直流输电工程换流阀控制系统对比分析

根据换流阀的触发控制及保护原理,结合常规直流、特高压直流输电工程实际,对不同技术路线的换流阀控制系统进行了对比分析。西门子换流阀控制原理时序性强,在导通期不会对保护性触发产生误判断。但是其恢复期保护的控制策略不尽合理,较容易发生误触发故障。ABB换流阀控制原理简单可靠,但是其在控制脉冲区间内,不能够准确区分电流断续补发触发脉冲和保护性触发,在进行开路试验及小电流情况下,易造成保护性触发误动作。通过分析直流输电工程中阀控系统出现的有关故障,总结出不同技术路线阀控系统的优缺点,并对存在的问题提出相关解决建议。     

晶闸管电压监测板TVM在阀保护中的功能浅析

目前在我国已有贵广Ⅰ、贵广Ⅱ、德阳-宝鸡等8条高压直流输电(HVDC)工程中采用激光脉冲直接光控晶闸管的直接光触发晶闸管(LTT)换流阀。为确保换流阀的安全可靠运行,对换流阀中的每个晶闸管用晶闸管电压监测(TVM)进行在线监测。TVM实时用回报信号将监测的结果通过光缆送往阀底部电子设备(VBE)中。VBE中的单片机监测系统根据TVM发送的回报信号分析判定晶闸管故障,并产生相应报警、跳闸信号。针对TVM国产化研制中对其功能的研究及在贵广Ⅱ等工程现场调试运行中对其在阀保护中的作用进行简要分析。     

开路试验工况保护性触发误动分析及处理

直流开路试验是直流系统带负荷运行前必须进行的一项重要试验,该工况下,阀控设备容易误报保护性触发动作跳闸。文中针对呼辽工程和青藏工程开路试验中的误动现象,结合阀控制监测设备保护性触发的监测逻辑和开路试验的原理,深入分析了阀控设备在开路试验中发生保护性触发误动的原因,并提出软件程序自检运行工况的方法,可以有效地解决该问题,为后续工程调试提供了宝贵经验,对开发功能更全面、性能更稳定可靠地阀控设备具有实际的指导意义。     

高压直流输电开路试验机理分析及解析计算

高压直流开路试验(Open Line Test, OLT)是检测换流阀、直流场设备、直流输电线路绝缘是否正常的重要手段。基于电力电子理论和电路理论,采用高压直流工程中换流阀实际运行参数及其触发控制方式,对高压直流开路试验建立可定量计算的等效电路。分别对带和不带直流线路开路试验的试验原理及开路电压建立过程进行解析分析和定量计算,解释了两种工况下开路电压建立的原理与物理本质。采用等效电路定量计算不同工况下开路试验电压,计算结果相比于传统公式误差显著降低。在PSCAD/EMTDC中利用CIGRE高压直流标准测试模型,对计算结果进行了仿真验证。     

传统高压直流输电换流阀及其常发故障分析

金中直流输电工程逆变站采用典型的传统高压直流输电技术,使用ABB技术路线的换流阀,却比国内同类型的高压直流输电工程多发IP（Indicating Pulse,指示脉冲）丢失、IP震荡、保护性触发等异常现象。为此,对换流阀结构、VCU（Valve Control Unit,阀控单元）配置、晶闸管编码进行了分析,初步确定晶闸管单元硬件问题为频繁IP告警的重要原因之一。测试晶闸管后进一步对TCU（Thyristor Control Unit,晶闸管控制单元）取能电路进行分析、检测,认为稳压二极管、功率三极管异常均有可能导致TCU处于保护性触发模式,并建议设计一种针对TCU控制单元的专项测试,为高压直流输电工程的安全运行提供保障。     

考虑缓冲回路的HVDC系统状态空间模型与求解算法

为了提高基于状态空间法的高压直流输电系统仿真计算精度,提出了一种考虑缓冲回路的HVDC系统仿真计算方法。以晶闸管的阀电流和缓冲电流作为状态变量对晶闸管进行建模,将换流变压器不同工况下的电压变换关系通过关联矩阵表示为统一的形式,建立换流器和换流变压器的状态空间模型,结合直流线路模型推导HVDC系统一次设备状态空间表达式。进一步,分析了控制系统的触发信号生成方法以及一次系统与控制系统的数据交互过程,实现了HVDC系统数学模型高精度求解。最后将Matlab实现的算法结果与PSCAD仿真结果进行对比,一次系统求解精度可达99.99%。     

换流阀保护性触发试验原理及应用

在高压直流输电系统中,换流阀是直流换流站的核心设备之一,它的工作性能直接关系到直流系统的安全稳定运行,对其进行定期试验能及时检验换流阀的健康状况。本文基于换流阀保护性触发原理和开展保护性触发试验的工作原理,阐述晶闸管保护性触发告警的处理原则,结合检修试验中遇到问题提出有关检修维护建议,对以后换流阀的检修、试验提供借鉴。     

