交流故障下永富直流换流器差动保护误动风险分析

永富直流的逆变站(广西侧)交流系统稍弱于云南侧,因此当其逆变侧交流系统故障时,极易引起直流系统换相失败,甚至连续换相失败。永富直流继续沿用了延时3 s的100 Hz保护,因此急需对交流系统故障下直流系统保护是否存在误动风险进行分析预判。以永富直流系统仿真模型和现场采用的阀组保护逻辑为基础,仿真分析了逆变侧交流系统不同故障类型、不同故障相角及直流不同运行方式下,现行阀组保护的动作特性并统计了其动作概率,并基于此给出了换流器差动保护误动的风险概率。分析表明:逆变侧交流系统发生单相接地、两相接地以及三相故障时,阀组差动存在误动的风险,而桥差保护不会误动;逆变侧交流系统发生单相接地故障时,直流系统不同的运行方式下阀差保护均有误动的风险,而桥差保护不会误动。因此提出了采用交流故障特征量来闭锁阀差保护以及采用延时来保证保护的选择性的改进策略,其有效性得到了仿真实验验证。     

直流融冰运行模式下直流故障对交流保护的影响

主要研究±500 kV高肇直流通过修改直流极控、直流站控和HMI软件,新增直流背靠背运行融冰模式,当直流系统出现单极闭锁时,直流控制保护系统双极保护联动闭锁,对交流系统的影响。通过对实际高肇直流控制保护系统新增融冰模式后进行RTDS仿真试验,同时对试验所得交流系统电压、电流数据进行变化量方向判别。试验及数据仿真计算表明,直流系统背靠背运行于融冰模式,出现单极故障时,双极保护联动闭锁对交流系统交流保护不产生误动现象。     

直流融冰运行模式下直流故障对交流保护的影响

主要研究±500 kV高肇直流通过修改直流极控、直流站控和HMI软件,新增直流背靠背运行融冰模式,当直流系统出现单极闭锁时,直流控制保护系统双极保护联动闭锁,对交流系统的影响.通过对实际高肇直流控制保护系统新增融冰模式后进行RTDS仿真试验,同时对试验所得交流系统电压、电流数据进行变化量方向判别.试验及数据仿真计算表明,直流系统背靠背运行于融冰模式,出现单极故障时,双极保护联动闭锁对交流系统交流保护不产生误动现象.     

直流扰动对交流继电保护动态行为的影响

针对直流系统对交流继电保护所带来的新扰动,分析了直流系统扰动在交流电网中传递的机理。在数字实时仿真系统(RTDS)上,以南方电网某直流系统为原型搭建了一次系统模型,通过接入实际保护装置,构成闭环的交直流混合仿真系统,分析了交流继电保护在直流系统3类扰动工况下的动态行为。结果表明,直流正常运行工况变化对交流保护的影响较小,不足以引起交流保护的误动。而在直流扰动及异常工况这类扰动中,以换相失败对交流保护的影响最为严重。换相失败时引起的快速功率倒向导致变化量方向元件及负序方向元件有误动的可能,并增大了零序过流保护的保护范围。在直流系统故障时,直流控制保护系统在故障后的快速响应比直流故障本身对交流保护的冲击更大,以双极闭锁最为严重,这会给交流保护带来一系列不良影响。所得结果为全面评估交直流混联系统中的交流继电保护提供了依据。     

特高压混合直流工程LCC换流阀短路保护优化研究

首先基于昆柳龙直流工程与云广直流工程控制保护系统RTDS仿真实验数据,通过对比分析阀区故障时的故障特征及换流阀短路保护的动作特性,发现传统LCC换流阀短路保护判据在特高压混合直流系统中存在误动的风险。根据特高压混合直流系统与常规直流输电系统在系统结构和运行特性上的不同,分析出传统LCC换流阀短路保护判据直接应用于特高压混合直流系统时存在的缺陷。针对这一缺陷,改进了LCC换流阀短路保护判据,并通过仿真分析验证了新判据的有效性,为特高压混合直流输电工程的送端常直阀短路保护提高了有效的解决方案。     

特高压直流接入对华东受端交流系统稳定性影响的研究

在建立特高压直流输电准稳态模型的基础上,研究了向家坝-南汇±800 kV特高压直流接入对华东交流受端系统的稳定性可能产生的各种影响,包括特高压直流故障对交流系统稳定性的影响,基于调速器潮流的特高压直流故障后交流系统潮流转移特性,交直流交互作用机理分析以及对华东电网稳定性的影响,并基于短路容量动态等值法提出了交流系统故障诱发直流系统闭锁的关键性因素.     

