大容量柔性直流换流站保护系统性能提升设计技术

:提出一种基于三重化冗余配置、三取二跳闸逻辑出口的大容量柔性直流换流站保护系统性能提升设计技术,为系统出现故障或异常情况时柔性直流保护系统能更准确动作,为大容量柔性直流输电系统安全稳定运行提供技术保障。     

大容量柔性直流换流站保护系统性能提升设计技术

提出一种基于三重化冗余配置、三取二跳闸逻辑出口的大容量柔性直流换流站保护系统性能提升设计技术,为系统出现故障或异常情况时柔性直流保护系统能更准确动作,为大容量柔性直流输电系统安全稳定运行提供技术保障。     

基于自适应采样算法及数据处理的过程层设备时延优化设计

智能变电站与传统变电站相比,二次保护系统中增加了过程层设备合并单元及智能终端,引起了保护设备动作时间变慢。提出将合并单元的单一插值采样算法改为同步采样算法与插值算法相结合,基于同步状态自适应调整采样算法,减小了合并单元内部采样数据的处理时延。针对智能终端的CPU插件进行了改进,由FPGA完成GOOSE组播过滤、网络风暴功能,CPU负责处理GOOSE的接收与发送,同时采用MOSFET光电耦合继电器作为启动继电器,通过优化设计减少了智能终端的出口时间。基于上述设计,研制了新型过程层装置,并对比开展了动模仿真及静模仿真验证。仿真试验结果表明,新研制的过程层装置配合线路保护装置的整体动作时间相比优化前减少3 ms,能够满足GB/T-14285标准对继电保护装置整组动作时间的要求。     

一种新型三取二逻辑装置及配置策略在高岭背靠背扩建工程中的应用

基于可靠性和经济性的综合考虑,直流输电工程中的直流保护系统普遍采用三重化配置,输出方式采用三取二逻辑,三取二装置实现三取二逻辑判断并输出动作信号功能,对三取二逻辑装置及配置策略进行分析和研究具有重要意义。对以往工程中的三取二装置及配置策略进行了分析和研究,然后提出了一种新型三取二装置的设计方法,采用控制总线传输及FPGA逻辑处理方法,提高了其可靠性。将三取二逻辑配置在冗余的三取二装置中,同时在冗余的极控系统中进行相同的配置,大大提高了直流保护系统的可靠性和可用性。高岭背靠背扩建工程首次采用此新型三取二逻辑装置及配置策略,直流保护系统在投运后一直安全稳定运行,新型的三取二装置及其配置策略顺利通过了现场复杂环境的考验,验证了其安全性和可靠性,为以后新工程中直流保护系统的相关设计提供了有益的参考。     

超高压换流站控制保护系统独立方案设计

直流控制保护系统是整个超高压换流站二次系统的核心,其工作性能的好坏直接决定高压直流输电系统的稳定性、安全性和可靠性,而其运行性能又主要体现在它的软硬件平台和控制保护系统的设计上。通过借鉴换流站交流控制保护系统结构和交流微机保护的设计思路,将高压直流换流站中直流控制与保护独立设计,即将换流变保护、直流滤波器保护、交流滤波器保护从控制保护系统中分割出来,采用独立设计的方案,并对直流保护采用交流微机保护的"启动+动作"动作出口逻辑或者"三取二"出口逻辑,有效解决了直流控制保护系统单一元件故障导致直流保护误动作及其他系统结构带来的问题,可极大提高直流输电系统的安全稳定性。     

宾金特高压直流保护三取二配置策略及优化研究

宾金特高压直流控制保护系统采用HCM3000硬件平台,直流保护系统同时配置了硬件三取二装置和软件三取二逻辑,正常情况下保护动作优先通过硬件三取二装置输出。针对软件三取二逻辑有效时,存在阀组保护与极保护的部分保护功能无法出口的问题,通过对直流输电系统的影响进行深入分析可知,当前设计存在导致设备故障和直流闭锁的隐患。在目前设计原理的基础上,提出了修改硬件配置和软件功能的解决措施,为现场的实际应用提供借鉴和参考。     

直流输电工程中阀水冷监控系统的改进建议

基于南方电网直流输电工程中换流阀水冷及其监控系统结构和功能,介绍了南方电网各直流输电系统中由于换流阀水冷监控系统无冗余配置的部分关键传感器故障、部分参数或定值设置不合理、主处理器抗干扰能力差等问题引起误动,造成系统强迫停运的典型案例,运行经验表明,阀水冷监控系统动作的正确率比较低.针对阀水冷监控系统中控制与保护功能在同一套系统内实现、保护功能"一取一"出口逻辑可靠性低、未设置测量值异常的监测功能等设计上存在的缺陷,提出了独立换流阀水冷系统的控制和保护功能、将保护功能出口逻辑改进为"三取二"以及在控制系统中设置测量值异常监视功能等改进措施,有助于确保换流阀水冷系统的稳定运行、提高直流输电系统的可靠性.     

