换流器直流差动保护动作特性分析与优化

换流器的故障特征呈现时空复杂性,亟需对直流差动保护的故障响应范围和动作特性展开系统的梳理和评估。分析了直流差动保护的保护范围与功能定位,明确了其存在的选择性问题,即保护范围超出直流系统而延伸至交流系统。以某实际高压直流输电工程的模型参数为背景,详细分析了直流差动保护在不同故障下的动作特性,解析分析了保护特征量的边界,且进一步考虑了直流控制对保护动作特性的影响。分析了提升直流差动保护动作选择性的策略,并构造了引入换流器交流侧电气量的辅助判据,从原理上解决直流差动保护的选择性问题,实际高压直流输电工程的仿真算例验证了该辅助判据的有效性。     

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。     

一起换流站直流避雷器击穿的原因分析

针对银川东换流站直流滤波器避雷器击穿故障,根据实测数据与仿真结果对差动保护动作过程进行分析,找出故障原因。分析结果表明:直流滤波器高压避雷器不能满足技术协议对最小特性的要求是造成故障的主要原因;应结合实际使用的保护策略确定直流输电工程设备的绝缘水平,并将其控制在合理的范围内。     

葛洲坝换流站直流开路试验故障原因分析

2008年9月28日葛洲坝换流站在进行极I直流系统站内开路试验时,开路试验电压差保护动作.文中在简要介绍高压直流输电系统开路试验原理和保护配置的基础上,结合葛洲坝-南桥高压直流输电工程的实际,对此次开路试验故障原因进行了全面分析.分析表明,当高压直流输电系统中的控制保护系统设备故障时将引起相关信号(信息)的采集、传输错误,严重时将可能导致直流系统停运.     

控制保护特性对±1100kV特高压直流过电压的影响

直流系统操作及故障过电压与直流系统自身的控制保护特性密切相关,采用与特高压直流输电(UHVDC)实际工程特性一致的详细电磁暂态模型,研究直流控制保护特性对即将建设的±1 100 k V特高压直流工程过电压的影响,研究内容主要包括主后备保护配合、直流功率控制方式、直流低压限流(VDCL)特性和直流不同的闭锁方式对换流站过电压的影响,最后总结了直流控制保护特性对换流站过电压的影响程度,对于研究中发现的问题提出参考建议。     

高压直流输电控制保护系统的冗余设计

冗余是高压直流输电控制保护系统的重要概念。与自诊断功能相结合,冗余配置的直流控制保护设备可以避免控制保护设备内部故障造成的功能失效,极大地提高直流输电系统运行的可靠性和系统可用率。基于高压直流输电控制保护系统的总体结构,对实际工程中直流控制保护系统采用的多种冗余方案作了全面分析和总结,相关概念和原则可以在进行直流控制保护的系统设计时参考。     

高压直流输电控制保护系统的冗余设计

冗余是高压直流输电控制保护系统的重要概念.与自诊断功能相结合,冗余配置的直流控制保护设备可以避免控制保护设备内部故障造成的功能失效,极大地提高直流输电系统运行的可靠性和系统可用率.基于高压直流输电控制保护系统的总体结构,对实际工程中直流控制保护系统采用的多种冗余方案作了全面分析和总结,相关概念和原则可以在进行直流控制保护的系统设计时参考.     

直流滤波器保护配置及典型故障分析

直流滤波器作为换流站中的重要设备,是抑制高压直流输电系统直流侧谐波最有效的手段。直流滤波器运行工况较为复杂,导致的直流闭锁事故较多,因此为其配置完善、可靠的保护对整个直流输电系统极为重要。介绍胶东换流站直流滤波器保护配置和原理,针对直流滤波器差动保护、不平衡保护及过负荷保护进行重点分析。结合系统内发生的直流滤波器保护动作事件,对故障类型及处理过程进行介绍,为今后直流工程直流滤波器的设计配置与故障处理提供参考。     

高压直流输电系统故障及控制策略

最近几年高压直流输电在我国有很大的发展,继葛—上直流工程以后,天生桥—广州±500kV直流输电工程又投入了运行。根据以上2个直流工程的控制与保护设置及试验和运行情况叙述了高压直流输电系统在各种故障,包括换流器故障、冷却系统故障、各种情况下的换相失败、交流和直流线路故障,交直流滤波器等故障所采取的控制对策。     

直流输电系统的动态模拟

设计了高压直流输电动态模拟系统,该模拟系统的目的是为了校验应用于工程的直流控制保护系统,并进行理论研究。根据模拟总体设计原则,对主接线、换流变、换流阀、直流场、交直流滤波器、线路大地回路进行了模拟。模拟系统不仅能模拟正常运行的各种工况,还可以模拟交直流滤波器内部故障、输电线路故障、换流阀故障、换流变压器等各种故障情况,直观地反映了这些设备上的各种电压、电流量,包括它们的谐波和暂态过程,对控制保护的测试达到了预期的效果。     

高压直流输电线路高阻接地故障与后备保护

根据直流输电系统控制策略,分析在高阻接地故障情况下,如何切换控制方式来减缓故障的发展,保证直流输电系统的稳定运行,并指出故障阶段整流侧和逆变侧的直流电压、电流和触发角等特征量的变化特征,阐明设置相关后备保护时需注意的问题。介绍天广直流输电工程所设置的相关保护功能,结合运行中的实际案例对天广直流线路后备保护设计的不合理之处进行分析,并给出改进建议。     

