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。     

高压直流输电系统交流滤波器故障与保护分析

高压直流输电系统中的交流滤波器,兼具限制谐波电流及无功补偿的双重作用,其可靠运行直接影响整个直流输电系统的安全与稳定。对交流滤波器的短路故障、电容器损坏、设备过负荷、滤波器失谐等故障进行了故障机理分析。通过故障分析和EMTDC/PSCAD仿真,对各故障可配置的保护进行了系统的研究,指出了各保护的特点及存在的不足,为实际直流工程中交流滤波器保护的选型与配置提供了理论指导。     

交流滤波器电抗器谐波热过负荷保护设计及其在直流工程中的应用

在直流输电工程中,交流滤波器电抗器在谐波电流的作用下会出现发热或过载现象,电抗器谐波热过负荷保护是避免电抗器因过热导致损坏的主保护,理解并掌握该保护的设计原理及实现过程才能在实际工程中正确配置保护相关参数,详细研究了交流滤波器电抗器热过负荷保护的设计及实现方法,对保护中的集肤效应滤波器参数确定方法、保护算法、定值计算均进行了详细分析,并根据交流滤波器电抗器耐受谐波电流设计能力通过PSCAD/EMTDC仿真计算校核了保护设计及相关参数的正确性,在实际工程中可以按照所述方法根据电抗器生产厂家提供的集肤效应系数进行集肤效应滤波器参数的计算,根据谐波热等效电流计算保护定值,该方法对于直流工程的交流滤波器电抗器热过负荷保护配置具有实际指导意义.     

特高压直流输电直流侧高频干扰及滤波器型式

为解决特高压直流输电系统在直流线路和接地极线路上产生大量的高频谐波,以特高压直流输电系统每极2组12脉动换流器串联的换流器为例,深入分析了特高压直流输电换流站产生电力线载波干扰和无线电干扰的机理;探讨了换流站直流侧高频谐波的规范要求,针对直流极线和接地极线上PLC/RI滤波器的多种组合方式,采用谐波分析软件HAP计算了直流极线端部和接地极线端部的总PLC及总RI干扰水平;提出了抑制特高压直流输电直流侧高频干扰的滤波器配置方案。     

特高压直流换流站交流滤波器组对电网谐波的影响分析

特高压直流换流站配置的交流滤波器兼具特征谐波滤除和无功补偿功能,但其易与电网背景谐波阻抗相互作用导致低次谐波放大现象。交流电网谐波阻抗的获取是交直流系统谐波特性分析及交流滤波器设计配置的基础。文中根据电网谐波阻抗特性较为复杂,难以建模计算的特点,提出了一种基于换流站不同运行工况的500 kV交流电网背景谐波阻抗实用估算方法;定义了交流滤波器组谐波增益指标,通过该指标分析了特高压直流换流站交流滤波器组对电网低次谐波的放大机理;研究了交流滤波器参数与放大作用间的关系,提出了2种交流滤波器的改造方案。最后,以绍兴换流站测试数据为例,结合电网背景谐波阻抗估算结果,对其5次谐波放大问题进行了理论分析,并对交流滤波器改造方案进行了探讨。     

±1100kV直流输电工程直流滤波器方案研究

文中分析了±1 100 kV特高压直流输电工程换流器在直流侧产生的谐波的特点,根据现有的工程参数计算出了换流器在直流侧产生的谐波电压,并将计算结果与±800 kV高压直流输电工程做了比较。文中以规划的±1 100 kV特高压直流输电工程为例,对换流器在直流极线和地极引线上产生的等效干扰电流进行了计算。通过对多种直流滤波器配置方案的滤波性能进行试算,最终给出了推荐的直流滤波器配置方案,该方案满足滤波性能限制要求并且造价较低。文中同时计算出了该配置方案下直流极线和地极引线上的最大等效干扰电流:双极2 728 mA,单极5 882 mA。文中的研究结果对最终确定实际工程直流滤波器方案具有一定的参考作用。     

谐波阻抗在直流滤波器保护中的应用

直流滤波器是高压直流输电系统不可或缺的设备。目前直流滤波器保护都采用单一的电流量保护,并且大都利用调谐频次电流作为保护量。当滤波器靠近首端接地故障时,滤波器调谐频率发生较大偏移,调谐频次电流减小,使得滤波器差动保护差流较小,灵敏度不足,保护可能出现拒动。提出了滤波器谐波阻抗保护,保护同时接入电压和电流作为保护量,计算滤波器较小调谐频次的谐波阻抗大小作为保护判据,滤波器靠近首端接地故障时保护灵敏度高,并可以反应多种故障,也可作为滤波器失谐监视判据。通过PSCAD仿真验证了该判据的可行性和可靠性,这将对直流滤波器进行更加完善可靠的保护。     

