特高压混合直流工程LCC换流阀短路保护优化研究

首先基于昆柳龙直流工程与云广直流工程控制保护系统RTDS仿真实验数据,通过对比分析阀区故障时的故障特征及换流阀短路保护的动作特性,发现传统LCC换流阀短路保护判据在特高压混合直流系统中存在误动的风险。根据特高压混合直流系统与常规直流输电系统在系统结构和运行特性上的不同,分析出传统LCC换流阀短路保护判据直接应用于特高压混合直流系统时存在的缺陷。针对这一缺陷,改进了LCC换流阀短路保护判据,并通过仿真分析验证了新判据的有效性,为特高压混合直流输电工程的送端常直阀短路保护提高了有效的解决方案。     

基于阀短路保护的HVDC换流器区内故障定位新方法

阀短路保护在高压直流输电系统中起到换流器主保护的作用。现有的2类阀短路保护中,仅第1类阀短路保护能够反应于换流器区内的接地故障。但是,对于换流器区内的同一故障,第1类阀短路保护的动作具有不确定性;对于换流器区内的不同故障,第1类阀短路保护的动作具有相似性。文中结合MATLAB仿真,详细分析了接地故障下,第1类阀短路保护的动作特性;根据同一接地故障下第1类阀短路保护动作情况的不同,提出了一种故障时段划分方法,从而能够明确保护的动作情况;讨论了换流器区内不同故障下,第1类阀短路保护动作情况的相似性以及区分方法。综合上述故障时段划分方法及故障类型区分方法,提出了一种换流器区内故障定位的新方法。     

高压直流输电中阀短路保护的动作方程研究

作为高压直流输电系统中换流器的主保护,现有的阀短路保护主要有2类动作方程。这2类动作方程的动作函数和制动函数均存在一定的差异。通过分析阀短路保护测量的电流在各种换流器故障下的变化规律,对2类动作方程进行了对比分析。在此基础上,对其中的一类动作方程进行了改进,使其具备定位故障桥的功能。提出阀短路保护的分段式制动函数,较好地克服了保护的选择性和灵敏性之间的矛盾,并给出了相应的参数确定方法。以CIGRE直流输电标准测试系统为例,对区内所有短路故障和区外一些短路故障进行测试,验证了该文对2种动作方程理论分析的正确性和制动函数中参数确定方法的合理性。     

基于MMC多端柔性直流输电保护关键技术研究

基于MMC的多端柔性直流输电是直流输电的重要发展方向。对MMC多端柔性直流输电控制保护系统进行了研究,介绍了一种基于子模块电容电压优化平衡控制算法的控制策略,详细给出了柔性直流输电系统保护配置,对阀侧交流母线差动保护策略和换流器区保护策略等保护关键技术问题进行深入研究,给出了具体的解决策略。并搭建了多端MMC-HVDC仿真试验系统验证控制保护研究策略,详细分析了阀侧交流母线两相短路接地故障和换流器上桥臂短路故障仿真结果。所研究内容对多端MMC-HVDC工程的研究和发展有重要的借鉴意义。     

云广特高压与贵广直流工程直流保护系统的异同点

云广特高压直流工程作为世界上第一个±800 kV直流输电工程,采用双12脉动换流器串联的接线方式,其控制保护系统采用分层分布式结构。为方便研究云广特高压工程直流保护系统的软硬件配置及特有的保护功能设置,从硬件、软件及保护功能设置等方面,对云广特高压及贵广工程的直流保护系统进行了分析比较。云广特高压工程直流保护系统的设计比常规直流工程复杂,因接线方式的特殊性需增加相应保护设置,只与单12脉动换流器相关的故障需结合高速旁路开关隔离故障以维持直流系统继续运行。     

高压直流输电系统阀短路保护动作特性分析

阀短路保护是高压直流输电系统中换流器的主保护.文中定量分析计算了在整流侧和逆变侧发生阀短路故障时的故障电流,结果表明,相比整流侧阀短路,逆变侧阀短路时的短路电流要小得多,以此为基础分析了阀短路保护的动作方程,并按传统交流比率差动保护的方法确定了动作方程中的相关参数.对动作方程分析表明,由于整流侧和逆变侧阀短路时故障电流...     

