厦门柔性直流输电工程系统调试及关键技术

对厦门柔性直流输电工程系统调试工作进行了分析和总结。介绍了系统调试方案的设计情况以及现场系统调试的完成情况,对系统调试过程中出现的问题进行了分析和整改。调试过程中采用了3种创新试验方法,包括真双极无源逆变试验方法、短时解锁技术、系统调试隔离技术等,有效地保证了设备的安全,提高了调试的质量。所总结的调试经验和方法对后续工程的建设有良好的指导和借鉴意义。

小电流接地选线装置可编程采样系统设计

在分析了小电流接地选线装置采样系统特点的基础上,介绍了以复杂可编程逻辑器件(CPLD)为核心的可编程采样系统的结构及其设计方法。给出了可编程采样系统的整体设计方案,利用CPLD强大的硬件可编程能力实现系统采样频率和采样通道数的可编程设置,介绍了其原理和特点。介绍了“异或”状态机,分析了其工作时序,利用其状态的改变实现采样频率的可调;设置模值可变计数器来实现采样通道数的设置;用状态机控制AD的工作时序,实现AD与CPU工作的分离;用CPLD控制采样通道的转换,读写转换数据。结合分析AD采样时序的控制,设计出了采样频率由输入方波频率决定,采样通道数由CPLD寄存器设定的采样系统。其仿真结果表明,该方案可行,有较好的稳定性和通用性。

智能变电站星形GOOSE网异常事件分析

星形GOOSE网可有效防止网络雪崩的发生,但在调试过程中该类型网络的某厂家智能终端却发出"网络风暴"告警,伴随着GOOSE网报文倍增现象。文章详细描述了该事件发生时GOOSE网的异常现象,介绍了故障的查找及排除过程。对该事件的形成原因进行了深入分析,网络管理系统不正当接入、设计图纸不完善、厂家智能设备对网络异常状态检测不准确、现场作业管理不严格等原因共同酿造了此次事件。最后,给出了整改方案,并从优化VLAN划分、制定运行检修规程等角度出发提出了防范措施。

特高压变电站TPY级电流互感器暂态特性现场校核方法研究

电流互感器暂态饱和问题是造成继电保护装置不正确动作的主要原因之一,针对特高压工程投运前电流互感器暂态特性现场检验缺乏成熟校核方法情况,分析了TPY级电流互感器的工作特性,提出了现场校核TPY级电流互感器暂态特性的判据,结合工程实测数据进行了实例分析;在此基础上进一步分析了非规定循环工作方式工况下的误差特性,结果表明最大瞬时误差不满足要求时必须校核相应差动保护是否可以躲过误差电流。

柔性直流控制保护系统方案及其工程应用

结合厦门柔性直流输电示范工程,对柔性直流控制保护系统方案及其工程应用进行了研究,包括控制保护系统的分层结构、极控制系统的基本控制策略、控制系统结构、极控制系统与阀控制系统间的接口特性,以及直流保护系统功能的配置情况。为了验证极控制系统、阀控制系统及换流阀之间工作的正确性,防止首次有源解锁出现大电流损坏换流阀,针对真双极拓扑结构系统,提出了无源逆变试验方案,现场试验结果证明了阀组触发相序的正确性,实现了对控制系统延时的完全补偿。无功和有功功率阶跃试验结果表明,控制系统在性能上和速度上满足快速性、可靠性、灵活性要求。直流保护跳闸试验结果表明,保护逻辑功能正确,换流阀正确闭锁、断路器正确跳闸。

基于残流与首半波综合的接地选线方法研究

分析了小电流接地系统的故障特征,针对现有单相接地故障选线判据适应性较差、正确率不高的现状,应用模糊信息融合原理,提出了基于残流变化量比较与暂态首半周相位比较的单相接地故障模糊综合选线方法;构造了形式简洁物理意义清晰的的故障隶属函数和综合选线判据;研制出样机并进行了动模实验检验。实验运行结果表明该判据选线正确,抗干扰能力强,是小接地电流电网中一种实用的综合选线判据。

用CPLD实现多通道数据采集系统的A/D转换器控制电路设计

提出一种新的基于复杂可编程逻辑器件CPLD的高速A/D转换器的控制系统。该控制系统充分利用CPLD功能,采用VHDL语言及图形化编程方式,有效地实现了对A/D控制器、多路采样保持器以及前端多片多路复用开关的协调控制,可以有效地控制多达36通道数据的A/D转换,能够大幅度减轻CPU的工作负担,提高执行效率,简化软件编程,实现了硬件上的模块化控制。本文提出的基于CPLD的高速A/D转换器的控制系统已成功地应用于电力系统综合负荷特性数据的实时采集。

阶跃响应法在小电流接地系统故障选线与测距中的应用

小电流接地系统发生单相接地后,分析对外施阶跃激励,所有线路在某一特定频率下幅值达到最大,故障线路幅频响应最大值等于所有非故障线路幅频响应最大值之和,相位相反;且幅频特性峰值及其对应频率与故障位置存在严格的解析映射关系,据此构造了基于注入信号的小电流接地系统单相接地故障选线和测距的"阶跃响应法".仿真实验表明,该方法受过渡电阻影响很小,能够实现准确选线和精确定位.