高压直流输电系统交流侧谐波分析及滤波配置的探讨

概述了直流输电系统中谐波的危害,用傅立叶级数分析了换流器交流侧的特征谐波和非特征谐波,提出了输电系统中交流滤波器的基本配置方案,介绍了实际运行情况的交流滤波器优化配置和滤波效果。     

直流滤波器保护关键问题的研究

在分析直流滤波器的结构及测点配置、直流滤波器保护系统的配置策略和保护功能的配置策略的基础上,对目前特高压工程中直流滤波器保护存在的关键问题进行研究并提出建议和优化方案。对于直流滤波器高低侧电流CT暂态特性不一致导致保护误动的问题,建议采用新的直流滤波器差动保护判据,并在高低压侧采用光CT测量装置。针对模拟量故障导致三取二逻辑出口策略可靠性降低的问题,提出了一种新的三取二逻辑出口策略。利用RTDS对高压电容器C1内部接地故障进行了仿真分析,给出了一种新的保护功能判据和定值建议。通过对以上关键问题的研究,为后续高压直流工程中的直流滤波器保护的设计提供有益的参考。     

高压直流输电系统交流侧谐波分析及滤波配置的探讨

概述了直流输电系统中谐波的危害,用傅立叶级数分析了换流器交流侧的特征谐波和非特征谐波,提出了输电系统中交流滤波器的基本配置方案,介绍了实际运行情况的交流滤波器优化配置和滤波效果.     

葛洲坝换流站直流滤波器变流器损坏原因的分析

一、概述直流输电的可控硅换流阀正常运行时,将在直流侧产生特征谐波和非特征谐波电压,该电压在直流线路上产生谐波电流,对沿线路其他通信设施形成噪声干扰。葛—上直流工程为降低输电线路上谐波等值干扰电流,使沿线通信设施可以接受的水平,在葛洲坝换流站(以下简称葛站)和南桥换流站(以下简称南站)装了相同的直流滤波器组。葛站的直流滤波器配置如     

有源直流滤波器

电力公司对于限制高压直流输电对电话线的干扰,有越来越严格的要求。采用有源直流滤波器,就是为了既能满足这个要求,又不给高压直流换流站增加过多的费用.介绍了安装在康梯—斯堪(瑞典—丹麦)高压直流连络线系统中的有源直流滤波器。该有源直流滤波器接在林桐(Lindome)换流站中现有的无源直流滤波器的接地端.它由谐波电流光电测量单元、控制系统、保护和监视系统、脉宽调制功率放大器、高频变压器、冲击避雷器和耦合设备等部分组成.有源直流滤波器的体积小,占地面积也小,它减小谐波干扰的性能却非常之好.如果采用无源滤波器,要达到与之相同的效果,将需要多用十几倍的高压设备.     

一种新型的高压直流输电系统直流侧谐波电压测量方法

提出了一种新颖的高压直流输电系统直流侧谐波电压的测量方案。该方案测量流过直流侧滤波器的电流,根据对该电流的谐波分析结果,结合滤波器的元件参数或已知的阻抗-频率特性,即可简单方便地计算得到直流侧的谐波电压。该方法仅需在传统直流滤波器的基础上进行简单改造即可实现,测量电压谐波准确度高,扩展了直流滤波器的功能。并且给出了该方案的原理和谐波电压的计算方法,分析了利用不同滤波器进行谐波电压测量的优劣,研究了滤波器参数变化对谐波电压测量结果的影响,并考虑了不同谐波源叠加的情况。通过仿真计算和实验验证了所提出方法的正确性和有效性。该方法易于实现,计算简单,能够在进行谐波滤除的同时提供高准确度的高压直流谐波电压测量,具有较好的实用价值和应用前景。     

±800 kV特高压直流滤波器保护优化研究

介绍了±800某换流站的直流滤波器保护配置。通过分析某次直流滤波器电容器C₁不平衡保护动作事件,发现了电容器C₁不平衡保护整定值与故障录波分析定值存在不一致,会干扰分析人员对保护动作正确性判断的问题。同时,通过对某次直流滤波器C₁电容器低压侧主接线断线,但保护长时间未动作事件进行了分析,发现现有直流滤波器保护配置不全面,不能有效判别直流滤波器主接线断线故障的问题。针对以上问题提出了优化措施,一是对电容器C₁不平衡保护逻辑及定值进行优化,实现了保护定值与故障录波分析定值的统一;二是增加直流滤波器主接线断线保护,可有效判断直流滤波器主接线断线故障。     

