±800kV特高压直流输电控制保护系统分析

为探讨特高压直流(UHVDC)控制保护与常规高压直流(HVDC)控制保护的异同点,深入分析了特高压直流控制保护系统的独有特点。以向上特高压直流输电工程为例,介绍了特高压直流控制保护系统的框架、配置特点以及与常规高压直流控制保护系统的异同,分析了特高压直流在功率补偿、阀组控制、换流单元的在线投退策略、融冰运行模式等方面控制算法的变化,最后阐述了基于常规高压直流保护改进的换流变压器压器饱和保护和最后断路器保护原理以及特高压直流特有的保护功能。分析结果表明,特高压直流采用双12脉动阀串联结构,并增加了旁路开关等阀连接母线区,其一次系统接线的独有特点及更高可靠性的要求是特高压直流控制保护系统与常规高压直流控制保护系统有所区别的主要原因。DCC800特高压直流控制保护系统拥有控制UHVDC串联阀组的能力,增加了阀组之间的协调控制和保护,使特高压运行方式更具灵活性和多样性;特高压直流采用"三取二"保护原理和冗余的增强型时分多路复用(eTDM)总线,并较好地解决了主机死机的问题,整体可靠性更高。     

特高压直流控制保护系统综述

特高压换流站控制保护系统的分层结构采用分层分布式配置原则,两个极和每一极的每个换流单元的控制设备配置完全独立,并从I/O采样单元、传送数据总线、主设备到控制出口按完全双重化原则配置。直流控制系统的控制层根据特高压直流系统阀组串联的特点,分为双极控制层、极控制层、换流器控制层。特高压直流保护每一个设备或保护区都至少配置3套以上的独立保护,每套独立的保护均为性能完善的保护,使用独立的数据采集单元、通道和电源,分别组屏安装。文章对特高压直流控制保护系统进行了综述,从特高压直流控制保护系统的结构分层开始,介绍了特高压直流控制保护系统的控制与保护功能配置。     

网侧分层接入500kV/1000kV交流电网的特高压直流系统控制保护方案

受端分层接入500 kV/1000 kV不同电压等级交流电网的特高压直流接线方式在世界上属于首创,其控制保护没有可借鉴的经验。系统研究了该种接线方式的直流控制保护系统方案。分析了特高压直流受端网侧分层接入500 kV/1000 kV交流系统接线方式对直流控制保护的特殊要求,提出了网侧分层接入特高压直流控制保护系统的分层结构和功能配置方案,分析了功率正送和功率反送运行方式下直流控制策略的差异,提出了适用于正、反送运行方式的直流控制策略。对分层接入控制系统的关键功能,如阀组间电压平衡控制、分接头控制、无功控制、功率转移及分配等功能进行了分析和研究,提出了各功能的原理及实现方法。提出了受端分层接入直流工程直流保护的分区和功能配置,以及与常规特高压直流工程的差异。最后对直流场测点配置进行了分析。研究成果已应用于在建的分层接入特高压直流工程。     

基于HCM5000的混合级联直流输电仿真系统实现与应用

文中介绍了基于许继新一代HCM5000控制保护平台的技术特点与特高压混合级联直流输电系统的基本结构。以特高压混合级联直流输电系统为对象,搭建了基于HCM5000装置的控制保护RTDS仿真平台,阐述了基于HCM5000的特高压混合级联直流输电系统仿真平台从I/O接口及内环逻辑实现方式两个方面进行的改进措施,并对仿真平台的系统架构与配置方案进行了说明。最后,通过将试验结果与国家标准进行对比,验证了仿真结果满足标准要求。结果表明,基于HCM5000的特高压混合级联直流输电控制保护系统仿真平台可以为特高压混合级联直流输电系统的运行特性及控制保护策略研究提供参考依据。     

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。     

特高压直流输电系统物理动态仿真

为了满足±800 kV特高压直流输电控制保护设备测试及技术研究的需要,南瑞继保公司基于向家坝—上海 ±800 kV特高压直流输电系统电气参数搭建了特高压直流输电系统物理动态模拟仿真模型。该动态模拟系统不仅能够模拟特高压直流输电正常情况下的各种运行工况,还可以模拟换流变压器、换流阀、交直流滤波器、直流线路、交流系统等设备的故障。文中所述的闭环特高压直流输电仿真系统已成功应用于向上±800 kV特高压直流输电工程控制保护设备的出厂测试及国内特高压直流输电工程相关的多项关键科研项目,为特高压直流输电系统的建设和运行提供了有力的技术支持。     

