直流提升机故障模型初探

直流提升机是一个完整的电气-机械系统,故障点很多,而且互相牵连。对这样一个复杂的系统进行全面的监视保护和故障诊断,建立其故障模型是必要的。本文从直流提升机故障监视保护和诊断系统的功能出发,建立了相应的故障模型,从而可方便地实现故障监视保护、故障诊断和故障管理。     

高压直流输电系统的保护策略

直流系统保护策略是直流输电工程系统研究和控制保护系统设计的重要组成部分，其目标是保护设备，避免故障或异常工况造成的设备损坏和影响直流输电。高压直流输电系统可能的故障工况包括挟流阀故障、直流部分故障和交流部分的故障，直流系统在不同的故障情况下表现出一定的特性，根据直流系统运行特点和故障特性提出了高压直流输电系统的保护策略。文章以三常高压直流输电工程为例详细说明了长距离直流输电系统的保护策略，包括功能配置、保护原理、保护动作的处理方式以及控制保护系统仿真研究所采用的手段，并在此基础上时高压直流系统保护策略进行了总结。     

一种VBE综合测试平台设计

阀基电子设备(VBE)是高压直流输电工程中专用于换流阀的驱动控制与保护的重要设备,用于实现换流阀中可控硅阀片的开关控制与运行监视,对换流阀的安全运行起到至关重要的作用。由于国外设备生产厂家对VBE技术的封锁,国内运维部门无法充分了解和掌握VBE的故障机理,VBE的故障诊断与维修方案依然依赖于国外设备供应商。笔者在分析VBE系统的硬件组成的基础上,给出了VBE系统的关键信号与数据流,设计与研制了一套VBE综合测试平台,包括模拟实际换流阀的换流阀仿真平台、控制与监视换流阀仿真平台的最小VBE系统和基于Labview语言编写的监控平台,该平台能够模拟正常与故障工况下VBE工作状态,复现故障情况下VBE系统的关键信号,便于捕捉和分析故障信号特征,为实际工程维修提供了有重要价值的参考。     

两套直流保护装置冗余与可靠性对比分析

参照电力系统保护装置的设计原则,并考虑直流系统自身运行对控制保护的要求,对“贵广”与“三常”高压直流输电系统的直流保护装置自身的冗余配置与可靠性进行了对比性评价。“三取二”配置与“四取二”配置都不能同时解决了保护装置本身电子元件故障造成的误动与拒动,但现阶段三取二设计仍为直流保护设备的最佳冗余配置。     

多端柔性直流输电能效计量系统设计与实现

为监测柔性直流输电系统各能耗设备及整体系统的损耗,开发了一套多端柔性直流输电能效计量系统,该系统通过采集调度主站电能量采集系统及数据采集与监视控制(SCADA)系统中的数据,并通过能耗计算模型实时计算,实现柔性直流输电系统在不同运行状态下的系统整体、换流站、能耗设备及电缆的实时能效监视、能效统计以及经济化运行分析等功能.该系统对能效计量系统的建设可起到借鉴作用.     

±1 100 kV直流控制保护系统冗余设备故障处理的探讨

介绍了±1 100 kV特高压直流控制保护系统的整体结构和设计方案,重点探讨了特定冗余设备故障的系统自监视及故障处理方法。针对极层冗余控制装置故障,改进极层保护装置监视逻辑,避免极保护装置同时退出运行。对于换流器层冗余控制装置故障,由极控制装置发合旁通开关命令,退出换流器。所述方案有利于提升±1 100 kV特高压直流输电系统的可靠性,仿真结果也表明上述方案是可行和有效的。     

D5000系统二次设备在线监视与分析模块的开发应用

针对电网调度系统(D5000系统)缺乏对二次保护设备运行状态监视的问题,基于IEC 61850标准和国网103规约开发了二次设备在线监视与分析模块,实现对二次设备的故障录波数据的实时召唤和分析处理。应用结果表明:该模块可有效辅助调度、保护等专业人员快速、准确判断故障过程和保护动作行为,提高了事故处理效率。     

高肇直流极二直流线路电压光电传感器故障及其解决方案

电压波动现象会对直流输电系统的安全稳定运行造成较严重的影响,长期的现场分析研究发现,高压直流输电系统经常出现的电压传感器故障是导致电压波动的直接原因.通过分析光电传感器在高肇直流高压直流分压器中的布局结构,阐述电压波动对高肇直流输电系统控制保护及极控软件监视功能的影响,针对高肇直流极二高压直流分压器二次回路单只传感器故障进行仿真分析,提出一套定位及更换故障光电传感器的参考方法.     

