溪洛渡-浙江±800kV特高压直流输电工程直流保护系统实施策略及其仿真试验研究

介绍了首次应用于特高压直流输电工程的DPS-3000平台,分析了基于此平台的直流保护系统的整体设计方案、测量系统设计方案、保护功能配置方案和辅助功能设计方案。介绍了国内首个以厂家为主的二次系统仿真试验情况,对试验中发现的关键技术问题进行分析并提出解决策略。二次系统仿真试验验证了直流保护系统实施方案及其性能满足设计规范书要求,为溪浙特高压直流输电工程的现场调试工作和顺利投产奠定了坚实的基础。     

特高压直流输电工程系统调试方案研究

向家坝-上海特高压直流输电工程系统具有输送容量大、电压等级高和设备较±500 kV直流输电工程多、现场系统调试运行方式多等特点。对特高压±800kV直流输电工程一次设备和二次设备的特性进行分析,重点分析了控制保护设备性能的特点。借鉴±500kV直流工程系统调试运行方式的经验,结合特高压直流输电工程的特点,对特高压直流输电工程系统调试方案进行了分析研究,提出了系统调试方案编制建议;并对系统调试试验项目优化组合进行了分析,提出了优化组合原则。     

特高压直流工程的换流器并联融冰方式与试验研究

输电线路覆冰灾害严重影响特高压直流输电系统的正常运行。介绍目前特高压直流输电工程所使用的线路防冰的运行方式。对换流器并联融冰运行方式的效果进行分析计算,提出了融冰运行方式下的控制保护策略,并通过基于实时数字仿真器（real time digital simulator,RTDS）高压直流输电系统仿真平台对融冰运行方式进行试验验证。在锦苏特高压直流输电工程系统调试阶段对换流器并联融冰运行方式进行了现场试验。仿真试验与现场试验的结果均证明换流器并联融冰运行方式可行、有效。     

特高压直流工程二次系统成套设计方案及其特点

进行了特高压直流二次系统成套设计并提出了完整的方案,充分考虑了二次系统的整体结构、硬件分层、功能和性能要求、系统接口、软硬件平台等方面因素,该方案主机采用最新的Intel Core DUO 处理器、由eTDM总线替代TDM总线和CAN总线、采用IN-TIME操作系统、直流保护采用三取二逻辑等。该方案已经应用于向家坝-上海±800 kV特高压直流输电工程。     

防止特高压直流工程单双极闭锁的关键措施

特高压直流输电工程因其输送容量大、送电距离远得到越来越广泛的应用,然而,直流系统单双极的强迫停运严重影响着其安全运行。针对直流系统潜在的风险,从主回路接线方式和控制保护策略等方面开展了特高压直流输电工程主接线方案优化、直流线路重启动策略、金属回线自动转换方案、双极中性母线差动保护动作时序和直流滤波器保护配置等研究,提出了防止特高压直流工程单双极闭锁的关键措施。通过实时数字仿真系统对提出的措施进行了仿真分析,仿真结果及工程应用验证了措施的有效性。研究结果对提高直流系统运行可靠性、提升直流工程成套设计水平具有实际指导意义。     

特高压和高压直流输电系统共用接地极模式分析

为了节省占地面积和建设费用,云广特高压直流输电系统和贵广二回高压直流输电系统在广东侧决定采用共用接地极模式。讨论了特高压和高压输电系统的共用接地极模式,对共用接地极的要求提出了设计方案。分析了共用接地极对2个直流输电系统的稳态运行、过电压绝缘配合以及控制保护系统的影响。结果表明:云广特高压直流输电系统和贵广二回高压直流输电系统共用接地极模式是可行的。     

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。     

基于ADPSS的特高压直流输电控制保护系统开放式建模

目前特高压直流输电控制保护系统的仿真模型主要是基于典型的控制保护结构进行构建,难以准确地模拟实际特高压直流输电特性,且商业仿真软件大多提供封装式模块,难以根据实际情况进行修改和自定义建模。因此有必要搭建开放式特高压直流输电控制保护模型,以便准确地模拟实际特高压直流输电工程的控制保护特性。ADPSS可实现交直流机电暂态与电磁暂态混合仿真,在解决交直流混联电网建模问题上具备独有的优越性。在ADPSS平台上搭建了基于实际特高压直流输电工程的开放式控制保护系统,包括完整的换流器控制系统、换相失败预测控制与换相失败保护等。通过对比实际工程实验和所搭建的仿真模型在控制指令阶跃响应仿真与逆变侧交流系统故障仿真下的结果,验证了基于ADPSS的控制保护系统模型的准确性和有效性。     

适应大规模风电外送的特高压直流协调控制实时仿真研究

特高压直流输电是解决大规模新能源外送问题的较好方案。文章基于既能模拟大规模风电又能精确模拟特高压直流输电系统的先进数模混合实时仿真平台,对特高压直流系统与风电的协调控制策略进行了深入研究。结合特高压直流输电系统的有功调节特性及设备操作特性,提出跟随风功率波动进行直流功率协调控制的有功控制策略;针对风机脱网及系统恢复稳定的动态特性,提出与之相对应的特高压直流输电系统无功协调控制策略,该策略提高了系统的故障恢复特性和稳定性。通过数模混合实时仿真试验,验证了协调控制策略的有效性。     

特高压直流输电控制与保护技术的研究

随着特高压大电网和交直流并网的开展,直流输电技术逐渐被广泛应用在实际工程中.在直流输电系统和换流技术研究的基础上,结合云广±800 kV特高压直流输电工程,系统地介绍了直流输电控制保护系统的分层冗余结构以及不同故障对应的保护措施,并提出了直流输电工程中存在的问题和解决方案.特高压直流输电控制保护系统的研究对特高压大电网和交直流并网的可靠、有效运行具有十分重大的意义.     

