在灵敏度不足、可靠性差等问题,基于现有直流输电工程控制保护平台硬件设备及软件环境,研究开发了仅利用单端暂态信号的新型直流输电线路主保护装置。保护原理基于直流输电线路边界对高频电压信号的阻隔特性,由启动元件、暂态量方向元件、边界元件、故障极判别元件、雷击干扰判别元件组成。利用实际直流输电工程进行二次系统调试时所采用的RTDS仿真模型及现场控制保护设备,对直流输电线路单端暂态量保护装置进行了直流输电控制与保护系统出厂试验中所有线路保护项目试验,结果表明,直流输电线路单端暂态量保护装置能够准确、快速区分线路区内外故障及雷击干扰,适用于不同直流输电工程,并且保护原理可靠、计算量小、无需更换门槛值,有很强的实用性。

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。

STATCOM并联运行控制方法的研究

多个静止同步补偿器(STATCOM)模块并联运行是解决补偿容量与开关频率之间矛盾的有效途径。在分析了现有多模块并联结构特点的基础上,提出一种分散控制型多模块并联运行方案。多个STATCOM模块完全独立地并联连接于电网中,它们共用一套电流互感器,每个模块都对该电流进行检测并计算无功电流总量,然后按照各模块额定容量的比例进行分配以形成各个模块的无功补偿电流指令,在模块电流控制器的作用下输出相应的无功补偿电流。建立了STATCOM多模块并联运行仿真系统,仿真结果表明,该方案即使在故障模块退出运行后仍能具有良好的无功补偿效果。

电阻与电感独立可控的有源电抗器

有源电抗器由双绕组耦合电抗器和补偿电流发生器组成,在控制绕组中注入特定的补偿电流可以连续调节工作绕组的等值阻抗。提出了有源电抗器的等值电感和电阻的独立调控方法,以工作绕组电流为相位参考,将补偿电流分解为同相与正交两种分量,分别控制同相分量和正交分量的大小和极性,可以独立连续地调节有源电抗器的等值电感和电阻。当同相分量和正交分量满足一定条件时,有源电抗器还可以呈现负电感和负电阻。仿真和实验结果验证了有源电抗器等值电感和电阻的独立调控方法的有效性,也证明了负电感和负电阻的可实现性。

C60P 可编程序控制器在驻波电子直线加速器中的应用

介绍可编程序控制器应用于加速器的电气控制系统的硬件、软件及其评述。

特高压混合级联系统受端交流故障问题分析

受端混合级联直流输电系统具有经济性高、灵活性强等诸多优势,应用前景十分广泛。当其受端VSC发生交流系统故障时,换流阀功率输送能力减弱,此时,整流站功率持续输出会加剧直流侧的功率盈余,造成VSC换流器电压急剧升高。故障结束后,系统需要较长时间恢复功率正常输送,严重影响系统的正常运行和稳定性。针对特高压混合级联系统受端换流器发生交流故障时直流侧过电压问题及故障结束后的功率恢复问题,提出了电压-功率协同控制策略及基于受端交流电压变化的交流低压限流控制策略。最后采用真实控制保护装置搭建基于RTDS仿真系统的硬件在环仿真平台,验证了所提策略的可行性。

基于可控关断电流源换流器的直流输电控制策略

近年来,特高压直流输电技术快速发展,为解决晶闸管换流阀易发生换相失败问题,国内已经建成了多条基于电压源型换流阀的混合直流输电系统,但IGBT电压源换流器仍存在过流能力差的固有缺陷。基于可控电流源换流器,分析比较了多个全控电力电子的工程适用性,提出了可用于常规高压直流输电工程的电流源换流器拓扑结构,研究基于非全周期逆向锁相环技术的关断脉冲触发策略,提出了基于可控关断电流源换流器的直流控制优化策略和故障穿越策略。最后基于半实物仿真平台RTDS搭建混合直流输电系统,验证了所提拓扑可行性和策略有效性。

