特高压直流控制系统与阀控系统的接口及试验

换流阀阀控设备是直流输电二次系统中的核心元件,是连接换流阀与直流控制系统的接口设备,是实现对换流阀进行控制和保护的重要环节。依托哈郑工程,详细介绍了特高压直流控制系统与换流阀阀控系统的总体结构、直流控制系统与技术路线不同的换流阀阀控系统的接口形式和接口信号。针对哈郑工程阀控系统接口具有较大的差异性和复杂性等特点,设计了完备的阀控接口试验方案。基于阀控接口试验以及在试验过程中遇到的问题,提出了直流控制系统和阀控系统接口的优化改进建议,以降低后续工程中阀控系统接口的复杂性,便于阀控设备的标准化运行和维护。     

柔性直流换流阀控制系统架构与通信安全性设计

柔性直流输电技术在国内国际上应用越来越广泛,柔性直流输电系统的规模和容量逐步提高。文中针对柔性直流输电控制系统,论述了控制系统各层级的功能,详细阐述了换流阀控制系统复杂的硬件架构和功能。针对阀控系统安全稳定运行问题,论述了阀控设备在功能架构、冗余备份、故障监视等方面的安全性设计方案。考虑到阀控系统复杂的硬件配置,重点研究了阀控设备内部的通讯问题;在阀控设备多层级间、多CPU间,除配置有实现上下级间数据信息交互的基本通讯链路之外,增设专用的通讯校验监视通道,实时监视通讯内容的正确性;将阀控内部的关键通讯故障问题与阀控设备故障相关联,避免因通讯故障导致更加严重的故障发生,为柔性直流换流阀安全可靠运行提供了保障。     

一种柔性直流输电阀控测试系统设计与实现

设计了一种模块化多电平柔性直流输电阀控测试系统,包括极控模拟装置、换流站主电路信号发生装置、换流阀子模块模拟装置和监控后台等。该测试系统可以在不使用极控系统和换流阀本体的条件下,完成对模块化多电平柔性直流输电阀控系统的基本功能测试,包括子模块电容电压的读取和状态监视、均压控制、阀控对子模块故障处理逻辑、阀控自身故障处理逻辑、系统电压电流的采集等。仅需调整子模块模拟装置的接口数量,即可满足不同容量和电压等级的柔性直流输电阀控系统测试需要。对MVCE 300型柔性直流输电阀控系统进行了实际测试,测试结果表明,该测试系统可以满足柔性直流输电阀控设备厂内调试的需要。     

一种柔直换流阀及阀控运行状态智能监测方法

设计了一套智能监测分析系统,用于采集柔性直流换流阀及阀控系统的运行状态数据,并对采集到的数据进行缓存、故障特征提取、特征分析处理,并具备人机交互功能。通过数据采集及处理、分析,该系统能将柔性直流换流阀及阀控的运行状态以图形的方式呈现,突出展示故障点,进而达到提升换流阀及阀控运行状态的智能化监测水平的目的。同时,将故障分析的评估方法量化,有利于更好地观察换流阀及阀控运行状态。此分析系统已完成软硬件设计,并在渝鄂直流背靠背工程上进行了测试验证。测试结果表明,该系统可实现对柔性直流输电换流阀及阀控系统运行参数的在线监测和智能分析,为换流阀可靠运行提供了一种有效的监测手段。     

特高压直流输电阀控动模试验系统设计

针对近年国内特高压直流输电工程中换流阀控制设备的实际运行工况,设计了一套完整的特高压直流输电工程阀控动模试验系统,整个试验系统包括整流侧换流阀、整流侧阀控(valve control equipment,VCE)、逆变侧换流阀、逆变侧VCE、控制与监视后台系统.该试验系统直接采用工程用晶闸管来搭建微型换流阀,相比实际工程用换流阀,减少了每个单阀的晶闸管数量,其他换流阀设计参数与实际工程相同,相较于采用实时数字仿真(real-time digital simulator,RTDS)系统模拟换流阀参数的方式,更有利于换流阀及输电线路参数的精确获取与处理,对阀控功能的验证更加有效.最后对许继集团研制的VCE800阀控系统进行了试验,验证结果表明该阀控动模试验系统可以满足特高压直流工程阀控设备联调需要.     