高压直流输电控制保护多重化分析

介绍了高压直流输电控制保护双重化及三重化的概念及实现原理,列举了当前运行直流系统中单元件故障出口可能导致闭锁的保护.针对保护双重化配置和传感器等单元件的配置情况,对比了ABB公司和南瑞公司为防止因单元件故障导致闭锁采取的解决方案.还对3起因测量装置或传感器没有完全双重化而造成停运的事故进行了分析,并介绍了高岭换流站三重化保护存在的问题及解决方案.对直流输电现存的双重化方面的缺陷给出了建议,提出了从根本上解决一套系统维修、另一套系统异常时导致跳闸等问题的方法就是信号接点和控制保护全部三重化.选用"三取二"逻辑的保护设备时,应选用具有3个及以上通道的一次设备,避免单个元件或板卡故障引发直流闭锁.     

交直流混合系统中交流故障对直流的影响分析

为研究交直流混合输电系统的运行特性,提高交直流混合输电系统的运行管理水平。分析了天生桥地区交直流混合输电系统的典型故障、天广直流系统区外故障下交、直流保护动作情况和直流系统运行特性,结果表明交流系统故障下直流输电系统具有较好的稳定特性,但交、直流保护配合和直流系统保护配置存在不足,提出在考虑直流一次设备承受故障冲击能力的基础上交直流系统保护以及直流双极保护的配合问题。     

继电保护远程运维技术研究与应用

为加强变电二次设备专业管理、提高现场作业人员运维检修效率,对继电保护远程运维关键技术进行研究与总结。电网事故快速分析、二次回路可视化、二次设备实景展示与远方操作、装置故障智能诊断及检修辅助决策等远程运维技术的应用,可实现调度端电网故障智能分析与远程指挥,检修端二次设备在线诊断与远程运维,运维端二次设备在线监视与远方操作。最终实现信息共享、业务协同、精益管理,大大提高了设备检修运维工作效率及电网故障处置能力。     

交直流混合电网故障耦合特性分析与继电保护研究

随着交直流混合程度加深,电网运行难度明显增加,保障交直流混合电网安全运行已成为我国电网重大而紧迫的需求。换流站是交直流混合电网的枢纽,区别于传统同步机电源,故障耦合特性呈现复杂性。从换流站对扰动的响应与传递特性出发,阐述了其耦合特性及产生机理,为交直流混合电网的故障分析与保护研究提供了理论基础。在此基础上评估了交直流线路保护适应性,并研究了不同故障时段的继电保护新原理。最后提出了控制与保护协同作用的建议与设想,探讨了进一步的研究方向。     

基于柔直电网的暂态量保护方案及配合策略研究

柔直电网中直流线路故障的检测和隔离是一个亟待解决的问题。针对柔直电网的基本架构,在分析直流线路故障对直流线路保护的需求的基础上,引入了基于边界原理的暂态量保护,并进行了适用性分析。通过分析发生直流线路故障时快速跳开直流线路两端的直流断路器必要性,提出在提高测量采样频率和优化判据时间窗的基础上,根据故障反行波能量和前行波能量在功率送端站和受端站的不同特征,对暂态量保护判据进行优化,并给出了直流线路两端配置的保护方案。在此基础上,进一步研究了暂态量保护与直流断路器、直流母线保护相配合的故障清除策略。通过仿真验证了所提策略的可行性。     

基于大数据的继电保护智能运行管控体系探索

为推进继电保护运维专业管控体系化和全过程各个关键环节管控智能化,探索构建了基于大数据的智能运行管控体系。以继电保护数据中心为基础,构建了现场运维全过程关键环节的四大场景应用,包括现场可视化运维与防误预警、远程运维、工厂化检修、移动电子化作业。实现了继电保护运维专业技术管控的六大高级应用,包括工况评估及趋势预测、电网故障辨识、动作行为智能诊断、准实时在线监视、SCD智能管控和整定计算。该体系有助于解决变电站运行、维护、检修各个关键环节和继电保护专业技术管理存在的系列问题,提高了继电保护设备安全运行管控水平。     