考虑惯性响应的特高压直流频率协调控制

针对特高压直流送端电网大规模新能源接入带来的频率稳定问题,在直流频率下垂控制的基础上,进一步引入直流虚拟惯量控制,实现了特高压直流惯性响应和一次调频的协调控制。同时,基于直流并网系统的频率响应简化模型,分析了特高压直流参与系统频率控制的机理及对受端系统频率特性的影响;类比传统同步发电机组的惯性响应和一次调频原理,提出了特高压直流频率协调控制的参数整定方法;基于系统的根轨迹,分析了直流频率协调控制参数对送端系统稳定性的影响;基于特高压直流系统的频率控制原理,分析了特高压直流参与系统频率控制的限制因素。然后,基于包含实际特高压直流控制保护系统的RTDS闭环实时仿真系统,对特高压直流在不同频率控制策略、不同控制参数及不同工况下的频率特性进行验证分析。仿真结果表明,相比传统的直流频率下垂控制,特高压直流频率协调控制有效增加了送端交流系统的惯性,改善了系统频率的变化速率和变化幅度,提高了直流系统的频率调节能力。该研究结果为直流频率协调控制在实际特高压直流工程的应用提供了参考和指导。     

基于深度学习的特高压直流控制保护系统可视化技术

特高压直流控制保护系统是特高压直流输电工程的“大脑”,控制保护系统设备采用分层分布式结构,不同层次、同一层次不同区域的装置之间均通过电缆、光纤进行大量的信号交换,构成了一套庞大而复杂的系统。此外,特高压直流控制保护系统设备的连接关系和信号交换等信息分散在不同载体上,信息检索工作量巨大。这些都使得特高压直流控制保护系统的运维检修难度大大增加。针对这些问题,提出基于深度学习的特高压直流控制保护系统图纸识别和可视化技术方案,采用自定义的控制保护系统图纸模型格式,将基于候选区域的快速卷积神经网络Faster R-CNN和光学字符识别Tesseract-OCR引擎结合,识别控制保护系统图纸中的信息并自动完成图纸建模,将模型存入数据库中,依托数据库便捷的查询方式,直观地展示控制保护系统的原理,提高数据检索效率。     

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.     

基于RTDS和实际控制系统的±800kV直流输电系统仿真

电力系统仿真是研究电力系统特征和电力控制技术的主要手段。为深入研究特高压直流输电技术和特高压交直流混联系统的特性。基于实时数字仿真器RTDS和南瑞继保自主研发制造的世界上首台±800kV直流控制保护样机搭建了±800kV直流输电系统的闭环仿真系统模型。由于能够在任何工况下准备模拟直流输电系统行为的仿真方法只有电磁暂态仿真，所建基于RTDS的仿真模型较之机电暂态仿真模型能够提供更深刻和准确的仿真结果；由于考虑了实际UHVDC控制与保护设备的控制作用，仿真将更能反映实际交直流系统的动态特性和更具备实际工程的参考价值。基于南方电网云广特高压直流输电系统的“孤岛运行”方式参数的仿真分析进行了必要的说明，阐明了所搭建的闭环特高压直流仿真系统可用于研究特高压直流控制保护技术和全面分析特高压直流输电系统的特征。     

天中直流控制保护系统模拟量自检逻辑分析

天中直流是第一条采用国产化直流控制保护技术路线的特高压直流输电系统,直流控制保护系统的运行可靠性对天中直流的安全稳定运行至关重要。模拟量是直流控制保护系统的源头,模拟量的准确性直接决定着控制和保护逻辑执行的正确性,影响着直流输电系统的运行可靠性。以天中直流中州换流站为例,详细分析了直流控制保护系统模拟量的自检逻辑,以期对后续特高压直流输电工程设计、建设和运维工作提供一定的参考依据。首先介绍了中州换流站直流控制保护系统模拟量的配置情况;接着分别对直流控制和直流保护用模拟量的自检逻辑进行了详细分析;然后根据工程调试存在的问题,指出了现有模拟量自检逻辑存在的不足之处;最后提出了进一步完善模拟量自检逻辑的建议和意见。     