考虑故障阀臂封锁条件下的VSC-HVDC换流器故障诊断算法

针对两电平柔性直流输电(VSC-HVDC)系统换流器内部常见的IGBT阀器件短路失效、桥臂直通、交流侧单相接地、交流侧两相短路、直流单极接地这5类贯穿故障,研究了换流器故障保护与诊断的协调配合方案,分析了保护闭锁条件下系统直流电压及交流电流的变化规律,据此提出了利用闭锁时刻的直流电压及闭锁后2个周期的三相交流电流作为特征信号进行换流器故障分类与定位的诊断方法,并确定了用于区分故障类型的电压、电流诊断阈值。对换流器严重贯穿故障进行仿真,利用PSCAD/EMTDC模型对所提出的诊断方法进行了验证,结果表明该方法不仅能可靠识别故障类型,还能准确定位故障位置,可用于故障阀臂闭锁条件下VSC-HVDC换流器的故障诊断。     

高压直流线路短路故障行波保护动作概率计算与分析方法

行波保护是高压直流线路的主保护,直流线路发生短路故障时保护的正确动作对保证系统安全有重要作用。然而由于该保护利用故障初期暂态电气量构成保护判据,实际的行波保护方案对区内短路故障的判别具有很强的不确定性,或概率性。为定量描述这种概率性,提出了一种高压直流线路短路故障行波保护动作概率计算与分析方法。即在充分考虑实际行波保护动作逻辑及系统运行方式的基础上,综合计及故障类型、故障位置、过渡电阻、故障时刻等不确定因素的影响,基于Latin超立方抽样技术对现有行波保护方案的动作概率进行计算。算例以云广±800 kV特高压直流输电实际工程中的行波保护方案为研究对象,探明了故障条件中各因素对行波保护动作概率的影响程度,分析了运行方式变化带来的不利影响。     

换流变压器阀侧单相接地故障保护动作分析

文章系统分析了超高压直流输电系统的换流变压器阀侧发生单相接地故障时的特点,并讨论了相应的换流变压器差动保护和换流器差动保护的动作行为,最后运用EMTDC对CIGRE直流输电标准测试系统的整流侧和逆变侧换流变压器阀侧单相接地故障进行了仿真分析,研究了交直流保护系统的配合及相关的解决措施,完善了超高压直流输电系统的故障分析和保护配置。     

云广特高压直流输电工程换流阀过负荷能力分析与计算

云广±800 kV直流输电工程是世界上第一条特高压直流输电工程。受端交流系统由于短路故障或负荷增加等原因,需要直流系统提供紧急功率支援时,将增加其输送容量,甚至会使直流系统过负荷运行。主要对换流阀的过负荷能力进行了研究,根据阀过负荷的机理,从阀中晶闸管结温和冷却系统冷却容量两个方面得到了阀过负荷能力的计算方法。并根据楚穗直流的具体数据进行了工程计算,计算结果表明该方法可以精确得到楚穗直流输电工程中阀的过负荷能力,可为实际直流输电工程的设计和运行提供参考和指导。     

逆变侧换流变压器网侧接地故障对差动保护影响分析

特高压直流输电系统逆变侧换流变网侧单相接地故障后,网侧电压跌落可能会引发直流系统换相失败,有直流分量流入换流变压器绕组,使变压器铁芯磁通发生偏移,引起换流变饱和,产生故障性涌流,进而影响其安全稳定运行。针对逆变侧换流变网侧单相接地故障产生的故障性涌流问题,通过开关函数理论讨论了换流阀正常换相以及换相失败两种情况下网侧故障电流特征,分析了逆变侧网侧单相接地故障后换流变磁通的变化情况。在此基础上,研究了电流互感器饱和对换流变差动保护的影响。结果表明,换流变网侧区内故障情况下,网侧电流互感器饱和,使得换流变差动电流二次谐波含量超过门槛值,导致差动保护误闭锁。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了分析的正确性。     

考虑直流控制系统影响的HVDC输电线路后备保护研究

在考虑直流控制系统影响的情况下,详细分析了HVDC输电线路区内、区外的故障特征以及直流控制系统的动作特性和控制状态。引入并分析了基于开关函数的交直流系统二次谐波计算等值模型。通过分析故障期间换流器触发角和直流侧二次谐波量的变化特征,提出了一种新的以换流器触发角为保护动作量,利用二次谐波分量闭锁的直流线路后备保护方案,给出了保护整定的理论计算方法。与直流线路纵联差动保护相比,该保护不因直流电流波动影响而被闭锁,保护动作时间较快;与微分欠压保护相比,具有更高的抗过渡电阻能力。通过PSCAD/EMTDC大量仿真计算,验证了该保护能可靠区分直流线路区内、区外故障,与直流线路纵联差动保护和微分欠压保护相比具有明显的优越性。     