换流器保护在交流故障下的出口时序特性分析

当交流故障的故障条件不同时,换流器保护的出口结果和出口时间均具有不确定性,针对该问题展开系统的研究。梳理了换流器区故障和换流器保护的类型,并基于实际特高压直流工程的RTDS实验结果分析了交流故障下可能动作的换流器保护及其动作机理。详细分析了换流器保护的故障后电气特征离散性和计时原理,指出这是导致换流器保护动作时间不确定的两个原因。进一步深入对比了交流故障下存在出口时序离散性的3种换流器保护的动作逻辑,并结合上述特高压直流工程的RTDS实验结果分析了不同故障条件下这3种保护的出口时序特性。分析结果表明,这些保护延时定值极为接近,而且可能相互闭锁,不同故障条件下三者的出口时序关系决定了不同的动作结果。     

交流系统强度对直流系统稳定运行状态和故障恢复特性影响的研究

随着交流特高压电网的相继建设,交流系统的强弱将发生改变。交流系统强弱会对直流输电系统的稳定运行状态和故障恢复特性产生影响,也关系到直流输电系统的控制保护策略和参数是否需要调整。通过对溪浙特高压工程的RTDS仿真模型进行试验分析,研究了各种短路比组合与直流系统最大稳定运行功率的关系,提出了直流系统能够额定功能稳定运行的临界短路比的概念及溪浙工程的具体数值;分析了直流系统额定功率稳定运行工况下的扰动试验,提出了直流系统能够自动恢复的稳态短路比的概念及溪浙工程的具体数值;研究了不同稳态短路比工况下典型的交流系统故障对直流输电系统故障恢复特性影响的规律,对实际工程的相关设计提供了有益的参考。     

87DCM直流保护针对交流场刀闸操作干扰防误措施RTDS仿真分析

贵广二回直流输电工程在试运行过程中相继两次出现了拉合交流场隔离刀闸引起直流差动保护87DCM误动导致直流闭锁的事故,在对现场记录的暂态故障录波（TFR）和顺序事件记录（SER）进行分析的基础上,利用实时仿真系统RTDS分别采用连接直流实际控制保护系统进行故障回放和搭建全数字保护逻辑两种方式对上述事故进行重演分析,验证了保护误动的原因,并检验了新的保护程序的防误动能力和真实故障下的正确动作能力。     

交直流互联电网暂态功率倒向及对继电保护的影响

由于交直流系统的相互作用，在交流输电系统中出现暂态功率倒向并导致纵联方向保护误动事件的实例已经出现。基于国际大电网会议（CIGRE）直流输电标准测试系统，研究当逆变侧交流系统故障时，直流输电系统的响应特性及交流输电系统的故障电气特征。分析了交直流互联电网环境下，在交流系统故障的暂态过程中暂态功率倒向的机理、交流故障特征量的变化及对继电保护的影响，并提出了可采取的技术措施。     

特高压交直流建设时序优化评估指标体系

为全面衡量整个建设期内特高压交直流工程不同时序方案的合理性并比较优劣性,建立包含经济、技术、安全稳定及社会环境等因素的评估指标体系。结合特高压交直流电网发展的特点,提出采用输电阻塞费用、结构均衡度、社会环境影响等指标,与静态安全性等常规输电网规划评估指标共同组成综合评估指标体系,用以反映不同时序方案对清洁能源接入的适应性、网络结构的均衡性和节能减排效果等。     

特高压交直流输电系统可靠性分析

根据1 000 kV/800 kV交/直流输电系统结构建立基于确定性指标的输电系统串并联可靠性模型,提出评估方法,以相关的元器件和子系统实际运行可靠性指标评估两种输电系统可靠性,比较分析两种输电系统可靠性的特点,讨论两种输电系统强迫停运对电网运行稳定性的影响以及保持电网运行稳定措施的经济性。分析结果表明:1 000 kV大容量远距离交流输电系统的可靠性明显高于800 kV直流输电系统;1 000 kV双回路交流输电系统,800 kV直流输电系统按实际可利用功率运行,"单极闭锁联动调制"稳定控制可显著提高电力系统稳定性。     

特高压交直流输电系统技术经济分析

提出了1 000 k V交流输电系统提高输电能力,降低成本的参数优化模型,分析了1 000 k V与±800 k V输电系统技术经济性,以中国示范工程数据为基础估算了它们的建设成本,提出了改进的年运行成本法和稳定性成本法并用于1 000 k V与±800 k V输电系统技术经济评估。1 000 k V和±800 k V输电系统,输电距离1 500±2 000 km,按静态(热)稳定输送功率,单位输电建设成本处于相同水平;1 000 k V输电系统的年运行成本明显低于±800 k V输电系统。1 000 k V输电系统暂态稳定输送功率的单位输电建设成本也明显低于±800 k V输电系统。1000 k V输电系统经济性优于±800 k V输电系统。     