厦门柔性直流输电工程换流阀充电触发无源逆变试验研究

为了确保厦门柔性直流输电工程核心设备——换流阀的安全,有必要在换流阀带进线开关首次解锁前先确认换流阀触发相序的正确性。根据厦门柔性直流输电工程真双极的接线方式,提出了换流阀充电触发无源逆变试验方案。首先对换流阀进行不控充电,并将未试验极控制系统电压作为试验极控制系统锁相和控制用电压,然后断开试验极交流进线开关,为了防止阀子模块因低电压导致旁路过多,极控制系统在收到开关返回节点信号后自动解锁换流阀200 ms完成无源逆变。现场试验结果表明了该方案的可行性和有效性,证明了极控制保护系统、阀基控制系统和换流阀之间工作的正确性,确保了换流阀的安全,并依据试验结果提出了控制系统延时的确定方法及补偿方法。该方案的提出也为其他类似工程提供了有益的借鉴。

基于小波分解的直流断路器启动判据研究

直流断路器的启动判据直接影响断路器的动作性能。分析了直流系统故障行波的特点,提出一种基于小波分解的直流断路器启动判据。首先利用小波变换对直流系统故障时电压行波进行多尺度分解,通过比较分解后的高尺度的模极大值的变化情况,判断直流系统的故障,再利用电流行波模极大值的正负性区分直流系统的区内、区外故障,并与电压行波模极大值判据共同组成直流断路器的启动判据。最后利用MATLAB与PSCAD对启动判据进行了仿真验证,仿真结果表明,该启动判据原理简单,容易实现,并且具有较高的可靠性高与快速性。

惰转并网调相机同期系统定值整定及调整方法

调相机在惰转工况下并网,其同期系统定值难以兼顾并网成功率和冲击的要求。分析了调相机的惰转特性,给出了频率变化率的特征表达式和实测方法;研究了调相机电压相对于电网电压的变化特性,总结了同期点出现的规律。规律研究表明,频率差定值满足后调相机电压相量相对于电网电压相量至少应旋转360°的角度,以此为基础推导了频率差定值计算公式。考虑整定频差下同期并网的工况,推导了同期检查继电器相角差定值计算公式。利用同源核相试验完成电压采样通道的标定并测量断路器合闸时间;通过假同期试验完成调相机频率变化率的测量和导前时间的调整。所提方法能满足100%并网概率要求,且可最大限度减小差频并网给调相机带来的冲击,工程现场试验结果证明了所提方法的可行性和合理性。

直驱风力发电机组故障电压穿越模型二次侧实测建模方法

直驱风力发电机组穿越模型普遍缺乏实测验证,难以准确计算系统稳定裕度和精确分析故障响应。针对此问题,在分析二次侧故障穿越模拟原理的基础上,进行二次侧电压穿越模拟系统设计,利用最小二乘算法对波形数据进行辨识,并对模型进行验证。结果表明,相较于常规一次侧电压穿越试验,二次侧实测建模方法提高了试验效率,具有较高的仿真精度。

基于多通道信号分离器的MMC网侧背景谐波电流抑制策略

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)受电网背景谐波影响输出谐波电流的问题提出抑制策略。通过计算子模块能量波动函数得到MMC在背景谐波影响下的输出电压,进而分析了MMC网侧背景谐波电流产生的规律。利用交叉解耦复数滤波器设计了多通道信号分离器,实现了对MMC网侧谐波信号的分离提取。对所分离的各次谐波建立了MMC数学模型,并以此为基础设计了谐波电流抑制器;通过搭建双端HVDC输电模型对理论分析和抑制策略进行了仿真验证。仿真结果表明,MMC网侧输出背景谐波电流规律与理论分析吻合,所提出的抑制策略能有效降低MMC网侧电流中的背景谐波含量。