厦门±320kV/1000MW柔性直流输电换流阀及阀控制保护系统设计和工程应用

目前,世界上电压等级最高、输送容量最大的厦门±320 k V/1 000 MW柔性直流输电科技示范工程正式投运,标志着我国全面掌握高压大容量柔性直流输电关键技术和工程实施能力,实现柔性直流输电技术的国际引领。柔性直流输电是继交流输电、常规直流输电之后的新一代输电技术,在控制传输电能的同时可独立调节无功功率,柔性直流换流阀及阀控制保护系统是实现这一技术的核心设备。主要介绍厦门±320 k V/1 000 MW柔性直流输电工程中所采用的M2000型柔性直流换流阀及阀控制保护系统的设计与工程应用,证明换流阀及阀控系统设计的合理性和可靠性。     

提高柔性直流输电换流阀阀控系统性能的方法研究

欧美地区柔性直流输电技术已经逐步成熟,我国已经有几条示范工程投入运行,处于快速发展阶段。随着国内柔性直流输电工程电压等级和容量的快速提升,对换流阀阀控系统的性能也提出了更高要求。本文从减小控制器控制周期、采用高速总线VPX、配置专家诊断系统等方面,提出了提升柔直换流阀阀控系统性能的方法。     

基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统设计

换流阀是柔性高压直流输电工程中完成电能变换的核心模块,其运行可靠性直接关系到整个直流输电系统的稳定性,因此需对换流器阀进行严格的型式试验.运行试验是型式试验的重要一环,主要检测换流阀对电流、电压和温度应力的耐受情况.依据模块化多电平换流器(MMC)型电压源换流阀实际工程运行工况,采用等效试验的方法,设计了一种基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统,可对换流阀的稳态工况和暂态工况进行模拟,进而实现对换流器阀的导通、关断和有关电流特性的检验.详细介绍了基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统的主回路和控制系统设计,并以实际工程换流阀组件为试验对象,验证了所设计的基于MMC柔性直流输电换流阀试验系统的正确性和实用性.     

高压直流输电换流阀组低压加压现场试验方法

换流阀是直流输电系统中实现交、直流转换的核心设备,而阀控系统是换流阀点火控制系统的快速远程终端,换流阀组低压加压试验是对换流器控制保护系统进行的整组模拟试验。本文结合金中直流输电工程±500 kV金官换流站,针对换流阀的技术特点以及控制保护系统、阀基电子设备的功能,就换流阀组低压加压试验的内容方法进行阐述。试验结果表明,该方法对于新建高压直流工程具有重要的适用价值。     

柔性直流换流阀监视系统关键技术及工程化应用

随着对柔性直流输电工程换流阀及阀控设备可靠性要求的提升,为了更加全面、直观、及时地监视换流阀及阀控设备运行状态,提高换流阀运行安全性,柔性直流换流阀监视系统的作用愈加重要。结合实际工程项目需求,兼顾现场分系统调试、换流阀检修、正常运行维护等不同使用场景,研发了双网双冗余架构的柔性直流换流阀监视系统。采用页面自动布局和参数自动匹配技术并且加以优化,采用“内存＋文件”相结合的数据缓存机制有效解决海量数据量的处理。该系统具备海量数据高速处理、遥信遥测报文显示存储、高频采样故障录波及波形处理功能,能够以微秒级精度实时记录事件,同时具备远程控制、换流阀及阀控设备状态和关键参数的修改功能。该系统已成功应用于张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程,其性能完全满足该工程柔性直流换流阀和阀控设备状态在线监视以及系统调试等需求。     

±500kV高压直流换流站阀控技术对比分析

通过对国外换流阀生产厂家ABB、Siemens、ALSTOM三家公司换流阀及其阀控系统的硬件结构、软件功能以及阀控与直流控制保护系统的接口进行了阐述,对直流输电设备国产化后不同技术路线的直流控制保护系统与阀控系统的接口进行了说明,结合换流站运行经验和目前阀控系统存在的缺陷与隐患以及直流设备运行过程中的几次重大事件,提出改进建议,为规范国内直流控保与阀控系统通讯接口提供参考依据。     

±660 kV直流输电工程阀控系统设计与实现

阀控系统作为直流输电控制保护系统与换流阀之间的接口设备,对直流系统的稳定可靠运行起着重要作用.因此提高阀控系统的可靠性是设计阀控系统时要达到的首要目标.在介绍H400换流阀阀控系统组成结构和基本功能的基础上,详细介绍了H400换流阀阀控系统特有的高可靠性串行通信方式,并阐述了此种串行通信方式的实现方式和特点.这种通信方式已在宁东-山东±660 kV直流输电工程中成功应用,并取得了良好的效果.     