特高压直流工程的可靠性

随着直流特高压直流工程的增多、特高压直流工程电压等级和电流的增大,深入研究特高压直流工程的可靠性,对提高直流输电工程的经济性水平和电网的安全运行有着重要意义。为了得出特高压直流工程合理的可靠性指标,采用Markov原理,通过搭建特高压直流系统的可靠性计算模型,对一次系统和二次系统进行细化分区,并计算了各种设备对直流系统的可靠性指标的影响,尤其是对二次系统,从控制保护系统分层、分区的结构研究了对直流系统可靠性的影响,通过相应的分析计算,得出了特高压直流工程的可靠性指标。该可靠性指标对指导设备生产和直流系统正常运行有重用意义。     

特高压直流输电控制与保护技术的研究

随着特高压大电网和交直流并网的开展,直流输电技术逐渐被广泛应用在实际工程中。在直流输电系统和换流技术研究的基础上,结合云广±800 kV特高压直流输电工程,系统地介绍了直流输电控制保护系统的分层冗余结构以及不同故障对应的保护措施,并提出了直流输电工程中存在的问题和解决方案。特高压直流输电控制保护系统的研究对特高压大电网和交直流并网的可靠、有效运行具有十分重大的意义。     

±800kV直流系统数字物理实验平台构建

特高压直流输电系统含有大规模的电力电子器件,传统数字仿真无法真实模拟实际工程的多类型工况,必须使用物理实验的方式对相关拓扑、算法进行验证。此处提出了一种特高压直流输电数字物理混合实验平台的构建方案,在数字系统构建如风电场的交流系统仿真模型,在物理侧搭建特高压直流输电系统物理样机平台,并提出了新型功率接口算法以连接数字侧及物理侧。该平台可以有效模拟实际工程的动态特性,能够为相关设备及理论提供良好的工程适用性验证环境。     

直流保护策略对特高压换流站过电压与绝缘配合影响的仿真分析

特高压直流换流站作为特高压直流输电工程的枢纽,其绝缘配合方案对工程的技术经济性能影响较大。为研究特高压直流换流站绝缘配合研究中出现的直流系统保护策略对换流站过电压与避雷器配置的影响,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序建立了糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程的直流暂态过电压仿真模型,仿真分析了高端换流变YY阀侧接地和接地极线或金属回线接地故障下直流保护策略对直流暂态过电压和避雷器应力的影响。研究结果表明,直流系统保护策略对换流站绝缘配合有较大影响,糯扎渡电站送电广东±800kV直流输电工程换流站中性母线避雷器配置方式或直流保护策略需要在云南至广东±800kV特高压直流输电工程基础上进行改进。工程中若不能减小换流器直流差动保护和中性母线过电压保护的延迟时间,则建议增加中性母线避雷器E1H和E2H的并联台数以满足设计要求。     

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。     

大规模交直流电网电磁暂态数模混合仿真平台构建及验证：(二)直流输电工程数模混合仿真建模及验证

特高压电网的快速发展对直流输电工程动态特性的仿真提出了更高需求。文中提出了接入多直流控制保护的大规模交直流电网数模混合仿真平台建设技术方案,并从直流输电工程控制保护装置简化原则、数模混合仿真接口技术、直流输电系统一次建模要求等方面提出了适用于接入大规模仿真电网的直流输电工程数模混合仿真建模方法。选择宾金特高压直流工程现场调试的典型故障,将直流输电工程数模混合仿真结果与现场波形进行了详细对比,对比结果表明直流输电数模混合仿真模型的动态响应特性与实际工程的动作特性高度吻合,能够真实再现实际系统情况,可以较为准确地仿真交直流相互影响的现象,为交直流电网安全稳定运行提供强有力的技术支撑,同时可以作为其他数字仿真模型的校准工具。     

糯扎渡送电广东特高压直流输电工程直流滤波器C1不平衡保护研究

直流滤波器是高压直流输电系统中重要的组成部分,高压电容器C1是直流滤波器中故障率较高的设备。为了检测高压电容器单元内部元件的故障,配置不平衡保护反应电容元件的损坏情况,对高压电容器的故障机理和故障特征进行了深入的研究。提出了糯扎渡特高压直流输电工程中C1不平衡保护的原理与方案,给出了C1不平衡保护定值的计算方法。保护方案通过了RTDS实时仿真系统的验证,仿真试验结果表明：所提出的保护方案可以对高压电容器提供有效的保护,能够准确、可靠地识别出高压电容器单元故障。     

糯扎渡送电广东特高压直流输电工程直流滤波器C1不平衡保护研究

直流滤波器是高压直流输电系统中重要的组成部分,高压电容器C1是直流滤波器中故障率较高的设备。为了检测高压电容器单元内部元件的故障,配置不平衡保护反应电容元件的损坏情况。对高压电容器的故障机理和故障特征进行了深入的研究,提出了糯扎渡特高压直流输电工程中C1不平衡保护的原理与方案,给出了C1不平衡保护定值的计算方法。保护方案通过了RTDS实时仿真系统的验证,仿真试验结果表明:所提出的保护方案可以对高压电容器提供有效的保护,能够准确、可靠地识别出高压电容器单元故障。     

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。     

高压直流输电保护系统冗余配置方案选择

直流保护系统在直流输电工程中至关重要,关系到整个电网的安全,因此,在特高压/高压直流输电工程中一般采用冗余配置的原则。本文针对目前主要采用的完全双重化和三取二冗余配置的可靠性进行分析比较,证实完全双重化的保护配置的可靠性和安全性比三取二的保护配置更好。为今后直流输电工程的保护系统冗余配置方案选择提供了重要参考。