基于半桥子模块的直流卸荷装置

海上风电柔性直流(柔直)送出系统所接入的陆上交流电网发生故障后,风电场持续输出的盈余功率会造成直流过电压。解决盈余功率最有效的手段是采用卸荷装置对盈余功率进行泄放。文中针对功率器件直接串联的集中式直流卸荷装置投退功率冲击大、器件同时开断难以及分布式直流卸荷装置成本高的问题,提出基于半桥子模块的集中式直流卸荷装置方案,并研究所提拓扑的参数设计方法与控制策略。该方案可以克服大规模功率器件直接串联的技术困难和风险,还可以通过子模块逐步投切降低电阻电压变化率,从而降低功率泄放对直流系统的冲击以及卸荷电阻的制造难度。与分布式直流卸荷装置相比,文中方案仅采用集中式电阻而省去了子模块中的泄放支路,大幅降低设备成本。在PSCAD平台进行海上风电柔直送出系统故障穿越仿真,结果表明所提集中式直流卸荷装置拓扑及控制方案具有良好的性能。

基于非对称故障的海上风电接入柔性直流换流站控制策略

近年来海上风电场通过柔性直流输电接入大电网的系统方案越来越受到业界重视。传统的柔性直流输电系统在应对非对称故障时均采用将负序电流限制为0的控制策略,然而连接风电孤岛的海上换流站若采用该策略,将无法起到支撑交流电压的作用,从而引起风机脱网。为解决这一问题,文中提出一种基于正负序电压独立控制的孤岛柔性直流换流站控制策略,在非对称故障期间输出部分负序电流以提升故障相的电压,降低风机脱网概率,同时避免桥臂过流导致的换流阀闭锁,实现故障穿越,有一定的参考价值。

微型计算机应用手测量

本文介绍用微型计算机测量温度、直流电压、直流电流等物理量。通过波段开关,借助分段程序可使一机多用,通过软件程序进行各种量纲变换,能方便地测量各个物理量。测量的数据可以显示,也可以打印。

特高压直流融冰方式控制策略及试验分析

特高压直流输电工程融冰接线方式采用极I和极II高端换流器并联接线运行方式。向(家坝)—上(海)和锦(屏)—苏(南)?800 k V直流工程融冰基本控制方式采用并联混合式多端直流输电系统(multi-terminal direct current,MTDC)控制策略,溪(洛渡左岸)—浙(江金华)?800 k V直流工程采用并联换流器电流裕度控制策略。分析特高压直流工程融冰方式控制保护原理和向上、锦苏以及溪浙工程融冰方式系统试验结果,并对融冰接线方式系统试验过程中发现的稳态运行直流电流略大于设定值、直流电流不能稳定运行等问题进行论述和分析,揭示产生问题的原因,提出解决方案,并在向上特高压直流输电工程融冰方式系统试验过程中得到验证。

溪洛渡-浙江±800kV特高压直流输电工程直流保护系统实施策略及其仿真试验研究

介绍了首次应用于特高压直流输电工程的DPS-3000平台,分析了基于此平台的直流保护系统的整体设计方案、测量系统设计方案、保护功能配置方案和辅助功能设计方案。介绍了国内首个以厂家为主的二次系统仿真试验情况,对试验中发现的关键技术问题进行分析并提出解决策略。二次系统仿真试验验证了直流保护系统实施方案及其性能满足设计规范书要求,为溪浙特高压直流输电工程的现场调试工作和顺利投产奠定了坚实的基础。

一种新型三取二逻辑装置及配置策略在高岭背靠背扩建工程中的应用

基于可靠性和经济性的综合考虑,直流输电工程中的直流保护系统普遍采用三重化配置,输出方式采用三取二逻辑,三取二装置实现三取二逻辑判断并输出动作信号功能,对三取二逻辑装置及配置策略进行分析和研究具有重要意义。对以往工程中的三取二装置及配置策略进行了分析和研究,然后提出了一种新型三取二装置的设计方法,采用控制总线传输及FPGA逻辑处理方法,提高了其可靠性。将三取二逻辑配置在冗余的三取二装置中,同时在冗余的极控系统中进行相同的配置,大大提高了直流保护系统的可靠性和可用性。高岭背靠背扩建工程首次采用此新型三取二逻辑装置及配置策略,直流保护系统在投运后一直安全稳定运行,新型的三取二装置及其配置策略顺利通过了现场复杂环境的考验,验证了其安全性和可靠性,为以后新工程中直流保护系统的相关设计提供了有益的参考。

