高压直流输电极隔离方法的优化及相关问题分析

直流输电中单纯的优先分断直流高压极母线线路端隔离开关,或者优先分断中性母线开关方法,均不能适应所有的电网故障情况,甚至可能造成无谓的双极停运。针对这个问题,提出了如下的优化的极隔离方法：对需要快速分断中性母线开关隔离故障区域的故障,应用优先快速分断中性母线开关方法;对其他类型故障,则优先分断高压极母线线路端隔离开关。此外,分析了极隔离优先分断中性母线开关可能带来的问题：一是中性母线开关失灵,对此讨论了中性母线开关保护动作后的三种处理策略;二是中性母线电压过高,分析显示,59EL保护原理及其动作处理策略的设计可以避免双极停运。     

高压直流接地极过压保护反事故措施的仿真研究

利用RTDS仿真系统分析了高肇直流输电系统“4·2”双极相继闭锁事故原因,指出现有接地极过压一开路59EL保护的设计逻辑存在缺陷,在中性母线开关跳开的情况下会出现不合适的动作出口,导致双极相继闭锁事故。通过仿真验证了拉开极线高压侧隔离开关隔离极线可以有效消除在中性母线上耦合的过电压;在中性母线开关跳开后通过合理增加59EL保护延时同时隔离故障极线路是针对“4·2”双极闭锁事故的有效反事故措施。     

一次直流线路永久故障分析及对策

本文以现场实际发生的直流线路永久故障为例,详细分析永久接地故障发生后直流控制保护处理过程,以及故障未能及时隔离的原因和故障电流的流通回路.为了能更及时地进行故障隔离,本文考虑中性母线开关的分流能力,提出移相重启和功率回降两种策略,并分析比较两种策略的优劣,可根据工程现场一次设备的配置情况选择不同的策略.最后通过实时数字仿真实验验证了所提策略的可行性和有效性.     

多端高压直流输电系统保护动作策略

多端高压直流输电(HVDC)系统保护动作后故障处理策略的选择与多端系统结构密切相关。详细分析了串联型和并联型多端直流输电系统的闭锁和线路故障再启动逻辑2类保护动作后故障处理策略,并简要介绍了其他保护动作处理策略。快速移相及同时投旁通对是串联型常用的闭锁策略;并联型常采用闭锁脉冲策略,以及禁止投旁通对策略。对串联型而言,极隔离实际上是换流器隔离;由于存在多条多电压等级的直流线路,从而线路故障处理策略复杂度很高;功率回降和极平衡需各主控站协同处理;新增合大地回线开关的处理策略。对并联型而言,线路故障处理需各整流站协同处理;新增降电流后闭锁策略;新增分断直流线路开关策略,便于隔离故障直流线路。     

基于快速重合闸的多端直流配电网极间故障隔离恢复策略

为快速识别并隔离直流极间故障、实现多端直流配电网的极间故障快速恢复,提出了一种基于直流断路器快速重合闸的故障隔离恢复策略。研究了由半桥式模块化多电平换流器组成的环形多端直流配电网极间故障暂态特性,并结合目前典型的保护配置、故障选线及控制方法,形成一种基于直流断路器重合闸的控制保护一体化协调配合策略。各保护区内的快速保护检测到故障后立即闭锁换流器、跳开直流断路器以快速隔离故障;控制保护一体化装置获取故障定位信息后,重合非故障区域内已经跳开的直流断路器、解锁已经闭锁的换流器,在新拓扑结构下实现直流极间故障的快速恢复。最后在PSCAD/EMTDC软件下搭建了六端柔性直流配电网仿真模型并测试了极间故障隔离及恢复特性,验证了所提方案的可行性。     

一起云广直流孤岛调试时双极相继闭锁事故分析

2011年6月5日云广直流工程孤岛调试期间,直流线路发生故障造成双极相继闭锁。分析了事故发生经过和原因,认为在极Ⅱ遭受雷击后,极I保护系统内的电流变化量满足滤波器差动保护定值,导致差动保护动作,同时避雷器的动作电流触发了高速中性母线开关保护动作。为此,提出了优化直流滤波器差动保护的保护定值,调整直流线路行波保护相关判据,消除阀组旁路开关合闸放电电流影响等措施。实践证明所提的措施能从根本上避免此类事故发生。     

云广特高压直流工程系统调试无通讯运行问题分析及策略

笔者对云广特高压直流系统调试期间的一个典型问题--无通讯下故障极(极1)中性母线开关(HSNBS)断开时序不当导致正常极(极2)停运进行了分析.通过分阶段分析该次试验的实际录波,分析了极1中性母线开关(HSNBS)断开时序不恰当的原因及由此导致极2停运的过程.给出了4种解决办法,即完善无通讯情况下控制策略、完善双极中性...     

