直流输电系统中直流线路故障再启动逻辑分析

为确保高压直流输电系统安全稳定运行,避免直流线路瞬时性故障造成直流输电系统停运,在直流控制保护中增加直流线路故障再启动功能,该功能通过移相重启释放直流线路上累积的能量,清除故障点,恢复直流系统运行,对减少直流系统的停运次数,提高直流系统的可用率作用巨大。介绍鲁固直流系统直流线路故障再启动功能原理和动作逻辑,并对其进行了试验验证,为今后直流工程直流线路故障再启动功能的设置提供参考。     

天广直流线路故障重启逻辑优化措施研究

针对天广直流线路短时连续遭受故障时,直流线路故障重启功能不正确执行的情况,从直流线路保护原理、保护动作过程和线路重启逻辑等方面,分析了第2次直流线路故障重启不正确的原因,通过仿真试验重现了现场故障情况,并证实了直流线路在重启次数计数器50 ms延时的时间间隔内再次遭受故障时,会导致直流线路故障重启功能执行不正确,提出了去除重启逻辑中重启次数计数器延时的优化建议,仿真结果表明了该优化方案可行且有效。     

楚穗直流线路故障致双极闭锁及故障重启逻辑缺陷分析

楚穗直流联网、全压运行条件下,相继发生极1两次线路保护动作,极2一次线路保护的事件,导致楚穗直流双极闭锁。为探明楚穗直流双极相继闭锁的原因,从直流线路故障纵差保护原理、行波保护原理、极控线路故障重启监视功能入手,结合楚穗直流EMTDC仿真模型,从电磁耦合与双极接地故障两个维度分析并掌握双极相继闭锁的原因。通过对故障重启监视功能的深入分析,进一步挖掘出监视功能的逻辑缺陷,提出了避免直流不必要闭锁的故障重启逻辑优化建议。     

高压直流输电线路保护动作分析及校验方法

为提高现场工作人员对直流输电线路保护动作情况判断和分析能力,以天广直流输电工程直流线路保护的实际应用为例,深入分析德国西门子公司基于SIMADYN D装置的直流线路保护的原理和软件逻辑流程,研究高压直流输电线路保护动作后的分析策略,指出必须把保护信息、故障录波和软件的内部逻辑流程相结合,才能对直流线路保护的动作情况做出正确分析。此外还建议改造现有故障录波系统的软硬件配置以加强录波能力;并提出高压直流线路保护无需进行定值校验。     

兴安直流金属回线纵差保护研究

兴安直流现有保护逻辑下,金属回线线路发生瞬时性接地故障后无故障重启逻辑,降低了直流系统的可靠性。提出了兴安直流SIMADYN D平台下增加金属回线纵差保护的程序修改方案,该保护作为直流金属回线线路接地故障的主保护,动作后果为启动直流线路故障重启逻辑。利用兴安直流EMTDC仿真模型,在单极金属运行方式下,开展不同功率水平、不同故障位置、不同过渡电阻的故障仿真。仿真结果显示该保护在过渡电阻较大情况下有拒动的风险,在大负荷条件下执行故障重启并不能有效地熄灭故障点电弧,故障重启失败后闭锁直流。综合考虑保护逻辑设计方案和EMTDC仿真结果,不建议兴安直流增加金属回线纵差保护。     

一种特高压直流输电线路单端电压暂态保护原理

平波电抗器、直流滤波器、PLC滤波器构成特高压直流输电线路现实边界。分析特高压直流输电线路边界以及特高压直流输电线路的频率特性,研究特高压直流输电线路以及边界对故障暂态电压信号高频量的衰减作用。分析现有特高压直流输电线路暂态保护原理的保护范围,指出现有利用保护元件区分本侧区内外故障的特高压直流输电线路暂态保护原理并不能实现特高压直流输电线路全线保护。综合考虑特高压直流输电线路边界和线路对故障暂态信号高频量的衰减作用,提出利用保护元件区分对侧区内外故障的特高压直流输电线路单端电压暂态保护原理。建立云广特高压直流输电系统实际参数仿真模型,对所提出的特高压直流输电线路单端电压暂态保护原理进行仿真验证。     

一起直流线路故障后的再启动过程分析

在直流输电系统中,直流线路的瞬时故障会导致直流线路的再启动.针对某直流系统中的一起直流线路故障,通过回顾其故障过程,分析突变量保护原理和直流线路再启动逻辑,结合故障录波对直流线路故障后的再启动过程进行了探讨,并对故障类型作出了判断.     

