高压直流典型线路雷击故障的控制保护响应研究

随着糯扎渡和溪洛渡直流工程的陆续投运,南方电网"强直弱交"的格局越来越明显,直流线路故障特别是雷击引起的故障导致的直流系统闭锁严重影响着南方电网的安全稳定运行。选取南方电网所辖直流工程2013年发生的三次典型直流线路遭受雷击故障致直流闭锁的事件,剖析了电弧未熄灭、绝缘强度未恢复、连续遭受雷击等不同情况下的直流控制保护响应,得到线路故障重启逻辑中去游离时间和故障计数模块窗口时间设置的不足。提出了线路故障情况下避免直流不必要闭锁停运的建议。     

单一测量元件故障导致直流测量系统切换后保护误动的反措

2014年3月4日云广直流发生了直流过压保护（59/37DC II）动作跳闸事件,暴露出直流测量系统切换不能避免单一测量元件故障导致的保护误动问题。对该事件的分析发现,59/37DC II保护和基于IIR2滤波功能模块的行波保护（WFPDL）、电压突变量保护（27du/dt）、接地极母线保护（87EB）在测量系统切换后都存在着数据不能及时跟随问题。通过引入TDM总线的切换信号,并取消59/37DC II段保护的保护差值平均值处理的方法解决了59/37DC II保护的问题,采用IIR2S滤波功能模块替换IIR2滤波功能模块,并利用TDM总线切换信号进行处理,解决了WFPDL、27du/dt、87EB保护的问题。仿真和现场运行情况证实了所提措施的正确性。     

直流工程双极区控制保护系统方案比较

在基于控制极设计的双极区保护中,非控制极因测量异常等情况致保护动作但未出口,控制极切换后原非控制极保护立即出口,导致直流闭锁。为了及早发现测量异常等故障,特增加反映测量异常的功能,从保护、控制、监测系统三个层面提出了5种解决方案,并从防误动、提高直流利用率、保护系统设计结构优化、改动的必要性以及安全性考虑等方面进行比较。结果表明,基于监测系统设计的方案5略优于其他4种方案,且可行有效。     

基于顺控逻辑的楚穗直流MRTB多次分合闸分析与对策

针对楚穗直流大地/金属回线转换后,金属回线转换开关(MRTB)出现多次分合闸的情况,从82MRTB保护动作、MRTB分合闸命令、大地/金属回线转换顺控逻辑、避雷器监视等方面详细分析MRTB的分合闸过程,并以优先合闸和修改顺控逻辑为切入点提出了两种修改方案。通过比较分析,确定最终修改方案,其主要思想为将MRTB分命令直接作用于MRTB开关本身,不做任何逻辑处理与展宽处理。在RTDS与SIMIT仿真平台上的仿真结果验证了该修改方案的可行性和有效性。     

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。     

继电器触点表面含磷物质来源分析及改进建议

为了解决继电器触点接触电阻增大的问题,需要针对接触电阻增大的失效机理进行研究,分析导致继电器失效的根本原因,以制定相应的改进措施,提升继电器的可靠性。基于一起继电器接触电阻增大的故障事件,开展失效分析,确定继电器接触电阻增大的失效机理,并对相关机理进行验证分析,结果表明：有机材料中的含磷物质在高温高湿环境中会析出,并在继电器触点表面沉积,最终会引起继电器接触电阻增大失效;在相同的湿度下,随着温度的升高,有机材料中含磷物质的释放程度会加强。基于以上结果,从继电器的生产、选型、使用等过程提出了相应的优化保护方法,以避免出现含磷物质引发继电器接触电阻增大失效的情况。     

基于修正轨迹灵敏度的模型预测长期电压稳定控制

针对现有基于轨迹灵敏度的模型预测紧急电压控制方法中存在的不足,引入指数型参考轨迹。考虑了当控制增量施加于系统后,初始状态改变对故障后各采样时刻轨迹灵敏度的影响。根据动态电压全过程仿真估算控制增量,对故障后各采样时刻的轨迹灵敏度进行修正,使修正后的轨迹灵敏度与实际的轨迹灵敏度趋于一致。为了满足紧急情况下快速控制的要求,制定了考虑控制代价的控制元件动态选取策略。新英格兰10机39节点系统的仿真结果验证了所采用的轨迹灵敏度修正方法和控制元件选取策略的可行性和有效性。     

继电器触点表面含磷物质来源分析及改进建议

为了解决继电器触点接触电阻增大的问题,需要针对接触电阻增大的失效机理进行研究,分析导致继电器失效的根本原因,以制定相应的改进措施,提升继电器的可靠性。本文基于一起继电器接触电阻增大的故障事件,开展失效分析,确定继电器接触电阻增大的失效机理,并对相关机理进行验证分析,结果表明：有机材料中的含磷物质在高温高湿环境中会析出,并在继电器触点表面沉积,最终会引起继电器接触电阻增大失效;在相同的湿度下,随着温度的升高有机材料中含磷物质的释放程度会加强。基于以上结果,从继电器的生产、选型、使用等过程提出了相应的优化保护方法以避免出现含磷物质引发继电器接触电阻增大失效的情况。     

多层陶瓷电容器开裂失效机理研究及改进建议

为了研究多层陶瓷电容器开裂的失效机理,通过红外热像对电容的失效点进行定位,结合应力应变测试确认基板制造过程中引入的应变大小,采用仿真分析研究基板变形后电容本体的应变分布情况,利用板弯曲试验对电容进行故障复现。结果表明：在基板制造过程中功能测试环节会引起基板变形,变形幅度达到了1 mm,对应的应变大小约为1 000μE,在1 mm的板弯曲深度下,电容底部位置将形成裂纹,裂纹由瓷体表面向电容内部延伸,当裂纹贯穿其内部相邻不相连的内层电极时,会引起电容绝缘电阻的降低失效。基于多层陶瓷电容器裂纹的形成机理,提出相应的优化保护方法以提高电容器的可靠性。     

天广直流换流阀异常导通EMTDC仿真分析

自2014年7月以来,天广直流发生了四次换流阀异常导通事件,造成主设备过电流或过电压,严重影响天广直流安全稳定运行。为查明换流阀异常导通原因,从极控系统、VBE系统、换流阀及其组件、TE板等方面开展理论分析、现场排查、仿真分析、物理试验,成功排除了极控系统、VBE系统、换流阀及其组件导致换流阀异常导通的可能性。通过TE板BTC回路分析以及加压试验,发现了TE板在高污高湿条件下误触发晶闸管的情况。在BTC动作门槛值与TE板异常个数关系分析的基础上,开展四次换流阀异常导通事件的EMTDC仿真分析,模拟了部分TE板BTC动作门槛值降低的情况,得到了与现场故障波形高度相似的仿真波形。结果表明即使部分阀片TE板表面较为清洁,其余TE板表面积污严重,在潮湿环境下也可以导致换流阀异常导通。