直流系统接地检测

直流系统接地在线检测装置利用了磁调制原理的直流传感器,采用了单片机技术对直流系统一点接地和正负极同时接地,并且在接地电阻相等的情况下实现在线检测。能够迅速查出故障回路并告警。装置的开发对于一点接地发展成两点接地造成保护误动或拒动有很好的预防作用。     

可通信式智能选择性漏电保护系统的研究

分析了目前矿井低压电网漏电保护系统存在的不足 ,提出了基于附加直流电源检测和零序功率方向的漏电保护新判据 ,介绍了基于这些新判据的智能漏电保护装置 ,该装置构成的可通信式漏电保护系统可以实现无级差的选择性漏电保护 ,提高了井下低压电网的安全水平     

云广直流输电工程接地极线路绝缘水平优化

针对在±800 k V云广直流输电工程的调试和运行过程中多次发生直流系统故障引起接地极线路闪络的问题,对不同故障情况下接地极线路上的过电压水平和分布进行了仿真。结果显示,云广直流接地极线路的绝缘水平与换流站中性母线的绝缘水平以及中性母线避雷器的保护水平确实存在不匹配。分析了降低避雷器保护水平和提高接地极线路绝缘水平两种解决方案。对于新建工程,推荐采用提高接地极线路的绝缘水平方案来解决不匹配问题。对于已投运工程,建议调小换流站接地极线路进线段杆塔的招弧角,将闪络控制在一定范围内。     

超导直流输电技术发展现状与趋势

本文结合深圳多端柔性直流配电示范工程,研究了柔性直流配电网的保护方案及故障定位方法。根据实际工程的电路拓扑结构,明确了保护区域的划分方法。同时结合MMC换流器及直流配网的故障特性,提出了各保护区域的保护配置方案。着重介绍了直流线路单极故障、双极故障的保护配置方法,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了保护配置策略的正确性和直流线路故障定位的可行性。最后介绍了保护装置的实现形式,并通过保护与控制之间的相互配合,形成了自适应的柔直配网保护系统。     

10 kV交直流配网弧光过电压特性分析

小电阻接地是提高交直流配电网保护灵敏性、降低过电压水平的有效手段。弧光接地过电压威胁设备绝缘,因而分析该问题对交直流配网安全运行具有重要价值。通过搭建交直流混合配网,在10 kV交流侧模拟发生配电网弧光过电压场景,研究了交直流电网过电压水平和故障穿越特性。首先基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了柔性直流配网仿真模型,构建了弧光接地过电压数学模型;然后,仿真交直流混合配网系统发生故障后非故障相过电压故障响应曲线,分析了交流侧发生单相接地故障时,零序、负序分量造成的弧光过电压穿越特性;最后,通过对比分析不同接地电阻条件下交直流电网过电压数据获得了其变化规律,结果表明接地电阻为6Ω时对过电压的抑制效果最佳。     

团林换流站电压突变量保护研究

根据团林换流站电压突变量保护动作现场反馈的信息进行故障原因分析,判定为测量系统故障造成保护动作。基于直流电压信号测量传输回路和直流分压器的结构分析,指出了发生故障的最小区域。通过与换流站运行的控制保护设备完全相同的试验系统进行相关的验证,并进行RTDS仿真试验。结果表明,直流分压器测量回路故障造成保护动作,保护动作行为正确。最后,给出了解决问题的建议。     

基于MMC的多端柔性直流线路超高速保护关键技术研究

为了满足多端柔性直流电网输电线路超高速保护动作快速需求,在传统直流线路保护的基础上,介绍了柔性直流线路的保护配置和动作策略,根据故障行波的特征,提出了一种行波保护方法。该方法将电压信号经过S变换提取故障行波的特定频带特性,通过对不同时刻故障行波幅值的变化识别接地短路故障,进而构成行波保护出口的判据。最后基于实际工程参数,在RTDS搭建的多端柔性直流仿真模型与控制保护系统构成的闭环系统上进行试验验证,试验结果表明该方法有效、可靠。     

直流换流站换流失败引起继电保护不正确动作的分析及防范措施探讨

对因直流换流站换流失败引起220kV线路两侧突变量方向保护不正确动作的原因进行了分析。在故障分析过程中利用标准COMTRADE格式的故障录波数据对保护装置进行了故障再现及回放试验。通过分析和试验,引出了超高压交直流电网并联运行时,如何防范直流换流站换流失败引起高压交流电网中继电保护不正确动作的新课题,并进行了探讨,提出了有效的防范措施。文章认为:直流换流站换流失败对交流电网中高频突变量方向保护的影响较大,容易引起误动,面对纵联距离保护和纵差保护的影响较小,引起误动的可能性也较小。