西北-华中联网背靠背直流极区的接地保护设计

介绍了背靠背工程直流系统保护的配置并依据工程功能规范书的设计原则和要求,结合背靠背工程的具 体设备和特点仿真研究了直流极区内接地故障,提出以保护区接地保护为主保护、背靠背差动保护为后备保护的 配置方案,详细说明了保护采用的原理、故障策略以及保护间的配合要求,并通过实时数字仿真测试,为直流系统 保护设备的制造和控制保护系统调试提供了重要和必要的依据。     

三峡－上海直流输电工程控制保护功能的完善

简述了三峡至上海直流输电工程的系统调试过程,分析了宜都站直流场大地/金属转换开关的保护功能,并提出了修改建议;研究了其直流线路保护、极母线差动保护和中性母线差动保护,给出了直流线路人工短路接地故障试验结论;分析了换流站辅助电源丢失试验结果,分析了试验过程中双极中性母线差动保护误动的原因,提出了改进措施并付诸实施。以上几个技术问题的解决,完善了该工程的控制保护功能,保证了该工程的顺利投运。     

基于PSCAD/EMTDC的高压直流输电线路保护仿真研究

本文在PSCAD/EMTDC平台上建立了实用的直流输电线路行波保护系统模型。通过分析高压直流线路发生故障后的特点,按照行波保护的原理,利用直流线路发生故障瞬间,线路上产生的暂态电流电压行波的幅值和方向不受控制系统作用影响的特点,通过计算直流电压下降率和直流线路故障前后的电压电流行波差值,来判断直流线路是否发生故障。在南方电网贵广直流输电系统仿真模型上对所建立的直流输电线路行波保护系统进行了仿真测试,通过设定极1整流侧直流线路发生接地短路故障,验证行波保护系统的动作情况,仿真测试结果证明了本文所建立的线路行波保护系统的正确性和实用性。     

直流馈入下交流系统故障特性分析及故障分量电流差动保护改进

由于直流系统的故障响应具有快速非线性特征,基于准稳态的分析方法不再适用于高压交直流互联(HVDC/AC)系统,因此对于交流保护的适应性分析将更为困难。为解决上述问题,在原有HVDC/AC系统动态相量等值方法的基础上,计及直流系统的非线性以及不同故障严重程度下直流系统控制策略切换的影响,提出更为准确的HVDC/AC系统等值计算方法。基于此,分析直流系统的接入对交流线路暂态故障特性的影响,研究该影响与故障分量电流差动保护动作性能之间的关系,并提出基于电流暂降检测的故障分量电流差动保护自适应动作判据。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果验证了理论分析的正确性及改进策略的有效性。     

基于电流控制补偿的高压直流线路快速差动保护

电流差动保护作为直流线路的后备保护,因其整定值低和延时长,会在直流控制暂态阶段失去作用。文中研究了直流控制特性对故障电流的影响机理,进一步推导了计及直流控制的直流补偿量,以削弱直流控制对差动电流的影响。同时,提出了一种基于电流控制补偿的高压直流线路快速差动保护。PSCAD/EMTDC仿真结果表明:所提保护凸显了差动电流的故障特征,具有整定值高和动作快速的特点,在各种故障条件下均能正确识别区内外故障。与传统电流差动保护相比,所提保护可在直流控制暂态阶段无延时地快速切除故障;其动作时间随直流控制补偿差动电流的增大而减小,具有一定的反时限特性,可作为高压直流线路快速后备保护。     

高压直流输电线路故障特征影响因素分析

详细研究直流线路故障特征及其影响因素,对制定线路保护方案以及保证直流系统安全运行具有重要意义。为了进一步分析故障极直流线路的故障特征,笔者在建立直流线路故障等值电路模型基础上,应用拉普拉斯变换求解电路方程。分析了不同故障条件包括过渡电阻、故障位置、初始负荷水平和直流控制系统对于直流线路故障特征量的影响。指出过渡电阻是影响直流电压的主要影响因素,直流控制系统是影响故障后直流电流涌流的主要影响因素。该结论应用于天广直流改造工程中,实践证明了其正确性。     

高压直流三极输电系统的建模与仿真

高压直流三极输电作为一种新的输电方式可以有效提高交流输出线路的容量。文中首先介绍了高压直流三极输电的工作原理,设计了功率平衡控制器使功率保持恒定。基于PSCAD/EMTDC软件平台,建立了高压直流三极输电系统仿真模型,针对系统的稳态运行特性进行了分析,详细阐述了由暂态故障引起的单个换流站紧急停运以及直流线路发生瞬时性和永久性接地故障时的控制保护策略,当发生故障时,将系统切换为双极直流输电,可以保证系统继续稳定运行。仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性,表明高压直流三极输电是一种适用于交流线路增容改造的可行方案。     

天广高压直流输电线路保护系统综述

天广直流作为一个长距离输电系统,在长达1000km的线路上发生各类故障的可能性及绝对数量都很高,因而直流线路保护对系统的安全运行非常重要。对天广直流系统采用的直流线路保护配置原则以及具体配置进行了介绍,重点讲述了配置每个保护的目的及其保护原理的特性分析;更进一步的,对于直流线路保护与交流线路保护的不同进行了分析总结。     

基于EMTDC的HVDC极控制的建模与仿真

为了配合高压直流输电系统在我国的发展,介绍了高压直流输电极控制系统的基本结构和工作原理,运用PSCAD/EMTDC仿真软件对极控系统中的最主要功能,如定电流控制、定电压控制、定熄弧角控制以及限幅环节进行了数字建模,并应用于Cigre的HVDC标准测试系统,对4种工况进行仿真计算,仿真结果表明该极控系统具有良好的跟踪设定参考值变化的能力;当交、直流系统发生故障时,控制系统调节快速,能迅速抑制故障,并使故障恢复后直流输电系统能平稳过渡到稳定工况,说明所建仿真模型的正确性。