电网换相换流器和电压源换流器串联组成的混合直流换流器控制和保护研究

基于电网换相换流器和电压源换流器串联的混合直流换流器在克服交流故障时的换相失败和直流故障时的重启动具有优势。分析了该混合直流换流器运行方式、控制策略、电压源换流器保护原理、抵御换相失败原理和直流线路重启过程,认为由该混合直流换流器组成的高压直流输电系统,可克服传统直流和柔性直流输电的主要缺点。当逆变侧的交流系统发生故障时,电压源换流器可提供电压支撑来抑制直流电流增加,缓解电网换相换流器换相失败效应。当直流线路发生故障时,逆变侧电网换相换流器可阻断电压源换流器产生的故障电流,具备直流线路故障重启能力。另外,电压源换流器还为电网换相换流器提供无功功率,从而减少换流站无功设备配置。     

一种快速切除HVDC输电系统接地极线路接地故障的方案

兴安直流输电系统逆变侧接地极线路与直流线路同杆并架敷设.在直流线路遭雷击后,接地极线路因感应过电压继发接地故障,在高压直流(HVDC)输电系统单极故障重启不成功的条件下,两回并行的接地极线路不平衡电流保护动作,导致直流输电系统双极闭锁.为了彻底消除接地极线路故障导致的HVDC输电系统闭锁现象,提出在换流站接地极线路出口处装设直流断路器灭弧的方案,并相应调整了接地极线路的控制和保护策略.     

高压直流输电线路保护的探讨

对高压直流输电线路的故障特征及其线路保护进行了分析与探讨,针对直流线路故障的特点,对各种保护原理进行了简要分析,认为行波保护作为HVDC系统线路保护的主保护符合高压直流输电线路故障特征并具有绝对的优越性,为高压直流输电线路行波保护的分析与研究提供了理论基础。     

高压直流输电线路保护的探讨

对高压直流输电线路的故障特征及其线路保护进行了分析与探讨,针对直流线路故障的特点,对各种保护原理进行了简要分析,认为行波保护作为HVDC系统线路保护的主保护符合高压直流输电线路故障特征并具有绝对的优越性,为高压直流输电线路行波保护的分析与研究提供了理论基础.     

利用保护元件区分对侧区内外故障的特高压直流输电线路双端电压暂态保护原理

平波电抗器、直流滤波器、PLC滤波器构成特高压直流输电线路现实边界。分析特高压直流输电线路以及边界的频率特性,研究特高压直流输电线路以及边界对故障暂态电压信号高频量的衰减作用,得到当故障发生点与保护安装点的距离大于 时,线路对频率为 高频量的衰减作用将大于边界的衰减作用的结论。证明特高压直流输电系统整流侧和逆变侧关于直流输电线路中点对称,提出利用保护元件区分对侧区内外故障的特高压直流输电线路双端电压暂态保护原理和动作判据,该原理能实现特高压直流输电线路全线保护。建立云广特高压直流输电系统实际参数仿真模型,对所提出的特高压直流输电线路双端电压暂态保护原理进行仿真验证。     

特高压直流输电线路故障重启策略优化研究

为了解决以往特高压直流输电工程中直流线路故障重启策略不完善导致直流功率波动甚至双极闭锁的不足,提出了把直流输电运行工况和运行功率点加入到直流线路故障重启策略中。利用RTDS对特高压直流输电线路接地故障进行仿真,建立直流输电线路接地故障等效模型。针对在故障极重启动过程中非故障极实际直流功率波动大的问题,提出采用闭锁非故障极低压电流(VDCL)功能的方法来减少非故障极实际直流功率的波动。以溪洛渡左岸-浙江金华±800k V特高压直流输电工程为试验背景,仿真试验证明:所提出的特高压直流输电线路故障重启优化策略能有效的提高系统线路故障时的稳定性,具有很好的工程实用性。     

兴安直流双极闭锁反事故措施实时仿真研究

对“5·5”兴安直流双极闭锁故障的分析显示,由于兴安直流采用接地极线路与直流输电线路同塔架设,存在着双极闭锁潜在风险。因此,搭建了由实时数字仿真器（RTDS）与兴安直流实际的控制保护装置组成的闭环实验系统,针对直流控制保护故障重启功能进行大量实时仿真实验,内容包括实现接地极线路电流不平衡保护重启及定值调整,调整直流线路现有故障重启逻辑和模式,以及重启功能调整后对拉制保护的关联影响等。从直流控制保护的角度提出了有效地防止类似“5·5”兴安直流双极闭锁的措施。     

柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述

由于柔性直流输电系统调节方式和自身结构的特殊性,直流线路的故障电流具有上升速度快、峰值大的特点,极易损坏换流器件和设备绝缘,且柔性直流系统无法通过调节触发角实现故障自清除。因此,对直流线路故障处理和保护提出了更高要求。对于柔性直流线路故障,不仅需要快速且可靠的线路保护对故障进行识别,也需要相应的处理措施和手段对故障后的电流进行有效限制,以减少故障冲击电流对换流器件、直流线路自身以及系统的损害。基于柔性直流输电线路的故障特征,从直流线路故障电流抑制、减少故障影响、线路保护原理等方面,系统地介绍了国内、国外柔性直流输电线路故障处理与保护技术的现状和发展。重点分析了几种辅助电路、新型换流器拓扑和直流输电结构,以及直流断路器在处理直流线路故障方面的性能。探讨了目前柔性直流输电线路故障处理和保护亟须解决的关键问题以及未来进一步的研究方向。     

高压直流输电线路继电保护技术综述

中国的能源分布和电网结构决定了高压直流输电具有广阔的应用前景。直流输电线路长、故障率高,其继电保护技术性能关系到直流输电系统的安全性和故障恢复速度。目前,运行中的直流输电线路保护方案及装置部分是由ABB或SIEMENS公司提供。工程应用中的直流线路保护存在理论不完备、可靠性差等缺点,线路故障由直流控制系统响应动作,造成直流闭锁而被迫停运的事故时有发生。文中在综述国内外直流线路保护技术与研究现状的基础上,分类对直流输电线路保护原理的优缺点进行了评述。最后,针对现有保护原理上的不足,提出了直流输电线路保护研究的几点建议与设想,并探讨了进一步的研究方向。     

高压直流输电线路单端暂态量保护装置的技术开发

针对传统直流线路主保护存在灵敏度不足、可靠性差等问题,基于现有直流输电工程控制保护平台硬件设备及软件环境,研究开发了仅利用单端暂态信号的新型直流输电线路主保护装置。保护原理基于直流输电线路边界对高频电压信号的阻隔特性,由启动元件、暂态量方向元件、边界元件、故障极判别元件、雷击干扰判别元件组成。利用实际直流输电工程进行二次系统调试时所采用的RTDS仿真模型及现场控制保护设备,对直流输电线路单端暂态量保护装置进行了直流输电控制与保护系统出厂试验中所有线路保护项目试验,结果表明,直流输电线路单端暂态量保护装置能够准确、快速区分线路区内外故障及雷击干扰,适用于不同直流输电工程,并且保护原理可靠、计算量小、无需更换门槛值,有很强的实用性。     

直流输电系统再启动功能改进措施

在高压直流长距离输电中,直流线路发生故障的概率较高,完善和合理使用再启动功能对提高直流输电系统的可用率意义重大。结合南方电网公司和国家电网公司直流工程的运行情况,分析了目前直流线路故障再启动功能现状,发现存在正常双极运行时负极再启动功能退出、可重启的故障范围小等问题。提出了改进建议:完善直流控制系统软件,加强两极之间再启动功能协调配合,在一极事故闭锁、直流线路故障及再启动期间,暂时闭锁另一极的再启动功能,防止两极同时或相继重启,避免因控制软件限制再启动功能的投入。并提出接地极线路接地故障和金属回线故障时,相应的接地极线路不平衡保护（GR模式）和直流线路横差保护的出口方式应由极闭锁调整为直流再启动。     

基于电压和电流突变量方向的高压直流输电线路保护原理

对高压直流输电线路故障暂态特征的分析发现,直流线路两侧保护测量处电压突变量与电流突变量的方向特征在发生线路区内和区外故障时不同,由此构成高压直流输电线路保护原理。文中给出了电压、电流突变量方向判别判据和门槛值整定原则,并构造了相应的保护判据。对实际高压直流输电系统仿真的结果表明:提出的保护原理在双极直流输电系统的多种可能运行方式下、各种故障情况下都能正确识别区内、区外故障;在区内故障性雷击、高阻抗接地和极—极故障时能够准确动作。另外,该保护原理对通信通道、采样频率和数据计算速度要求不高。     

云广±800kV特高压直流输电线路暂态保护特征频带选取

利用保护元件区分对侧区内外故障的特高压直流输电线路单端电压暂态保护原理能够实现线路全长保护。提取故障暂态量的特征频带对基于此原理的特高压直流输电线路暂态保护的研究非常重要。结合云广特高压直流输电系统实际参数,利用PSCAD/EMTDC建立云广±800kV特高压直流输电系统仿真模型。根据云广特高压直流输电系统边界实际参数,得出线路边界透射系数阻带。分析各种类型故障信号的频率特性,得出位于边界透射系数阻带内的故障信号主能量频带。故障信号特征频带是主能量频带内,满足衰减规律——线路及边界对故障信号的双重衰减效果要强于单个线路对信号的衰减的故障信号所对应的频带,特征频带内的故障暂态量能准确反映故障位置,可以提取特征频带内的暂态量作为线路暂态保护的故障信号。