贵—广Ⅱ宝安站极2Y3阀因无回报信号导致极2跳闸的故障分析及相关反措的建议

中国贵—广Ⅱ±500 kV高压直流输电工程中均采用激光脉冲直接触发晶闸管的直接光控晶闸管换流阀(以下简称LTT阀)。为了确保换流阀的安全可靠运行,对换流阀中的每个晶闸管用晶闸管电压监测电子线路(thyristor voltage mornitoring,TVM)进行在线监测。TVM实时用回报信号将监测的结果通过光缆送往阀底部电子设备柜(VBE)中。VBE中的单片机监测系统根据回报信号分析判定晶闸管的故障,当阀内故障晶闸管数超过设计允许的冗余数,产生相应的跳闸信号。笔者就2009年3月12日和2010年5月29日贵—广Ⅱ宝安站极2 Y3阀因无回报信号导致极2跳闸的故障进行了分析,得出:跳闸故障并非由阀或VBE故障引起,而是由阀侧电压不稳定或扰动引起的结论,并提出相关反措的建议。     

电控与光控晶闸管换流阀触发机理对比分析研究

根据电控及光控换流阀的触发机理,结合南方电网己有直流输电工程的工程实践,对电控以及光控换流阀控制保护系统进行了深入地对比研究。电控换流阀采用的五脉冲法具有时序性强的特点,同时也存在阀基电子设备(VBE)装置误判和回报信号无法区别的现象。此外,晶闸管电子(TE)板存在的固有缺陷也会导致换流阀元器件损坏和异常导通。光控换流阀将电控换流阀TE板的功能分散到晶闸管电压监视(TVM)和恢复期保护单元(RPU)板,采用了与电控换流阀不同的控制保护原理,消除了电控换流阀固有的缺陷,但也存在换流阀大面积晶闸管无回检信号及VBE装置误报光发射板故障的缺点。最后通过分析南方电网电控及光控换流阀控制保护系统出现的典型故障,总结出了这两种不同控制方式换流阀的优缺点,并提出相关解决建议。     

Analysis and Suggestions on Pole 2 Strip Caused by No Check Back Signal from Y3 Valve of GGH Baoan Station

中国贵—广Ⅱ±500 kV高压直流输电工程中均采用激光脉冲直接触发晶闸管的直接光控晶闸管换流阀(以下简称LTT阀).为了确保换流阀的安全可靠运行,对换流阀中的每个晶闸管用晶闸管电压监测电子线路(thyristor voltage momitoring,TVM)进行在线监测.TVM实时用回报信号将监测的结果通过光缆送往阀底部电子设备柜(VBE)中.VBE中的单片机监测系统根据回报信号分析判定晶闸管的故障,当阀内故障晶闸管教超过设计允许的冗余数,产生相应的跳闸信号.笔者就2009年3月12日和2010年5月29日贵—广Ⅱ宝安站极2 Y3阀因无回报信号导致极2跳闸的故障进行了分析,得出:跳闸故障并非由阀或VBE故障引起,而是由阀侧电压不稳定或扰动引起的结论,并提出相关反措的建议.     

HVDC晶闸管换流阀非周期触发试验中恢复期保护的探讨

高压直流输电HVDC晶闸管换流阀的非周期触发试验是换流阀型式试验中的一项重要试验.对于完整的阀,通常采用并联电容器法进行试验.笔者比较了几个不同工程晶闸管换流阀的试验数据,探讨了晶闸管非周期触发试验中恢复期保护的几个问题.实验证明,晶闸管触发后恢复期内过高的du/dt或再次触发将可能导致晶闸管的损害,并提出了相应的建议...     

基于TCAD的脉冲作用下晶闸管反向恢复特性仿真研究

研究暂态脉冲电压作用下高压晶闸管反向恢复特性对于换流阀参数设计、故障保护以及试验检测等方面具有重要意义。本文首先参照晶闸管实际结构,建立了晶闸管二维半导体仿真模型,基于载流子漂移扩散模型求解,仿真获得了晶闸管静态击穿特性和反向恢复电流特性,通过与实验结果进行对比,验证了仿真模型的有效性。在上述基础上,建立了半导体器件-电路仿真混合模型,仿真表明：反向恢复期间电压脉冲易导致晶闸管误触发,误触发电压随脉冲施加时刻后移而升高,并对比分析了正常导通和误触发导通时晶闸管内部电流密度变化的异同。     

HVDC换流阀非周期触发试验方法

高压直流输电(HVDC)换流阀单阀非周期触发试验是换流阀绝缘型式试验中的难点。按照IEC 60700-1标准要求,通过对实际应力的分析及试验电路拓扑的设计,给出了满足工频补能型换流阀要求并可兼容换流阀抗电磁干扰试验的试验电路。在上述研究的基础上,顺利完成了宁东-山东直流输电工程±660kV HVDC换流阀的非周期试验,复现了工程中的非周期触发电压、电流应力。试验电压峰值达685kV,电流峰值为8.1kA,最大电流变化率达到1.4kA/μs,均满足实际工程中非周期触发试验应力的要求,并考验了换流阀的电流和电压耐受能力。试验结果表明宁东工程换流阀能够耐受规定的非周期触发应力。该试验电路设计合理,准确反映了晶闸管导通后前10μs的电压、电流应力,并实现了各强应力源μs级的时序配合。     