特高压直流输电直流侧谐波电压测量系统

高压直流输电系统直流侧谐波电压的测量对于直流侧滤波器的设计和继电保护设备的配置具有重要意义。为此,文中以±1 100 kV直流输电系统为例,在分析其直流侧谐波电压的产生原因和谐波的特性的基础之上,研究了特高压直流输电系统直流侧谐波电压的测量方法,构建了一套直流侧谐波电压测量系统。同时,在实验室条件下,搭建了该测量系统的测试平台,对它的测量准确度和频率特性进行了验证,并研究了一套完整的数据处理算法。测试结果表明,配合该数据处理算法,直流侧谐波电压测量系统可以对50~1 200 Hz频率范围内的谐波进行准确测量,幅值误差低于0.5%,相位误差低于0.5°,并具有适应电网频率波动的能力。     

高压直流输电系统直流滤波器的设计

直流滤波器是抑制高压直流输电(HVDC)直流侧谐波的最有效、最典型且应用最广泛的设施,其设计的优劣既牵涉到HVDC系统的运行性能和安全稳定性,又关系到整个系统总投资的高低。为深入研究直流滤波器的设计,首先总结了现有HVDC工程直流滤波器的配置现状,在分析直流滤波器电路结构和阻抗-频率特性的基础上,忽略电阻的影响,根据调谐点滤波器阻抗Z=0,推导了双调谐滤波器和三调谐滤波器设计的精确公式,提出了详细的参数设计方法,而公式有多组解,选取最大的串联谐振频率rω1那一组解,此时滤波器阻抗-频率特性在谐振点附近的曲线比较平坦,滤波效果最好。然后以HVDC实际工程直流滤波器参数进行验证,结果表明所提出的公式完全正确,可为直流滤波器的参数设计提供工程指导。最后以满足等效干扰电流为基本要求,对某HVDC工程的直流滤波器进行了实例设计。     

向家坝-上海±800kV特高压直流示范工程直流低频谐振的研究

仿真计算了向家坝—上海±800 kV特高压直流示范工程直流系统谐波阻抗特性,以及各种工况下系统中主要元件的电压和电流水平,指出该工程在50 Hz和100 Hz附近可能发生串联谐振。根据以往的直流工程经验和电工基本原理,提出在直流系统中配置并联滤波器或串联滤波器可有效抑制直流系统低频谐振,并对这2种方案的特点进行了分析比较,最终形成了抑制直流系统低频谐振的推荐方案。     

云广±800kV直流输电工程交流滤波器设计关键问题研究

介绍了直流输电工程交流滤波器性能和定值计算原理和模型,以云广±800kV直流输电工程楚雄换流站为例,研究交流滤波器设计的关键问题,包括孤岛运行方式谐波阻抗对低次谐波的影响。利用自主开发的DCDP软件进行了性能和定值计算,并提出了能同时满足并联运行方式和孤岛运行方式的交流滤波器配置方案。     

±800 kV特高压直流输电工程直流滤波器设计研究

介绍了直流输电工程采用的直流滤波器的类型与构成,分析了±800 kV特高压直流输电工程换流器在直流侧产生的谐波的特点,并与±500 kV高压直流输电工程做了比较。以实际的±800 kV特高压直流输电工程为例,对换流器在直流线路上产生的等效谐波干扰电流进行了计算,对不同直流滤波器设置方案下的滤波效果进行了比较,并以计算结果为依据提出了较为合理的±800 kV特高压直流输电工程直流滤波器设置方案,为最终确定实际工程直流滤波器方案具有一定的参考作用。     

参数失谐对基于滤波器的高压直流输电系统直流侧谐波电压测量的影响

将测量的高压直流输电系统直流侧滤波器电流进行傅里叶分解得到各次谐波电流,结合滤波器已知的阻抗-频率特性计算得到直流侧的谐波电压。推导了采用常规直流单调谐滤波器时谐波电压测量误差与参数失谐度之间的关系,分析了不同元件的失谐度对各次谐波电压测量的影响和谐波电压测量误差对滤波器元件参数失谐的灵敏度。仿真计算结果验证了所提方法的正确性和有效性。