基于双端电流波形相关度识别的线路零序差动保护启动元件

对一起线路保护误动案例的分析结果表明:若某侧电流互感器在区外故障时发生轻微暂态饱和,因其电流波形畸变不明显使饱和判据失效,零序差动保护容易误动作。为解决这一问题,对三相电流互感器的暂态饱和特性进行了分析,得到了暂态饱和时间与故障角、故障电流的关系,并采用迭代方法计算出进入饱和的最小时间和使电流互感器饱和的最小全偏移故障电流。在此基础上,以两端零序电流作为识别对象对电流互感器饱和状态进行鉴别,构建了改进的零序差动保护启动元件。在电流互感器有剩磁和无剩磁工况下对各种故障进行了仿真,结果表明该启动元件可大幅提高零序差动保护动作的准确率,证明了其可行性和有效性。

基于暂态负荷的变压器保护一次电流检验方法

当测试负荷不足时,一次电流检验电流互感器(TA)二次回路的工作就无法完成,常造成新建变压器保护不能正常投入。为解决这一问题,提出一种采用电动机启动电流或变压器励磁涌流等暂态电流检验TA二次回路的方法。分析了变压器流过暂态负荷时两侧电流之间的关系,并根据不同接线组别对电流进行重构,以使两侧电流呈现比例关系。引入信号相关函数对电流波形进行分析计算,得到变压器两侧TA相对于基准间隔的相角差和变比,从而判定TA二次回路的正确性。该方法在工程现场检验结果与传统稳态负荷检验方法一致,证明了其可行性和正确性。

CT二次回路跨站可恢复两点接地致保护误动事件分析

分析了一起CT二次回路在区外故障时发生的跨变电站可恢复两点接地引起的保护误动事件。首先,介绍了两变电站的接线方式及保护的配置情况。然后,以此为基础阐述了事件发生的经过及现象,介绍了事件原因的查找过程,指出电缆绝缘降低是本次事件的根本原因。结合两站接地网的接线方式,深入分析了CT二次电缆绝缘击穿机理,进一步证实了本次事件中的CT二次回路在区外故障时必然出现两点接地的结论。最后,从接地网连接方式和检修维护的角度提出了整改措施。

对称双极柔性直流输电系统功率转带控制策略

对称双极柔性直流输电系统若发生单极故障可将故障极全部或部分功率快速转带至非故障极,降低甩负荷对交流电网稳定性的影响。为了确保功率转带过程顺利完成,首先提出功率转带的可行性条件和流程;然后建立功率转带过程实时数字仿真模型,分析直流场电气特性并提出功率转带速率参数优化方法;最后依托厦门柔性直流输电工程给出设计实例并进行试验验证。结果表明：功率转带时,平波电抗器、直流电缆等设备使直流电流不能快速达到设定值,功率不能及时输送而累积在换流阀电容上,易使直流电压过压保护动作;采用500 MW/10ms功率转带速率试验时将引起直流过压Ⅰ段保护动作,而采用优化后速率500 MW/60 ms时可确保功率转带顺利完成。厦门柔直工程在分析转带过程直流场电气特性基础上,通过优化功率转带速率的方式使功率转带过程顺利完成,证明对称双极柔性直流输电系统功率转带控制策略的有效性。

柔性直流输电工程系统调试技术应用、分析与改进

系统带电调试试验是确保柔性直流输电工程在实际应用中安全稳定运行的一个关键环节。为了避免现场有源初次启动过程中因故障、阀组触发相序错误等问题导致换流阀设备的损坏,结合厦门真双极柔性直流输电工程,提出了初次完整启动前开展换流阀无源逆变试验的安全控制策略,很好地满足了设备安全性的要求。对实验室系统联调及现场试验过程中发现的主要问题进行了分析总结并提出了改进措施,满足了系统安全稳定运行的要求。

基于小波分解的直流断路器启动判据研究

直流断路器的启动判据直接影响断路器的动作性能。分析了直流系统故障行波的特点，提出一种基于小波分解的直流断路器启动判据。首先利用小波变换对直流系统故障时电压行波进行多尺度分解，通过比较分解后的高尺度的模极大值变化情况，判断直流系统的故障，再利用电流行波模极大值的正负性区分直流系统的区内、区外故障，并与电压行波模极大值判据共同组成直流断路器的启动判据。最后利用MATLAB与PSCAD对启动判据进行了仿真验证，仿真结果表明该启动判据原理简单，容易实现，并且具有较高的可靠性与快速性。

柔性直流换流变压器保护配置方案及试验技术研究

柔性直流输电具有灵活变换运行方式、独立控制有功功率和无功功率等诸多优点。换流变压器作为柔性直流输电工程的核心功率器件,其可靠运行是柔性直流输电系统稳定、安全且高效运行的基础。首先介绍了厦门柔性直流输电工程换流变压器的一次接线方式、换流变压器保护配置方案和＂三取二＂逻辑的实现方案并总结了该实现方案的优点,接着研究了换流变压器保护的整个现场校验方案及试验技术。研究成果对其他柔直换流变压器的试验方案及试验技术具有借鉴作用。