柔性直流换流阀

正柔性直流换流阀是柔性直流输电系统的核心设备。采用半桥式子模块的模块化多电平VSC结构,使用空气绝缘、水冷却的户内自立式换流阀塔,实现交流与直流的灵活转换。采用IGBT作为换流元件,成套装备由子模块、阀段、阀塔和高速阀控系统构成。     

±500 kV柔性直流换流阀冷却系统方案设计

张北柔性直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程.以张北柔性直流±500 kV延庆换流站为研究对象,详细论述了±500 kV柔性直流换流阀冷却系统的工艺流程、主要技术参数和设备特点,介绍了阀冷控制保护系统的结构、与站控接口特性及控制策略等,形成了±500 kV柔性直流换流阀冷却系统的整体方案,对同类工程的方案设计提出了完整的设计思路和方法,为我国柔性直流阀冷却技术发展及工程应用提供了有力支撑.     

海上风电柔性直流送出换流站MMC换流阀损耗研究

海上风电柔性直流送出是目前柔性直流输电领域的研究热点,损耗是柔性直流换流站的一个重要技术指标,关系着柔性直流系统的输电效率和换流阀的设计。针对输电容量为1000 MW的海上风电柔性直流送出换流站MMC换流阀损耗特性,研究了换流阀损耗的计算方法和关键计算参数的获取方法,计算得到了换流阀损耗的组成和±320 kV/1000 MW海上风电柔性直流送出工程送/受端换流站换流阀的损耗率。同时,研究了联接变压器阀侧三次谐波注入、换流器调制比和直流极线电压对换流阀损耗率的影响,结果表明:在联接变压器阀侧注入三次谐波和增大换流器调制比可减小换流阀损耗率;在相同输送容量的前提下,增大直流极线电压可减小换流阀损耗率。     

基于RTLAB的柔直阀控系统全接入测试方法研究

随着柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current, VSC-HVDC)技术的应用与发展,对柔直阀控系统的可靠性测试要求不断提高,现有测试系统无法同时满足阀控系统全规模接入、全功能测试、精准建模的需求。针对已有测试系统的不足,基于RTLAB平台进行精准建模,并设计高性能、灵活配置的接口装置,搭建了阀控全接入测试系统,提出了阀控系统关键测试项目及测试方法。该测试系统及测试方法已应用于张北柔性直流输电工程北京换流站阀控系统的出厂测试中,通过测试的阀控系统在工程现场运行稳定可靠。     

舟山多端柔性直流输电系统换流阀技术

首先对舟山多端柔性直流输电系统中模块化多电平换流器换流阀的工作原理、组成结构、技术特点等进行了介绍,对多端柔性直流系统换流阀控制和保护特性进行了归纳总结,给出了舟山多端柔性直流换流阀运行监视与故障处理的流程。最后,针对换流器加装阻尼模块后运行过程中发现的问题给出了解决方法,大大提升了舟山多端柔性直流系统运行的可靠性。     

柔性直流输电换流阀运行状态在线监测系统设计

设计了一套柔性直流输电换流阀运行状态在线监测系统,通过对换流阀子模块的电容电压、IGBT开关频率、温度以及阀冷、阀控等运行参数的在线监测,实时分析并预测换流阀的运行状态。提出了一种基于专家数据库的故障预测方法,可根据在线监测到的换流阀运行参数来提前预测其异常发展趋势,有利于故障的及早发现和预防。完成了在线监测系统的软硬件设计,并搭建了小容量的柔性直流输电物理动模试验平台进行了测试验证,测试结果表明,该系统可实现对柔性直流输电换流阀运行参数的在线监测和分析,为换流阀可靠运行提供了一种有效的监测手段。     

基于MMC的柔性直流输电换流阀型式试验方案

为了保证柔性直流输电工程的可靠运行,在投入运行之前必须通过一系列试验来考察换流阀的安全可靠性,这就需要制定一套科学全面的型式试验方案来验证考核换流阀设计的正确性.针对模块化多电平换流阀(modular multilevelconverrter,MMC)的结构和工作原理,参考相关标准,以南澳多端柔性直流输电工程为例,研究提出了详细的MMC的型式试验方案,该方案能够较全面地验证基于MMC拓扑结构的换流阀及其相关电路设计的正确性.     

±800kV云广直流换流阀及阀控系统结构及原理分析

阀控系统主要起着触发并监视可控硅元件的作用,是直流输电系统的核心技术。通过对±800kV云广直流工程中换流阀及阀控系统的结构及原理的阐述,并与常规的±500kV直流输电系统作比较,为特高压直流工程换流阀及阀控系统的运行、维护、设计、改造提供指导和参考。