故障自清除型直流配电网新型双极短路故障元件识别方法

直流配电网内故障元件的快速、可靠识别及准确隔离是直流配电网的技术难点之一。针对故障自清除型换流器结合快速隔离开关的直流配电方式,该文提出一种无需检测线路两端电气量的故障元件识别方法。研究了基于网络结构及母线电气量的母线虚拟电压计算方法;利用母线虚拟电压在不同故障位置时的差异,研究直流线路故障的快速识别及定位方法,并提出利用换流器内子模块投切选择实现母线故障与线路端部故障的辅助识别方法。该故障元件识别方法仅利用换流器出口电流和母线电压实现全配电网的故障元件快速识别,而无需测量线路两端电气量,且不受配电网结构限制,兼顾了经济性和可靠性。     

直流线路永久性接地故障环流抑制优化方案

针对双极双十二脉动特高压直流线路永久性接地故障异常环流无法有效隔离问题,提出了故障异常环流抑制优化方案。首先分析直流线路永久性接地故障异常环流值的影响因素;其次结合国内直流线路故障清除现有策略,分析有通信工况下线路接地故障重启高端阀组异常环流、有通信工况及无通信工况下线路接地故障重启不成功闭锁异常环流的形成原因;然后据此提出基于极隔离以及移相90°再闭锁策略优化的直流线路永久性接地故障环流抑制方案;最后通过实时仿真系统(real time digital system, RTDS)建立仿真模型验证改进方案的有效性。结果表明,文中所提出的方案可有效解决不同工况下直流线路永久性接地故障异常环流问题。     

脉冲注入法和单端故障行波法相结合的直流输电系统接地极线路故障测距

分析了直流输电系统在单极运行方式下,接地极线路故障暂态行波和外部注入脉冲信号在接地极线路上的传播过程。以此为基础,提出一种将脉冲注入法和单端故障行波法相结合的接地极线路故障测距方案。首先通过在换流站直流中性母线处监测接地极线路故障暂态行波识别线路是否发生故障,在线路故障暂态过程结束后从中性母线向线路注入脉冲信号。根据脉冲注入法得到初步测距结果,并以此确定故障区段。然后,根据确定的故障区段,进一步用单端故障行波法再次获得测距结果。最后,对两次测距结果取平均值,作为最终测距结果。以PSCAD/EMTDC为仿真平台,搭建了直流输电系统在单极运行方式下的接地极线路故障测距仿真模型。并借助Matlab对仿真波形数据进行分析,表明所提出的接地极线路故障测距方案是可行的。     

柔性直流配网极间故障控制保护策略与主设备参数配合研究

直流配电网在改善供电可靠性和电能质量、实现分布式电源无扰并网以及城市直流负荷接入等方面,相比交流配网有较大优势。然而直流线路具有故障电流上升速度快、峰值大的特点,极易损坏换流器件及设备绝缘,因此,对直流线路的故障处理提出了较高的要求。基于MMC的柔性直流配电网可以通过接地方式的设计实现直流线路单极故障穿越,而危害更大的极间短路故障尚无很好的处理方法。以背靠背典型两端直流配电网为例,分析了直流线路极间短路故障时的暂态特性及其对交流系统、换流器及直流侧的影响。分析了极间故障时的控制保护策略及其与主要设备参数的配合关系。在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下进行了直流线路极间短路故障的仿真研究,验证了该控制保护配置与主设备参数配合策略的正确性。     

并联型多端直流输电系统保护相关问题探讨

该文介绍了并联型多端直流输电保护系统分区、测点和开关刀闸位置以及系统运行的方式。对于多端直流输电系统,直流线路保护设置保护线路全长时,可能发生区外故障误动;换流站线路保护需根据所连接的直流线路数目分别配置。在变电站,每条直流线路会配备一套保护装置,每套保护装置配置多套定值,其保护范围分别覆盖不同长度的线路;这些定值需根据其他换流站的运行情况进行切换;支线路故障后可采取隔离故障线路的处理策略,同时需闭锁隔离出来的换流站。不能通过检测是否存在流经接地站的接地电流,来判断是否发生金属回线接地故障;建议在并联型多端系统中不采用移相处理策略清除金属回线接地故障。高压T区保护采用差动原理,保护动作后,建议相关站采用极闭锁策略。逆变站故障后延时分断换流变网侧开关有利于阀的关断。逆变站换相失败后,更大的直流电流将流经换流阀,需在工程设计环节加以考虑,防止交流系统故障引起的换相失败导致直流过流保护动作。     