直流输电系统换相失败的研究(一) --换相失败的影响因素分析

作为直流输电系统最常见的故障之一，换相失败与很多因素有关，主要有换流母线电压、换流变压器变比、直流电流、换相电抗、越前触发角、不对称故障时换相线电压的过零点相位移、换流阀的触发脉冲控制方式和交流系统的频谱特性等，以CIGRE HVDC标准模型为研究对象比较详细地分析了以上因素对逆变器换相失败的影响，得出了逆变器发生换相失败的一般规律。     

一种用于高压换流阀晶闸管TCU的取能装置关键技术研究

在高压直流输电系统中,换流阀是高压直流输电系统的核心设备,TCU作为换流阀功率器件晶闸管的触发控制单元,对晶闸管的可靠触发起到至关重要的作用,TCU工作时需要从外部获取能量。文中提出了一种高压换流阀晶闸管TCU取能装置,能量来源于市电,采用工频隔离变压器、高压绝缘电缆及绝缘套进行高低电位隔离;分析介绍了该取能装置的设计要点、总体设计结构及原理、磁环参数计算、晶闸管TCU内部取能回路的工作原理及使用外部电源为TCU提供取能电源的电源参数;最后通过换流阀运行试验合成回路对高压换流阀晶闸管TCU的取能装置进行了试验验证,试验结果显示文中提出的取能装置能够满足高压直流晶闸管阀TCU在晶闸管常规运行、雷电冲击环境下及低电压工作工况下的取能要求。     

HVDC换流阀桥臂短路电流耐受分析

提出一种高压直流(HVDC)输电换流阀短路电流仿真模型和晶闸管承受短路电流的结温预测方法,可证明换流阀晶闸管在系统最大短路电流工况下的耐受能力.分析换流阀桥臂短路原理,得出短路电流计算方法,通过基于PSCAD/EMTDC的6脉动换流阀桥臂短路电流仿真,获得短路电流、暂态电压、恢复时间等关键参数,结合晶闸管瞬态热阻,采用数据拟合与迭代法,实现晶闸管在短路电流下结温曲线的预测,进而得出晶闸管承受阀桥臂短路电流后的暂态电压耐受能力.试验结果表明该方法有较高的可靠性.     

HVDC换流阀合成试验大电流源的控制与保护

为考核高压直流输电(HVDC)换流阀耐受电流应力,在换流阀合成试验系统中使用了"直流大电流源"。讨论了该直流大电流源的控制与保护策略,介绍了稳流控制、保护措施、硬件功能、软件流程、脉冲触发单元等。提出将DSP、CAN通讯、嵌入式六相触发脉冲产生等技术集成于六脉动全控整流桥的控制与保护系统中,从而形成完整的适用于换流阀合成试验的直流大电流源。     

高压直流开路电压建立过程分析

结合高压直流工程中换流阀实际运行参数及其触发控制方式,基于电力电子理论的开关电路分析方法及电路理论的基尔霍夫电压电流定律建立了便于计算的等效电路,对高压直流开路电压的建立过程进行了深入的理论分析。研究结论揭示了高压直流开路电压的建立过程的实质,是换流阀并联的阻尼、均压电容充电后向直流出口端负载电容转移电荷量的过程。通过分析表明,减小换流阀触发角将导致向出口端负载电容转移电荷量增大,若其数值小于阀截止期间出口端电容放电电量,则直流开路电压不能正常建立。     

高压直流输电开路试验中换流阀设备保护的探讨

在呼伦贝尔至辽宁直流输电工程换流阀直流开路试验中,由于换流阀多次保护触发动作引起系统跳闸,导致站系统试验无法进行。笔者结合该试验过程,从直流开路试验基本原理、换流阀监控和极控制保护几个方面进行分析讨论,提出阀控单元(VCU)对换流阀的保护完全可以保证换流阀设备的安全,极控制保护对换流阀保护触发动作的监控可只作为监视,不必产生系统跳闸,从而保证OLT试验顺利进行。     

高压直流输电系统开路电压的解析计算

高压直流开路试验是高压直流工程的一项重要试验,准确的原理分析及开路电压的计算是十分必要的。从换流阀的基本模型入手,详细分析了不带直流线路和带直流线路的开路试验中换流阀的导通情况,建立了开路电压可定量计算的等效电路。通过列写换流阀开通时等效电路的微分方程,建立换流阀关断时的拉氏变换电路,对不带直流线路和带直流线路工况下的开路电压进行解析计算,并阐述开路电压建立的基本过程和物理本质。最后,在PSCAD/EMTDC软件中利用CIGRE高压直流标准测试模型验证了所提公式的准确性。