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。

柔性直流输电系统交流母线差动保护研究

梳理了国内已建和在建柔性直流输电工程各种接地方式的拓扑结构,介绍了典型的保护功能配置策略。针对联结变阀侧采用星型电抗经电阻接地方式及其测点配置特点,提出了一种交流母线差动保护方法。该方法通过已有测点计算出虚拟测点的电流值,实现差动保护判据方法的完整和有效。基于工程实际参数,建立了RT_LAB和控制保护系统的闭环仿真试验系统。提出的新方法通过了各种工况下的仿真试验,验证了其可行性和可靠性。

团林换流站电压突变量保护研究

根据团林换流站电压突变量保护动作现场反馈的信息进行故障原因分析,判定为测量系统故障造成保护动作。基于直流电压信号测量传输回路和直流分压器的结构分析,指出了发生故障的最小区域。通过与换流站运行的控制保护设备完全相同的试验系统进行相关的验证,并进行RTDS仿真试验。结果表明,直流分压器测量回路故障造成保护动作,保护动作行为正确。最后,给出了解决问题的建议。

基于HCM3000平台的高岭扩建工程直流极保护系统实施策略

介绍了HCM3000平台主要特点,阐述了直流保护系统的测量设计方案和三取二出口逻辑设计方案,分析了直流保护系统的整体设计结构、保护故障类型及保护功能配置策略,深入剖析了所有保护功能的目的、判断逻辑及动作策略。高岭背靠背扩建工程的直流保护系统软硬件平台采用HCM3000平台,并已顺利通过DPT试验。

特高压直流输电线路间电磁耦合对电压突变量保护影响的研究

介绍了溪洛渡至浙江金华(简称宾金)特高压直流输电系统线路保护动作情况,指出直流线路间电磁耦合产生的扰动导致了非故障极电压突变量保护动作。建立了特高压直流输电线路电磁耦合分析的电路模型,推导出解析方程,并对电磁耦合机理和扰动特征进行了深入的研究。经过RTDS仿真,分析了区内、区外故障时的直流电压波形特征,提出了电压突变量保护功能的优化策略。新的保护逻辑通过仿真试验,验证了其可行性和可靠性。

基于MMC多端柔性直流输电保护关键技术研究

基于MMC的多端柔性直流输电是直流输电的重要发展方向。对MMC多端柔性直流输电控制保护系统进行了研究,介绍了一种基于子模块电容电压优化平衡控制算法的控制策略,详细给出了柔性直流输电系统保护配置,对阀侧交流母线差动保护策略和换流器区保护策略等保护关键技术问题进行深入研究,给出了具体的解决策略。并搭建了多端MMC-HVDC仿真试验系统验证控制保护研究策略,详细分析了阀侧交流母线两相短路接地故障和换流器上桥臂短路故障仿真结果。所研究内容对多端MMC-HVDC工程的研究和发展有重要的借鉴意义。

糯扎渡送电广东特高压直流输电工程直流滤波器C1不平衡保护研究

直流滤波器是高压直流输电系统中重要的组成部分,高压电容器C1是直流滤波器中故障率较高的设备。为了检测高压电容器单元内部元件的故障,配置不平衡保护反应电容元件的损坏情况。对高压电容器的故障机理和故障特征进行了深入的研究,提出了糯扎渡特高压直流输电工程中C1不平衡保护的原理与方案,给出了C1不平衡保护定值的计算方法。保护方案通过了RTDS实时仿真系统的验证,仿真试验结果表明:所提出的保护方案可以对高压电容器提供有效的保护,能够准确、可靠地识别出高压电容器单元故障。