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。     

高压直流输电系统双极中性母线差动保护改进方案研究

为提高直流输电系统双极中性母线差动保护运行可靠性,针对双极中性母线差动保护性能存在缺陷,提出保护的改进方案。由于双极中性母线差动保护存在缺陷,曾导致多起单一元件故障引发高压直流输电系统单、双极强迫停运事件。结合具体停运事件,对双极中性母线差动保护性能进行分析,包括:1)保护引入非电量信号的必要性及方式;2)双极运行工况下,保护经控制极判据开放的逻辑以及闭合双极中性母线接地开关的动作策略。根据分析结果,提出保护的改进方案,保护改进方案在提高保护运行可靠性的同时,兼顾了改善直流输电系统运行维护工作的效率。目前,改进方案已在多个高压直流输电系统中实施,采用该方案后,双极中性母线差动保护运行情况良好。     

高肇直流接地极过电压保护误动原因分析及解决方案

分析2007年4月2日高肇直流高坡换流站发生的接地极过电压保护(59EL)误动作事件的原因,提出了相应的解决方案:将中性母线断路器在分位时将接地极过电压保护动作延时设置为12s,直流站控软件部分满足原有的联锁逻辑时,允许拉开高压母线隔离开关。此方案的有效性获得RTDS仿真证实。     

楚穗直流中性母线开关保护动作分析及对策研究

针对楚穗直流系统2011年6月5日雷击故障中出现中性母线开关保护(代码为82HSNBS)动作导致中性母线开关重合的问题,笔者根据现场故障录波数据对82HSNBS保护的动作过程和原因进行了详细的分析,并提出了频率限制和自复位的过渡优化方案。仿真试验表明,所提的优化方案有效且可行。     

楚穗直流中性母线开关保护动作分析及对策研究

针对楚穗直流系统2011年6月5日雷击故障中出现中性母线开关保护(代码为82HSNBS)动作导致中性母线开关重合的问题,笔者根据现场故障录波数据对82HSNBS保护的动作过程和原因进行了详细的分析,并提出了频率限制和自复位的过渡优化方案。仿真试验表明,所提的优化方案有效且可行。     

换流站极中性母线差动保护动作原因分析

换流站直流滤波器连接于极高压母线与极中性母线之间,当直流滤波器发生接地故障时,某些位于特定位置的故障点会对直流电流进行分流,引起中性母线差动保护动作。以某±500kV整流站直流滤波器接地故障为例,分析中性母线差动保护动作的原因,并提出导致该保护动作的直流滤波器接地故障发生区域,最后通过仿真试验证明了所提假设的正确性。     

特高压直流中性线母线开关重合保护误动分析

在锦苏、哈郑和溪浙特±800 kV高压直流输电工程系统试验过程中以及投入运行后,发生了几次直流场中性母线开关(neutral bus switch,NBS)保护误动重合故障。对锦苏、哈郑和溪浙特高压直流输电工程直流场中性母线开关保护误动重合故障及后果进行了分析,找到了引起NBS开关重合的原因,提出了解决方案并通过了试验验证。对不同原因引起的直流场NBS开关重合的机理进行了详尽的剖析,并提出了相应的解决措施。通过对已投入运行±800 k V特高压直流工程直流场NBS开关重合故障分析以及对正在建设的特高压直流工程NBS性能分析,提出了NBS开关重合故障影响直流系统稳定运行的解决措施。     

采用故障阻断型换流器的直流配电网故障处理技术综述

故障的快速隔离与恢复是保障直流配电网供电可靠性的关键问题,利用具有故障自清除能力的换流器和隔离开关配合实现故障电流的阻断与隔离是直流配电网的重要发展方向之一。文中从继电保护与故障定位、故障隔离及故障恢复3个方面,针对采用阻断型换流器的直流配电网故障处理技术的研究现状进行了归纳和总结,梳理了采用阻断型换流器的直流配电网故障处理技术存在的问题和难点,并对该研究方向的关键技术发展趋势进行了展望。