直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)

高壓直流輸電限制愛護(hù)系統(tǒng)1許玉香西北電力設(shè)計(jì)院2010年3月3日西寧一、前言二、國內(nèi)外直流限制愛護(hù)技術(shù)的介紹三、高壓直流限制系統(tǒng)四、高壓直流愛護(hù)系統(tǒng)五、高壓直流遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)六、換流站運(yùn)行人員限制和監(jiān)視（SCADA）系統(tǒng)2一、前言換流站二次系統(tǒng)包括直流限制、直流愛護(hù)、溝通場(chǎng)限制愛護(hù)、SCADA系統(tǒng)等，其中直流限制愛護(hù)技術(shù)是換流站二次系統(tǒng)的核心技術(shù)，溝通場(chǎng)限制及SCADA系統(tǒng)與溝通變電站的限制系統(tǒng)相像。3一、前言高壓直流輸電與溝通輸電相比較的一個(gè)顯著特點(diǎn)是可以通過對(duì)兩端換流器的快速調(diào)整，限制直流線路輸送功率的大小和方向，以滿足整個(gè)交直流聯(lián)合系統(tