(特)高壓直流輸電控制保護技術

1、務實 求精 協(xié)作 創(chuàng)新( (特特) )高壓直流輸電控制保護技術高壓直流輸電控制保護技術 常規(guī)直流及多端直流2www.nari-提綱直流控制技術1直流保護技術2多端直流技術33www.nari-直流控制技術提綱直流輸電基本知識1直流輸電控制基本技術2控制功能介紹34www.nari-直流輸電的應用領域直流輸電的應用領域長距離輸電長距離輸電 300-1400300-1400KMKM 長距離、大功率長距離、大功率背靠背聯(lián)網背靠背聯(lián)網 兩個相鄰的獨立系統(tǒng)，但兩個相鄰的獨立系統(tǒng)，但具有不同的具有不同的 頻率頻率 / / 電壓等電壓等級級 / / 短路容量短路容量海底電纜輸電海底電纜輸電 直流線路無需無功

2、補償直流線路無需無功補償5www.nari-直流輸電的特點直流輸電的特點輸送功率相同時，線路造價低，線路走廊窄，損耗小。輸送功率相同時，線路造價低，線路走廊窄，損耗小。直流輸電距離和容量不受同步運行穩(wěn)定性的限制。直流輸電距離和容量不受同步運行穩(wěn)定性的限制。潮流的調節(jié)：直流輸電功率調節(jié)迅速、準確。潮流的調節(jié)：直流輸電功率調節(jié)迅速、準確。交流系統(tǒng)用直流互連后，短路容量基本沒有增大。交流系統(tǒng)用直流互連后，短路容量基本沒有增大。直流線路運行不需要無功功率，但換流器需要較大的無功功率。直直流線路運行不需要無功功率，但換流器需要較大的無功功率。直流輸電無功只與有功有關，與線路長度無關。流輸電無功只與有功有

3、關，與線路長度無關。換流器較貴；換流器運行需要較多的無功功率，要裝設濾波裝置；換流器較貴；換流器運行需要較多的無功功率，要裝設濾波裝置；技術較復雜。技術較復雜。 6www.nari-HVDCHVDC運行模式運行模式雙極運行單極金屬回線運行單極大地回路運行雙極線并聯(lián)單極大地回路運行（單極大地系統(tǒng)）7www.nari-閥的連接 YDY8www.nari-國外控制保護廠家 ABBABB、SIEMENSSIEMENS、AREVA(ALSTOM)AREVA(ALSTOM)等，將直流控制和保護系統(tǒng)等，將直流控制和保護系統(tǒng)作為直流輸電的核心技術，研發(fā)投入非常大；作為直流輸電的核心技術，研發(fā)投入非常大； AB

4、BABB公司直流控制保護系統(tǒng)公司直流控制保護系統(tǒng)MACH2MACH2，19951995年開發(fā)年開發(fā)完成，龍政完成，龍政直流、三廣直流直流、三廣直流采用；采用；DCC800DCC800，20092009年開發(fā)完成，復奉特年開發(fā)完成，復奉特高壓采用；高壓采用； SIEMENSSIEMENS公司提供的直流控制保護系統(tǒng)公司提供的直流控制保護系統(tǒng)SIMADYN DSIMADYN D被我國南被我國南方電網的天廣直流和在建的貴廣直流所采用，方電網的天廣直流和在建的貴廣直流所采用，SiemensSiemens已開已開始推廣更新一代系統(tǒng)。始推廣更新一代系統(tǒng)。 AREVA Series VAREVA Series

5、 V控制保護系統(tǒng)控制保護系統(tǒng)。 9www.nari- 南瑞繼保，引進南瑞繼保，引進ABBABB的的MACH2MACH2技術；技術；20102010年，新一代年，新一代UAPCUAPC平臺的平臺的PCS9550PCS9550在天廣改造中使用；在天廣改造中使用； 許繼電氣，許繼電氣， 引進引進SIEMENSSIEMENS的的SIMADYN DSIMADYN D技術；正在技術；正在研發(fā)新一代系統(tǒng)；研發(fā)新一代系統(tǒng)； 四方電氣，四方電氣，ABBABB的的MACH2.5MACH2.5技術，技術，ABBABB合作方。合作方。國內控制保護廠家10www.nari-第1條商用直流（ABB） 1954 1954年

6、，瑞典在本土和年，瑞典在本土和果特蘭島（果特蘭島（GotlandGotland）之之間建成一條海底電纜直間建成一條海底電纜直流輸電線，是世界上第流輸電線，是世界上第一條商業(yè)性高壓直流輸一條商業(yè)性高壓直流輸電線路。電線路。11www.nari-HVDC技術發(fā)展GotlandGotland工程（工程（19541954）單極，單極，-100 -100 KVKV20 MW20 MW汞弧閥汞弧閥模擬控制，功能簡單模擬控制，功能簡單面板面板/ /模擬盤操作界面模擬盤操作界面三常工程（2003） 雙極， 500 KV 3000 MW可控硅閥數字控制，功能豐富計算機全圖形操作界面新技術： 輕型直流（HVDC

7、Light） 濾波器技術（有源直流濾波） LTT閥、IGBT 光CT/PT 新一代直流控制保護系統(tǒng)復奉工程（2010） 雙極， 800 KV，6400 MW，串聯(lián)可控硅閥12www.nari-直流控制技術提綱直流輸電基本知識1直流輸電控制基本技術2控制功能介紹313www.nari-控制基本技術 直流輸電工作原理功率正送整流側整流側逆變側逆變側注意：只有很小的電壓差注意：只有很小的電壓差ddodrIdVVcosddodiIdVVcos兩個可調的電壓源兩個可調的電壓源14www.nari-控制基本技術 直流輸電工作原理功率反送整流側整流側逆變側逆變側注意：電流方向不改變注意：電流方向不改變15w

8、ww.nari-基本原理換流器件換流器件采用晶閘管元件（半控器件）采用晶閘管元件（半控器件）n晶閘管導通條件：正向電壓觸發(fā)脈沖晶閘管導通條件：正向電壓觸發(fā)脈沖 n晶閘管關斷條件：電流過晶閘管關斷條件：電流過零，零零，零電壓或負電壓電壓或負電壓定義：定義：n觸發(fā)角觸發(fā)角n疊弧角疊弧角n熄弧角熄弧角n超前角超前角16www.nari-極控系統(tǒng)主要控制功能框圖17www.nari- 極控系統(tǒng)包含控制功能模塊開關順序控制 SSQ模式順序控制 MSQ準備順序控制 RSQ極功率控制/電流控制 PPC過負荷限制 OLL直流功率調制 MODS換流器觸發(fā)控制 CFC控制脈沖發(fā)生單元 CPG 無功功率控制 RPC

9、電壓角度參考值計算 VARC換流變壓器分接頭控制 TCC線路開路試驗控制 OLT站間通訊 TCOM 控制功能模塊18www.nari-外特性曲線19www.nari-操作界面20www.nari-直流控制技術提綱直流輸電基本知識1直流輸電控制基本技術2控制功能介紹321www.nari-基本控制功能 觸發(fā)器控制CFC- 作用：對兩側的12脈動閥組進行控制，兩側閥組均可作為整流側和逆變側運行- 具有低壓限流環(huán)節(jié)（VDCL）- 三個基本控制器組成閉環(huán)電流調節(jié)器電壓調節(jié)器修正的GAMMA控制器22www.nari-基本控制功能- 閉環(huán)電流控制控制器輸入變量：測量到的實際直流電流和VDCL環(huán)節(jié)后的電流

10、指令相減的差值控制器類型：比例積分（PI控制器）整流和逆變側均配置逆變側電流指令整流側電流指令電流裕度23www.nari-閉環(huán)電流控制邏輯框圖24www.nari-基本控制功能- 電壓控制器整流側和逆變側均配置整流側用于過電壓的限制；逆變側用于定電壓控制；個別工程逆變側也用作過電壓限制控制器類型：比例積分（PI控制器）整流側電壓參考值略高于逆變側電壓參考值 25www.nari-電壓控制器邏輯框圖26www.nari-基本控制功能- Gamma控制器正常工況下，逆變側為定GAMMA角控制采用預測性開環(huán)控制原理采用AMAX控制，使得外特性在暫態(tài)情況下具有正斜率，利于系統(tǒng)的穩(wěn)定27www.nar

11、i-基本控制功能- 點火控制將alpha指令轉換成12個120 寬的控制脈沖，送至VBE包括如下功能塊：觸發(fā)單元 (FIREXEC)點火模式判別 (FMD)角度測量 (FIRANG)疊弧角計算 (OVLCALC)相控振蕩器 (PCO)數字鎖相環(huán) (PLL)緊急點火控制(EMG)控制脈沖發(fā)生器（CPG）28www.nari-基本控制功能 過負荷限制OLL- 長期過負荷- 短時過負荷- 高晶閘管結溫限幅 - 功率回降29www.nari-基本控制功能 功率/電流控制PPC- 基本控制策略正常工況下，整流側通過快速調節(jié)alpha角來保持直流電流恒定；逆變側為gamma角控制。與快速控制相配合的換流變

12、抽頭的慢速控制策略為，正常工況下，整流側抽頭控制alpha角為152.5，逆變側抽頭控制Udi0為1(1.25%)pu。當逆變側控制電流時，逆變側的抽頭用于維持熄弧角gamma為17 2.5 參考值。 控制系統(tǒng)中應有過電壓限幅環(huán)節(jié)對過高的直流電壓進行限幅，避免直流設備承受過應力而損壞。 30www.nari-PPC功能概況圖31www.nari-基本控制功能 無功控制RPC- 控制目標：滿足換流器消耗無功需要，使直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)交換的無功為設定值。滿足諧波濾波需要，使直流系統(tǒng)注入交流的諧波達到允許范圍?？刂平涣麟妷涸谠O定值32www.nari-基本控制功能 換流變分接頭控制TCC- 模式：手

13、動與自動- 手動控制：對單相換流變抽頭調節(jié)或對所有換流變抽頭的同步調節(jié)具有最大換流變閥側理想空載直流電壓Udi0 的限制 33www.nari-基本控制功能 空載加壓試驗控制OLT- 作用：測試直流極在較長一段時間的停運后或檢修后的絕緣水平 - 試驗條件：整流模式進行當前直流電壓低于0.1p.u.平波電抗器和極母線間解開另一側閥閉鎖，未充電，未投入空載加壓試驗34www.nari-35www.nari-基本控制功能 順序控制與聯(lián)鎖（SSQ、MSQ、RSQ）- 控制目標實現(xiàn)直流系統(tǒng)的平穩(wěn)啟動和停運實現(xiàn)直流系統(tǒng)各運行狀態(tài)之間的平穩(wěn)轉換實現(xiàn)安全可靠地操作斷路器、隔離開關和接地刀閘實現(xiàn)安全可靠的控制模

14、式或運行方式轉換36www.nari-基本控制功能 調制控制MODS- 功率提升- 功率回降- 頻率控制- 阻尼次同步振蕩37www.nari-提綱直流控制技術1直流保護技術2多端直流技術338www.nari-直流保護技術提綱概述1直流極保護原理2直流極保護動作后處理策略3直流極保護定值、動作矩陣45典型故障錄波分析39www.nari-概述換流站所包含的保護設備換流站所包含的保護設備 直流保護換流變保護直流濾波器保護交流濾波器保護交流（濾波器）母線保護斷路器保護線路保護40www.nari-概述 直流極保護（換流變閥側繞組之間的區(qū)域，除直流濾波器） 換流變壓器保護 直流濾波器保護 交流濾波

15、器保護 母線保護 斷路器保護 交流線路保護換流站所包含的保護設備換流站所包含的保護設備 41www.nari- 特高壓直流與常規(guī)直流的不同點雙閥組串聯(lián)電壓運行等級增多（800kV、400kV、7080降壓等）概述42www.nari-概述直流極保護分區(qū)（常規(guī)）直流極保護分區(qū)（常規(guī)） 43www.nari-1.1. 換流閥區(qū)換流閥區(qū)2.2. 極高壓母線區(qū)極高壓母線區(qū)3.3. 極中性母線區(qū)極中性母線區(qū)4.4. 直流濾波器區(qū)直流濾波器區(qū)5.5. 直流線路區(qū)直流線路區(qū)6.6. 雙極中性母線區(qū)雙極中性母線區(qū)7.7. 接地極線區(qū)接地極線區(qū)8.8. 金屬回線區(qū)金屬回線區(qū)概述直流極保護分區(qū)（常規(guī)）直流極保護分

16、區(qū)（常規(guī)） 44www.nari- 閥組區(qū)：高壓閥組和低壓閥組 換流變壓器：高壓換流變壓器和低壓換流變壓器概述直流極保護分區(qū)（特高壓）直流極保護分區(qū)（特高壓） 45www.nari- 換流閥保護區(qū)1 換流閥保護區(qū)2 極區(qū)概述直流極保護分區(qū)（背靠背）直流極保護分區(qū)（背靠背） 46www.nari-提綱概述1直流極保護原理2直流極保護動作后處理策略3直流極保護定值、動作矩陣45典型故障錄波分析47www.nari- 保護的硬件實現(xiàn) 保護系統(tǒng)的配置原則 各保護區(qū)的保護配置及原理介紹的內容介紹的內容48www.nari- 采集模擬量 采集開關量 輸出開關量 通訊（包括人機、與控制系統(tǒng)、三取二、以及調度

17、） 保護算法實現(xiàn)單元49www.nari-50www.nari-51www.nari- 控制、保護功能分開 控制、保護IO單元各自獨立 保護三取二邏輯出口配置 保護雙重化出口配置 每一套保護獨立，完善的自檢系統(tǒng)保證單一元件損壞本套保護不誤動，保證可靠性52www.nari- 故障：如閥短路、極母線斷路、接地 過應力：如過壓、過載 器件損壞：如電容器損壞、轉換開關無法斷弧 其它：如功率振蕩等保護針對的故障類型保護針對的故障類型53www.nari-典型的測點配置（常規(guī)）典型的測點配置（常規(guī)）54www.nari-典型的測點配置（特高壓）典型的測點配置（特高壓）55www.nari-高壓換流閥區(qū)高

18、壓換流閥區(qū)(CONVPR_H)(CONVPR_H)低壓換流閥區(qū)低壓換流閥區(qū)(CONVPR_L)(CONVPR_L)極保護區(qū)極保護區(qū)(POLEPR)(POLEPR)直流線路區(qū)直流線路區(qū)(LINEPR)(LINEPR)雙極保護區(qū)雙極保護區(qū)(BIPOLEPR)(BIPOLEPR)各保護區(qū)的保護配置及原理各保護區(qū)的保護配置及原理56www.nari- 短路保護（87SCY87SCD ） 換相失敗保護（87CFP ） 橋差動保護（87CBY87CBD ） 閥組差動保護 （87CG ） 直流差動保護 （87DCM） 交流過流保護（50/51C） 交流過電壓保護（59AC） 交流低電壓保護（27AC） 電壓

19、過應力保護（VSP） 57www.nari- 交流閥側繞組接地保護（59ACVW） 觸發(fā)異常保護（VMF） 大角度監(jiān)視（EFAP） 換流閥短路、換流器接地短路 丟失觸發(fā)脈沖 換相失敗 閥過電壓換流閥區(qū)的主要故障換流閥區(qū)的主要故障58www.nari- 短路保護（87SCY87SCD ）:IacYmin(IdH,IdN) max(Isc_set, k_set* min(IdH,IdN) IacDmin(IdH,IdN) max(Isc_set, k_set* min(IdH,IdN) 橋差動保護（87CBY87CBD）:Max（IacY,IacD） IacY I_set Max（IacY,Iac

20、D） IacD I_set 針對閥區(qū)短路故障的保護針對閥區(qū)短路故障的保護59www.nari- 閥組差動保護（87CG）：Max（IdH,IdN） Max（IacY,IacD） I_set 直流差動保護 （87DCM）：（特高壓特殊處理） IdH IdN max(I_set, k_set * (IdH+IdN) / 2) 交流過流保護（50/51C）: Max（IacY,IacD） I_set針對閥區(qū)短路故障的保護（續(xù)）針對閥區(qū)短路故障的保護（續(xù)）60www.nari-交流閥側繞組接地保護（59ACVW）:UacYa + UacYb + UacYc Uacc0_set UacDa + UacD

21、b + UacDc Uacc0_set 針對閥區(qū)短路故障的保護（續(xù)）針對閥區(qū)短路故障的保護（續(xù)）61www.nari-橋臂短路62www.nari-觸發(fā)角與電壓；閥導通條件（兩個必要）、閥關斷條件（兩個充分）63www.nari-IacY min(IdH, IdN) 7808008208408608809009209409601000120014001600180020002200240026002800正常換相正常換相64www.nari-閥短路故障閥短路故障65www.nari- 電壓過應力保護（VSP）： Udio Udio_set 交流過電壓保護（59AC）：Uac U_set 交流低

22、電壓保護（27AC）：Uac U_set 大角度監(jiān)視（EFAP）：Alpha_set1 Alpha max(Icf_set , k_set* max(IdH,IdN), & max(IdH,IdN)*k_ac IacY max(IdH,IdN) IacD max(Icf_set , k_set* max(IdH,IdN), & max(IdH,IdN)*k_ac IacD 導致?lián)Q相失敗的原因：誤觸發(fā)、不觸發(fā)逆變側換相電壓下降逆變側交流系統(tǒng)不對稱故障暫態(tài)過程或諧波引起換相電壓畸變換相失敗、丟失脈沖的保護換相失敗、丟失脈沖的保護67www.nari-max(IdH,IdN) Iac

23、Y max(Icf_set , k_set* max(IdH,IdN)換相失敗68www.nari-換相失敗故障換相失敗故障69www.nari- 閥組旁通開關保護 雙閥組電壓不平衡報警 換流變壓器分接頭不平衡報警 雙閥組觸發(fā)角不平衡報警特高壓增加的保護特高壓增加的保護70www.nari- 極母線差動保護（87HV） 中性母線差動保護（87LV 直流后備差動保護（87DCB） 直流過流保護（76） 接地極開路保護（59EL） 50/100Hz保護（81-50/100HZ） 快速中性母線開關保護（82-HSNBS） 換流器開路保護/直流過電壓保護（59/37DC） 直流低電壓保護（27DC）

24、功率反向保護（RPDP）（國網最新文件去除） 71www.nari- 交直流碰線/遠端故障檢測（81-I/U） 次同步諧振保護（SSR） 空載加壓試驗保護（OLTP） 接地 斷線 過電壓 低電壓 開關失靈極區(qū)的主要故障極區(qū)的主要故障72www.nari- 高壓母線差動保護（87HV） （特高壓特殊處理）|IdH IdL | max(I_set , k_set * max(IdH,IdL) 快速段增加判據：UdL max(I_set , k_set * max(IdN,IdE) 直流后備差動保護（87DCY） |IdL IdE| I_set + k_set * IdE73www.nari- 換流

25、器開路保護/直流過電壓保護（59/37DC） （特高壓特殊處理） I段：UdL U_set1 & IdH U_set1 & IdH U_set2或UdL-UdN U_set2 直流低電壓保護（27DC） UdL ALPHA_set & IDNE I_set 快速中性母線開關保護（82-HSNBS） 快速中性母線開關保護（HSNBS）指示分閘位置后，滿足IdE I_set74www.nari- 接地極開路保護（59EL） UdN U_set &Idee1Idee2 U_set ； III段，閉鎖； IV段，合站地開關 50100Hz保護（81-50100HZ） I

26、dN_50 I_set + k_set * IdN IdN_100 I_set + k_set * IdN 功率反向保護（RPDP） UdP_set 75www.nari- 遠端故障交直流碰線檢測（81-I/U） UdL_50Hz UdL_50Hzset & IdL_50Hz IdL_50Hzset 空載加壓試驗保護（OLTP） IacYIdH I_set2或IacDIdN I _set2 Ud_cal UdL Ud_set IacY I_set1或IacD I _set1 次同步諧振保護（SSR） IdHssr I_set76www.nari-50Hz保護（整流側丟失脈沖）保護（整流

27、側丟失脈沖）77www.nari-100Hz保護（交流系統(tǒng)接地故障）保護（交流系統(tǒng)接地故障）78www.nari-直流線路行波保護（WFPDL） 直流線路突變量保護（27du/dt） 直流線路低電壓保護（27DCL） 直流線路縱差保護（87DCLL） 線路再啟動邏輯（RL） 金屬性接地高阻接地短路與交流系統(tǒng)碰線直流線路區(qū)的主要故障直流線路區(qū)的主要故障79www.nari- 直流線路行波保護（WFPDL）：反向行波：b(t) = Z *delta(IdL(t) delta(UdL(t) delta(Diff_b(t) Dif_dt_set delta(Com_b(t) Com_dt_set in

28、teg(Diff_b(t) Dif_int_set integ(Com_b(t) Com_int_set 直流線路突變量保護（27du/dt）： delta(UdL(t) dU_set UdL U_set80www.nari-直流線路故障波形直流線路故障波形81www.nari-行波量（線模零模）行波量（線模零模）82www.nari-不同的故障位置，電壓下降的陡度不同故障與非故障情況電壓下降陡度不同電壓突變量（電壓突變量（du/dtdu/dt）83www.nari- 直流線路低電壓保護（27DCL）：UdL max(I_set , k_set * IdL) 線路保護動作后，迅速將直流電壓降到

29、0，等待故障點去游離時間后，重新恢復運行。重起時間、重起后的電壓、重起次數可設定。直流線路再啟動邏輯直流線路再啟動邏輯84www.nari- 接地極母線差動保護（87EB） 接地極電流平衡保護（60EL） 接地極過流保護（76EL） 站內接地網過流保護（76SG） 接地系統(tǒng)保護（87GSP） 金屬回線接地保護（51MRGF） 直流線路橫差保護（87DCLT） 金屬回線縱差保護（87MRL） 金屬回線轉換開關保護（82-MRTB）85www.nari- 金屬回線開關保護（82-MRS） 快速接地開關保護（82-HSGS） 接地短路 斷線 MRTB無法斷弧 MRS無法斷弧 HSGS無法斷弧雙極區(qū)的

30、主要故障雙極區(qū)的主要故障86www.nari-MRTBGRSHSGS87www.nari- 直流斷路器按 組成結構，可分為無源型和有源型2 種，無源型直流斷路器，適用于轉換中等幅值的直流電流；而有源型直流斷路器適用于轉換較大幅值的直流電流。 88www.nari- 直流斷路器主要性能89www.nari- 接地極母線差動保護（87EB）：IdE1 - IdE2 - Idee1 Idee2 - Idee4 max(I_set , k_set * |IdE1-IdE2|) 接地極電流平衡保護（60EL）： Idee1 Idee2 I_set 接地極過流保護（76EL）： Idee1 I_set 或

31、Idee2 I_set 站內接地網過流保護（76SG）：Idee4 I_set 接地系統(tǒng)保護（87GSP）： IdE1 IdE2 I_set & NBGS合位 & 雙極平衡運行90www.nari- 金屬回線接地保護（51MRGF）： Idee1 + Idee2 + Idee4 I_set + k_set * IdE 直流線路橫差保護（87DCLT）：IdLIdL_Op I_set + k_set * IdL_Op 金屬回線縱差保護（87MRL）： IdL_Op IdL_Op_Fosta max(I_set , k_set * IdL_Op) 91www.nari- 金屬回線轉

32、換開關保護（82-MRTB）： 金屬回線轉換開關（MRTB）指示分閘位置后， 滿足Idee3 I_set1或Idee1Idee2 I_set1 金屬回線開關保護（82-MRS）：金屬回線開關（MRS）指示分閘位置后，滿足IdL_Op I_set 快速接地開關保護（82-HSGS）： 站地開關（HSGS）指示分閘位置后，滿足Idee4 I_set92www.nari-接地極線阻抗監(jiān)視接地極線阻抗監(jiān)視93www.nari- 背靠背差動 接地保護 差動 接地保護背靠背直流背靠背直流直流融冰直流融冰94www.nari-閥短路程序（可視化）閥短路程序（可視化）95www.nari-提綱概述1直流極保護

33、原理2直流極保護動作后處理策略3直流極保護定值、動作矩陣45典型故障錄波分析96www.nari-閉鎖逆變站禁止投旁通對移相、重起請求控制系統(tǒng)切換極平衡功率回降交流斷路器跳閘（鎖定、啟動失靈）極隔離重合開關禁止降分接頭97www.nari-請求升分接頭禁止解鎖合站地開關98www.nari- 整流側閉鎖脈沖：停止觸發(fā)脈沖 ESOF：快速增加觸發(fā)角、帶旁通對 閉鎖換流器：快速增加觸發(fā)角、不帶旁通對 逆變站禁止投旁通對閉鎖（西門子）閉鎖（西門子）99www.nari- X閉鎖：停止觸發(fā)脈沖 Y閉鎖：快速增加觸發(fā)角、有條件投旁通對 Z閉鎖：快速增加觸發(fā)角、立即投旁通對 S閉鎖：快速增加觸發(fā)角、整流側

34、30ms后不投旁通對閉鎖閥組、逆變側交流開關跳開時投旁通對閉鎖（閉鎖（ABBABB）100www.nari- 移相操作就是觸發(fā)脈沖以一定的速率增大觸發(fā)角到最大觸發(fā)角。這個操作會使整流側轉移到逆變狀態(tài)運行，電壓極性反轉，從而消除直流電流。移相命令取消后，系統(tǒng)會自動恢復到收到命令前的狀態(tài)。如果收到重起命令，觸發(fā)角會由最大觸發(fā)角階躍到預設角度，迅速建立電壓，然后以一定的速率恢復電壓到預設值。 分高壓線路故障重起動和低壓線路故障重起動。移相、重起移相、重起101www.nari- 有一些故障情況是由于控制系統(tǒng)的問題造成的，控制系統(tǒng)切換后故障可以消失，保持繼續(xù)輸送功率。因此有些保護動作后第一動作是請求控

35、制系統(tǒng)切換。例如：- 過流保護- 直流過壓保護- 換相失敗保護- 諧波保護- 潮流反轉保護請求控制系統(tǒng)切換請求控制系統(tǒng)切換102www.nari-雙極運行時，雙極區(qū)和接地極有接地故障，采用此操作，利于消除故障或帶故障無危害運行。雙極運行時，如果接地極線電流過大，進行此操作，以平衡兩極的功率，減小接地極線電流。主要是過載保護的操作。操作按預定的定值（0.3標幺），降功率。針對水冷閥過熱，降功率：按一定速率，下降一定幅度；間隔一段時間，重復上述過程；直至保護不動作或0.1標幺。極平衡極平衡功率回降降功率功率回降降功率103www.nari- 將直流場設備與直流線路、接地極線部分斷開。 極隔離1：先

36、分直流線路刀閘，后分HSNBS 極隔離2：先分HSNBS極隔離極隔離104www.nari-F1點、F2點投旁通對后的F3點，和閥區(qū)內接地點F4不考慮105www.nari- 當各轉換開關不能斷弧時保護轉換開關。 HSNBS的2種特殊處理 閥體上的電壓過高，避免損壞閥的操作 存在接地故障，解鎖后有過電流。此操作避免過流損壞設備禁止升分接頭請求降分接頭禁止升分接頭請求降分接頭禁止解鎖禁止解鎖重合開關重合開關106www.nari-提綱概述1直流極保護原理2直流極保護動作后處理策略3直流極保護定值、動作矩陣45典型故障錄波分析107www.nari- 延時（0.5ms-125min） 5s：OCP

37、(Slow)、VSP、76SG、76EL、60EL 物理量電流、電壓、角度、溫度、閥熱模型參數、功率直流極保護定值、動作矩陣定值定值108www.nari-直流極保護定值、動作矩陣保護定值（可視化程序頁）保護定值（可視化程序頁）109www.nari-直流極保護定值、動作矩陣動作矩陣（可視化程序頁）動作矩陣（可視化程序頁）110www.nari- 矩陣中的某一黑圓圈，表示如果該黑圓圈所在行信號發(fā)生動作（值：1），將會產生該黑圓圈所在列信號的輸出（值：1）。例如：第2行第2列的黑圓圈，表示如果CFP_TRIP2信號發(fā)生動作，將會產生ESOF信號輸出。 一行有多個黑圓圈，表示該行信號將產生多個輸出

38、。直流極保護定值、動作矩陣動作矩陣動作矩陣111www.nari-提綱概述1直流極保護原理2直流極保護動作后處理策略3直流極保護定值、動作矩陣45典型故障錄波分析112www.nari- 直流工程與故障設備基本信息的了解- 主接線結構、容量、供貨商、設備基本型式等典型故障分析基本方法113www.nari- 故障發(fā)生時的狀況運行工況設備狀況系統(tǒng)方式外部環(huán)境典型故障分析基本方法114www.nari- 事件與波形分析典型故障分析基本方法115www.nari- 直流故障錄波文件的主要信息- 同步電壓、直流電壓、直流電流等測量量- 觸發(fā)脈沖、解鎖與閉鎖時序- 斷路器、刀閘分合命令與狀態(tài)- 差動量等

39、中間計算值 典型故障分析錄波116www.nari-典型故障分析錄波117www.nari- 某直流工程解鎖后極母線差動與中性母線差動保護動作，極閉鎖典型故障分析錄波118www.nari-典型故障分析錄波119www.nari- 已知故障，分析其特征 分析電氣故障的要點：- 電流回路的構成- “電源”的概念- 與直流控制保護的策略密切相關- 與主接線形式有關典型故障分析要點120www.nari-典型故障分析典型故障點121www.nari- 整流側：閥電流可高達約7pu典型故障分析閥短路122www.nari- 逆變側：引起換相失敗，形成旁通對，直流電流增大典型故障分析閥短路0.460.4

40、80.50.520.540.560.580.60.62-500005000閥角側電流最大值 A直流電流IDH A直流電流IDN A0.460.480.50.520.540.560.580.60.62-200002000閥角側A相電流 A閥角側B相電流 A閥角側C相電流 A0.460.480.50.520.540.560.580.60.62-500005000閥星側A相電流 A閥星側B相電流 A閥星側C相電流 AFile: FZ_S2P1PPRA2_2012_07_11_14_24_01_202Child00.CFG0.460.480.50.520.540.560.580.60.62-50000

41、5000閥星側電流最大值 A直流電流IDH A直流電流IDN A0.460.480.50.520.540.560.580.60.62-500005000短路Y橋差流 A短路D橋差流 A短路制動電流 A0.460.480.50.520.540.560.580.60.62短 路 Y橋短 路 D橋極 解 鎖極 運 行Time s123www.nari-整流側與逆變側現(xiàn)象相同，閥故障電流小，換流變繞組電流大典型故障分析換流變閥側兩相短路124www.nari-整流側：- 損失直流電壓，直流極線電流迅速過零- 故障電流自故障點入地，自接地極返回典型故障分析換流變閥側單相接地125www.nari-逆變側

42、：- 損失直流電壓，直流極線電流迅速增大- 故障電流自故障點入地典型故障分析換流變閥側單相接地126www.nari- 逆變側故障電流圖（投旁通對后）典型故障分析換流變閥側單相接地127www.nari-整流側：- 低壓6脈動換流器出口短路- 損失低壓6脈動直流電壓，直流極線電流迅速過零 典型故障分析換流器中點接地128www.nari-逆變側：- 低壓6脈動換流器被旁路- 損失低壓6脈動直流電壓，直流極線電流迅速增大 典型故障分析換流器中點接地129www.nari- 整流側：- 相當于電源出口短路，直流電流迅速增大 典型故障分析極母線接地130www.nari-典型故障分析極母線接地500

43、600700800900100011001200130014001500-600-400-2000200UD;500600700800900100011001200130014001500-10000100020003000IDYC;500600700800900100011001200130014001500-2000-1000010002000IDYL;500600700800900100011001200130014001500-400-2000200400IF1Y;500600700800900100011001200130014001500-2000200400TFR GS_S1P2

44、PPRA1 PR_TFR 20040526 18;56;11_322000.CFGIF2Y;131www.nari- 逆變側：- 通過直流線路對整流側形成短路，直流線路電流增大 典型故障分析極母線接地132www.nari-典型故障分析直流線路接地01000200030004000500060007000-400-300-200-1000100200300400500600UD;01000200030004000500060007000-50005001000150020002500TFR GS_S1P1PPRA1 PR_TFR 20040527 17;23;02_204000.CFGIDYL

45、;133www.nari- 直流線路保護類似交流保護的重合閘，有重啟動過程典型故障分析直流線路接地134www.nari-典型故障分析直流線路接地135www.nari-整流側：直流電流周期性中斷、直流電壓與直流電流出現(xiàn)50Hz分量典型故障分析丟失脈沖136www.nari-典型故障分析丟失脈沖 削波特性（整流側，大電流）137www.nari-逆變側：換相失??；直流電流增大；直流電壓與直流電流出現(xiàn)50Hz分量典型故障分析丟失脈沖138www.nari-整流側：換相困難；直流電流減小、直流電壓與直流電流出現(xiàn)100Hz分量典型故障分析交流單相接地139www.nari-逆變側：換相失敗；直流電流

46、增大、直流電壓與直流電流出現(xiàn)100Hz分量典型故障分析交流單相接地140www.nari- 線路電流因大地分流減小，接地開關會通過很大電流典型故障分析金屬回線接地141www.nari-逆變側最后一條交流出線斷開后，直流系統(tǒng)輸送的能量將迫使交流母線電壓顯著升高典型故障分析最后一個斷路器142www.nari- 單極大地回路運行： 典型故障分析接地極引線開路143www.nari- 雙極大地回路運行： 典型故障分析接地極引線開路144www.nari- 單極大地回路運行典型故障分析雙極區(qū)接地00.511.5-200-1000100200300400IDNE AIDEL1 AIDEL2 AFile

47、: TFR HL_S1P1PPRA1 PR_TFR 20081031 09;34;57_946000.CFG00.511.5-40-30-20-1001020304050IDGND AIDME AIDNEOP ATime s145www.nari- 雙極大地回路運行典型故障分析雙極區(qū)接地00.511.5-200-1000100200300400500600700IDNE AIDEL1 AIDEL2 AFile: TFR HL_S1P1PPRA1 PR_TFR 20081031 09;37;50_820000.CFG00.511.5-50050100150200250300350400IDGND

48、 AIDME AIDNEOP ATime s146www.nari-提綱直流控制技術1直流保護技術2多端直流技術3147www.nari-多端直流技術提綱概述1并聯(lián)型控制技術2并聯(lián)型保護技術3148www.nari- 常規(guī)直流：電能交流匯集-直流輸送-交流分散模式 多端直流：電能直流匯集-直流輸送-直流分散模式 應用場合： 由多個能源基地輸送電能到遠方的多個負荷中心； 不能使用架空線路走廊的大城市或工業(yè)中心； 直流輸電線路中間分支接入負荷或電源； 幾個孤立的交流系統(tǒng)之間利用直流輸電線路實現(xiàn)電網的非同期聯(lián)絡概述149www.nari- 分類： 串聯(lián)型； 并聯(lián)型； 級聯(lián)型； 混合型 在國外已經有工

49、程應用，全部為并聯(lián)型概述150www.nari-串聯(lián)型151www.nari-并聯(lián)型152www.nari-多端直流技術提綱概述1并聯(lián)型控制技術2并聯(lián)型保護技術3153www.nari-主控制器設置多端主控制器：實現(xiàn)各換流站控制器間的協(xié)調，保證直流系統(tǒng)有穩(wěn)定的運行點。將電壓，電流指令傳送給各個換流站的雙極/極控制器，形成多端輸電系統(tǒng)的分級協(xié)調控制策略。多端控制器主要作用如下：平衡各換流站之間功率/電流指令；功率升降協(xié)調；直流電壓指令協(xié)調；運行方式配置與切換；多端控制通訊。154www.nari-四個換流站并聯(lián)155www.nari-電流裕度控制156www.nari-電流平衡控制器電流平衡控制

50、器157www.nari-功率升降平衡3311)()(tPtPPP3322)()(tPtPPP功率升降協(xié)調策略：功率升降協(xié)調策略：在多端直流系統(tǒng)中負載潮流的變化往往涉及兩個以上的換流站，各站功率變化的速度必須加以調整。多端直流由三個站組成, 假設站3要求以一定速度改變功率，則各站的功率指令必須以各自速度在同一時間達到新的功率值。158www.nari-多端控制通信多端控制通信 一個換流站無論是計劃停運還是被迫停運，直流電流定值重新整定。 選一站設置冗余的多端控制器，與各站各極控制之間配置通訊。 送端和受端各取一站，配置冗余的多端協(xié)調控制設備，正常運行時，其中一站為多端協(xié)調主站，實際負責多端協(xié)調

51、，另一站為從站，作為備用，也可以人為進行切換。159www.nari-多端控制通信多端控制通信160www.nari-四站同步啟動直流電壓直流電流直流功率觸發(fā)角移相解鎖00.81.82-50050100150200OWN_PWR00.81.82-2000200400600UDL KVFile: FZ_S1P1PCPA1_2012_04_25_09_40_26_015Child00.CFG00.81.82-1000100200300400IDL A00.811.21

52、.41.61.82050100150200ALPHA_MEAS Deg00.81.82RETARDDEBLOCKTime s整流側（站整流側（站1）波形）波形161www.nari-四站同步啟動直流電壓直流電流直流功率觸發(fā)角移相解鎖00.81.82050100150OWN_PWR00.81.82-2000200400600UDL KVFile: FZ_S2P1PCPA1_2012_04_25_09_40_25_960Child00.CFG00.811.21.41.

53、61.82-1000100200300IDL A00.81.82050100150200ALPHA_MEAS Deg00.81.82RETARDDEBLOCKTime s整流側（站整流側（站2）波形）波形162www.nari-四站同步啟動00.81.82-50050100150OWN_PWR00.81.82-2000200400600UDL KVFile: FZ_S3P1PCPA1_2012_04_25_09_40_25_558Child00

54、.CFG00.81.82-1000100200300400IDL A00.81.82152025303540GAMMA_CFC Deg00.81.82RETARDDEBLOCKTime s直流電壓直流電流直流功率熄弧角移相解鎖逆變側（站逆變側（站3）波形）波形163www.nari-四站同步啟動00.81.82-50050100150OWN_PWR00.81.82-2000200400600UDL KVFi

55、le: FZ_S4P1PCPA1_2012_04_25_09_40_25_540Child00.CFG00.81.82-1000100200300400IDL A00.81.8215202530GAMMA_CFC Deg00.81.82RETARDDEBLOCKTime s直流電壓直流電流直流功率熄弧角移相解鎖逆變側（站逆變側（站4）波形）波形164www.nari-四站分步啟動站2單站起動過程中，站2直流電流建立過程平穩(wěn)。站2解鎖后，觸發(fā)角由164度下降到15度過程中對運行系統(tǒng)直

56、流電壓產生一定影響，直流電壓由500kV下降到494kV。站2直流電流上升到指定值后，系統(tǒng)直流電壓回到498kV 。00.81.82-50050100150OWN_PWR00.81.82490495500505510UDL KVFile: FZ_S2P1PCPA1_2012_04_25_09_47_37_002Child00.CFG00.81.82-1000100200300IDL A00.81.82050100150200ALPHA_MEAS

57、 Deg00.81.82RETARDDEBLOCKTime s站2單站起動波形直流電壓直流電流直流功率觸發(fā)角移相解鎖165www.nari- 同步停運 分步停運 故障緊急停運停運停運166www.nari-單個逆變站緊急停運：多端直流雙極額定功率(1600MW)運行，逆變站2雙極緊急停運閉鎖。緊急停運觸發(fā)角直流電壓多端直流逆變側緊急停運響應對比直流電流167www.nari- 四站雙極運行，輸送功率5000MW，站3交流三相接地故障，故障持續(xù)100毫秒，引起站3換相失敗，各站直流電壓、電流波形。 容量較小的逆變站-站3交流系統(tǒng)發(fā)生金屬性接地故障后，換流母線

58、電壓下降到70%。故障期間，直流發(fā)生換相失敗， 換流站1、換流站2電流之和流入換流站3，導致?lián)Q流站4電流接近為零。由于線路電容的放電效應，在換流站3產生很高的暫態(tài)電流，峰值高達10667安培，為故障前的5.6倍，導致?lián)Q流閥過流保護動作，換流站3緊急停運退出。 可考慮在增大換流站3的平波電抗器的值來限制如此大的故障電流。因此，在逆變站尤其是容量較小的換流站3換流閥參數設計時要考慮換向失敗引起的過流問題。換相失敗168www.nari-換相失敗-2 0 0 002 0 0 04 0 0 06 0 0 08 0 0 002 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 0ID L(A )E le

59、ctro te k C o n ce p ts?TO P , Th e O u tp u t P ro ce sso r?M a g n it u d e ( M a g )Tim e (m s)-1 0 0 001 0 0 02 0 0 03 0 0 04 0 0 002 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 0ID L(A )E le ctro te k C o n ce p ts?TO P , Th e O u tp u t P ro ce sso r?M a g n it u d e ( M a g )Tim e (m s)-5 0 0 005 0 0 01 0 0 0 01

60、 5 0 0 002 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 0ID L(A )E le ctro te k C o n ce p ts?TO P , Th e O u tp u t P ro ce sso r?M a g n it u d e ( M a g )Tim e (m s)-2 0 0 002 0 0 04 0 0 06 0 0 002 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 0ID L(A )E le ctro te k C o n ce p ts?TO P , Th e O u tp u t P ro ce sso r?M a g n it u d e ( M a g )Tim e (m s)站1站2站3站4站3交流系統(tǒng)故