特高压交流系统变压器继电保护配置与整定

结合目前国内已经投运的特高压输电工程,对特高压变压器特点、励磁涌流识别方案、主变及调压补偿变的继电保护配置以及整定进行研究,提出特高压变压器各套保护的主保护与后备保护的具体配置方案。界定各差动保护的功能及保护范围,保证保护方案能可靠动作,并给出各差动保护之间的配合整定建议。同时对典型故障进行动模试验,论证保护方案的可行性。本方案已在华东地区1 000 kV变压器保护中获得应用,可以为其他特高压交流工程中变压器继电保护的设计提供参考依据。     

特高压交直流耦合电网主变充电对特高压直流运行影响研究

随着特高压交直流工程大规模建设和交直流耦合程度的加深,多直流馈入受端电网主变充电对直流输电及受端电网运行具有一定影响。根据规划2017年淮沪特高压交流南半环重要枢纽苏州站将投运,为了研究特高压交流苏州站启动调试期间充电对锦苏直流运行的影响,在RTDS中搭建了锦苏直流和淮沪特高压交流及周边等值交流电网,采用与锦苏直流输电工程在控制保护功能和故障下的暂态响应等方面特性一致的特高压直流控保真型装置与RTDS构成闭环仿真平台,对锦苏直流近区空充主变以及特高压交流主变后锦苏直流运行情况进行了仿真分析。结果表明,锦苏直流近区主变充电会导致锦苏直流周期性换相失败并闭锁,但是苏州特高压交流主变空充对特高压直流运行无明显影响,所得结论对淮沪特高压交流工程启动调试具有重要参考意义。     

特高压直流换流站保护装置调试要点浅析

电力在国民经济发展中起到了重要的作用,近几年来随着高电压等级的直流输电项目陆续建成通电,高压直流输电已经越来越被人们所关注。高压直流换流站是高压直流输电项目的重要组成部分,承担着重要枢纽作用。保护装置对整个换流站的安全稳定运行至关重要,调试时要确保保护装置安全稳定运行,对保护装置调试中需要注意的问题进行了归纳总结,并对出现的问题提出了解决方法,可供高压直流换流站保护装置调试参考。     

图像识别在特高压换流阀元件故障在线监测系统的应用

针对特高压换流阀元件众多、实时监测困难的问题,提出了一种基于图像识别技术的换流阀元件状态在线监测方法。介绍了图像数据提取及预处理的方法,分析了晶闸管门极线脱落及螺母力矩线偏移的图像特征,实现了晶闸管门极线脱落、螺母位移等故障的智能检测。基于图像识别及故障特征提取方法,设计了一套换流阀元件状态在线监测样机,详细介绍了样机的软件和硬件设计方法。在特高压直流输电阀塔上搭建试验环境,对图像分析和故障特征提取的方法进行测试,试验结果表明,所提出的图像分析和故障特征提取方法可有效识别换流阀元件的异常工况,对换流阀元件运行异常提前预警。     

图像识别在特高压换流阀元件故障在线监测系统的应用

针对特高压换流阀元件众多、实时监测困难的问题,提出了一种基于图像识别技术的换流阀元件状态在线监测方法。介绍了图像数据提取及预处理的方法,分析了晶闸管门极线脱落及螺母力矩线偏移的图像特征,实现了晶闸管门极线脱落、螺母位移等故障的智能检测。基于图像识别及故障特征提取方法,设计了一套换流阀元件状态在线监测样机,详细介绍了样机的软件和硬件设计方法。在特高压直流输电阀塔上搭建试验环境,对图像分析和故障特征提取的方法进行测试,试验结果表明,所提出的图像分析和故障特征提取方法可有效识别换流阀元件的异常工况,对换流阀元件运行异常提前预警。     

特高压交直流电网数模混合实时仿真系统

国家电网仿真中心数模混合仿真实验室建立了特高压交直流电网数模混合实时仿真系统,模拟特高压交直流跨区大电网.实时仿真系统选用Linux操作系统,采用Hypersim全数字实时仿真软件,通过信号接口和功率接口实现了全数字仿真程序与一次直流物理仿真装置和二次控制保护装置的互联,基于SGI超级计算机实现了大规模交直流电网的数模...     

特高压直流输电工程直流滤波器故障仿真

为了确定特高压直流输电工程中直流滤波器各设备的暂态定值,需要对直流滤波器的故障工况进行研究。根据工程经验,在暂态定值研究中需要考虑的故障工况包括直流滤波器高压端(或直流极线)对地短路和直流极线上侵入操作波。通过在仿真程序中建立直流滤波器的故障模型,并充分考虑不同的对地故障距离对直流滤波器各设备的影响,从中选出各设备最苛刻的应力。文中通过对三调谐滤波器的故障仿真对该方法做了进一步说明。仿真结果显示,该研究方法对确定直流滤波器暂态定值具有决定性作用。