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。     

送端弱系统对特高压直流工程调试和运行的影响

特高压直流系统输送容量大、无功消耗大、控制复杂,而弱送端系统网架和电源构成简单,直流故障或扰动给电网运行控制带来诸多问题,分析特高压直流工程弱送端系统在电网安全稳定运行、直流启动与功率升降、过电压、机网协调等方面诸多问题,给出了相应的控制策略,并结合复奉特高压直流工程系统调试情况提出了弱送端系统特高压直流工程调试项目优化、电网运行方式和稳定控制措施、电压/无功控制、直流线路保护配置等方面需注意的问题及相应控制措施,同时分析了在特高压直流工程弱送端系统运行时的一些其他现象,文中结论对特高压直流工程规划、建设和运行具有一定的指导意义。     

特高压多端混合直流闭环实时仿真研究

特高压多端混合直流输电技术在满足更远距离、更大容量可再生能源输送方面提供了一种更灵活的输电方式。本文以送端采用常规特高压直流(ultra-high voltage direct current,UHVDC)、受端采用双阀组混合换流阀串联结构所构成的特高压混合三端直流输电系统为例,搭建了双极特高压混合三端直流输电系统的RT-LAB实时仿真模型,实现了与直流控制保护装置的闭环接入,测试结果验证了闭环实时仿真模型与控制保护策略的有效性。该平台可方便地实现特高压混合三端直流输电控制保护系统功能和动态性能的验证,为特高压多端混合直流输电系统的应用提供技术支撑。     

特高压直流控制保护系统调试异常的分析及处理

特高压直流调试是特高压直流投入正常运行前至关重要的环节。对溪洛渡—浙西±800 k V特高压直流输电工程调试过程中出现的控制保护系统异常进行了分析,提出直流低电压闭锁逻辑设置不当是控制保护系统切换不成功最终导致直流闭锁的根本原因。采取异常处理措施,发出脉冲信号将触发角的输出置零,并同时降低其优先级,以保证控制系统可以正常切换。加入整改措施后,控制保护系统能够正常切换,试验结果正确。     

特高压直流控制保护系统参数对零功率试验影响分析

零功率试验与阀组正常解锁在控制保护特性方面有着很大的区别,直流控制保护系统正常情况下所设置的参数有可能导致零功率试验失败。对云广特高压直流控制保护系统配置进行了介绍,并对控制保护系统影响零功率试验的因素进行了详细分析。为保障零功率试验顺利开展,云广特高压直流工程进行零功率试验时,对控制保护系统的参数设置做了部分修改,文中对所修改的内容进行了详细说明。实例分析表明,云广特高压直流输电工程所采用的方法有效保证了零功率试验的顺利开展。     

云广±800kV直流输电工程系统试验(英文)

直流输电工程的非现场和现场系统试验是非常复杂的技术工作,对于世界上第一个±800kV直流输电工程尤其如此。云广直流输电工程输送容量5000MW,额定直流电压±800kV。该工程两端换流站均为双极配置,每极采用双12脉冲阀组串联结构。文章介绍了云广特高压直流输电工程的系统试验,包括非现场系统试验,即控制保护系统功能试验和动态性能试验,以及现场调试系统试验,给出了试验的目的、范围、试验过程和试验结果;讨论了实时数字仿真系统在非现场系统试验中的应用;分析了该工程非现场系统试验和现场系统试验之间的内在关系。     

云广特高压直流输电工程穗东站交流滤波器电阻基波过流保护误动作分析

笔者分析了云广特高压直流输电工程穗东站直流系统调试期间一次保护误动作致使双极停运的事故。根据保护装置录波和独立录波器录波,通过比较、分析不同录波方式、相同算法得到的波形,指出保护装置采样频率混频引起交流滤波器电阻基波过流保护误动作是这次事故的主要原因。提出的两种解决措施,有助于增强特高压直流系统的安全稳定性,并通过实时数字仿真(RTDS)试验和现场运行验证了其有效性。