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.     

贵广、天广工程直流保护系统"三取二"逻辑比较

为加深对贵广直流工程和改造后天广直流工程直流保护系统＂三取二＂逻辑的理解,为直流保护冗余设计及其现场运行提供借鉴,对此逻辑在两个直流保护系统中的实现原理及应用情况进行了比较。结果表明,两个直流保护系统＂三取二＂逻辑实现的原理是相同的,但后者的＂三取二＂逻辑配置具有一定的优势,该直流保护系统在两套＂三取二＂逻辑装置全部因故退出运行时,直流保护动作出口信号仍可从极控系统中相关出口回路输出,以维持保护系统正常运行。     

提高南方电网直流保护动作可靠性的建议

直流保护系统的可靠性直接关系到设备的安全和电网的稳定.介绍了南方电网直流输电系统中较典型的单一量测量异常造成保护误动的案例,结合实例指出采用的 "二取一"出口逻辑的直流滤波器保护、采用的是"一取一"的出口逻辑的极控系统内后备保护误动可能性较高,并介绍了相应的一些改进措施,如增加闭锁条件、改进出口逻辑和测量回路等.这些探讨有助于在未来直流输电工程的改造、设计和实施时改进直流保护功能、完善直流保护的冗余配置,从而提高直流保护的可靠性.     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

基于暂态相关性分析的小电流接地故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,接地点产生的暂态故障电流包含了整个系统中全部的暂态故障电流特征量。非故障线路的三相暂态电流主要表现为对地电容电流,考虑到系统中存在的电感影响,健全线路中的两相电流差非常小,且波形与自身的暂态零序电流明显不相关,而故障线路的两相电流差与其暂态零序电流表现出明显的相关性。利用这一特征,首先对母线电压进行小波变换,通过三相近似系数比例AR检测配电网是否发生了单相接地故障,并找出故障相;然后,运用相关性分析比较各条线路的两相电流差与零序电流的相关性,能够正确地选出故障线路,文章通过MATLAB/SIMULINK建模,验证了该方法的正确性。     

基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算

扩展卡尔曼滤波法(EKF)被认为是一种精度较高的电动汽车动力电池荷电状态(SOC)估算法,但是观测方程误差会对SOC估算结果带来影响。对EKF滤波过程进行改进,根据观测方程的误差对原EKF滤波过程增设动态卡尔曼增益修正系数,提出基于卡尔曼增益动态修正的动力电池SOC估算法。仿真结果表明EKF法可以有效克服SOC初始值不准确所造成的估算误差,动态卡尔曼增益修正系数可以进一步减小由于观测方程误差造成的SOC估算误差,使估算误差保持在5%之内。     

多ARM协同架构的智能合并单元设计

为降低合并单元设备成本、增强其智能化和通用化特性,利用多ARM（高级精简指令集处理器）并行处理的优势来构建智能合并单元。采用灵活的模块化方式来进行总体架构的设计,通过光纤接口方式与其他智能电子设备建立基于快速以太网的双向通信,遵循IEC 61850通信标准进行采样值报文和GOOSE报文的高速网络化传输。结合数据处理和报文传输的要求,详细阐述了采样控制和开入开出控制等核心部分的软件处理流程。采样值及GOOSE传输等相关测试结果表明,该智能合并单元工作可靠而稳定,可满足智能变电站中合并单元在实时性强、可靠性高、通信流量大等方面的要求。     

East China Market in Dire Need of Three Major Breakthroughs

Since started as a pilot project of regional power marketin June, 2003, East China power market has been actively andsteadily progressing, and has promulgated in succession amarket establishing program, market operating rules andspecifications for the functions of technical support systems.The technical support systems have been built up by stagesincluding the master station system in East China region and     

12th International Conference on Electronic Measurement & Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China 7.16-19,2015 The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products