基于配电自动化主站的单相接地故障定位系统设计与应用

为满足大量配电终端、故障指示器接入配电自动化主站,提出基于单相接地故障录波暂态量故障特征提取方法和融合故障录波故障特征量和故障事件信息的单相接地故障区段定位策略。设计基于配电自动化主站的单相接地故障在线定位系统。为满足工程应用,给出现场设备混装、通信延时、启动条件缺失条件下的解决方案以及融合单相接地、短路接地故障信息的统一处理策略。工程现场应用结果表明,基于配电自动化主站的单相接地故障定位系统能满足各种接线方式下、复杂环境的应用需要。     

智能变电站站控层设备监测系统设计及应用

针对变电站无人值守环境下智能变电站站控层设备缺乏全面有效监测手段的问题,设计了一套站控层设备监测系统。系统对站控层设备硬件、软件和核心业务进程进行实时状态监测,提出了一种周期动态变化轮询策略,使用图形可视化方式展示监测数据。对监测数据进行故障分析和智能告警,通过告警直传上送调度主站,实现远方和本地对站控层设备健康状态的全面掌握和故障预判。最后给出了该系统在工程实施中的部署方式和应用效果。     

并联型多端直流输电系统运行方式研究

LCC通过反转电压极性实现整流和逆变的转换,可能导致并联型多端直流输电系统功率短时中断。为此,提出一种基于LCC的并联型三端直流输电系统接线方案,分析可能存在的运行方式及转换方法,提出极性转换、电压控制站投退的控制顺序和故障极紧急停运策略。基于PSCAD/EMTDC平台建立三端直流输电系统仿真模型,仿真极性转换、电压控制站投退和故障极紧急退出实验。仿真结果表明该多端系统换流站功率反转不影响其余换流站功率稳定运行,并且能够安全隔离故障设备,快速恢复健全系统稳定运行。     

一种可阻断直流故障电流的双逆阻型MMC研究

可阻断直流故障电流的模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)在高压直流输电工程中具有广泛的应用前景。提出一种可阻断故障电流的基于新型双逆阻型子模块(DualReverseBlockingSub-Module,DRBSM)的MMC拓扑结构。在输出相同电平数的前提下,与现有拓扑相比,DRBSM型MMC具有较强的直流故障电流阻断能力和更低的功率损耗,且DRBSM型MMC可直接移植半桥子模块(HBSM)型MMC拓扑的控制和调制策略。亦对该子模块结构的拓扑构成、运行原理及故障电流阻断机理进行分析。最后,采用PSCAD/EMTDC仿真验证了该拓扑结构的可行性和有效性。     

基于广域信息的继电保护实时评价研究

继电保护运行状态监测和状态检修是提高继电保护运行可靠性的重要手段。提出了一种基于广域信息的继电保护实时评价方法,并进行了实时评价系统的研制。实时评价系统通过获取电网调度系统、保信主站和故障录波器主站的信息,对每次继电保护的动作行为进行全局性实时评价、状态评估并生成相应报告,大幅减少了事故分析的时间,增加了事故分析的广度,提高了事故分析的质量。实时评价系统全面分析与故障线路相邻的所有未动作线路的保护信息,从这些设备的录波信息和中间节点信息中分析其动作行为,发现其隐患,保障电网更安全的运行。该系统已在国网安徽省电力公司调度中心试运行,运行结果表明该方案具有良好的可行性,有效提高了运维人员的维护效率。     

基于LCC-FHMMC混合直流输电的控制策略研究及试验验证

搭建了一种混合直流输电物理动模平台,其整流站采用串联的电网换相换流器(LCC),逆变站采用半桥和全桥子模块混合的模块化多电平换流器(FHMMC)。为提高系统容量,逆变侧的FHMMC换流器采用高低阀组串联的拓扑结构。对不同全桥子模块配比下高低阀组的在线投退、直流故障穿越等关键技术进行了研究,并在所设计的动模平台上进行了实验验证。实验结果表明所提出的控制策略能够实现混合直流输电系统的高低阀组在线投退及故障自清除,为多种混合直流输电以及新型电压源换流器的工程应用提供了论证平台。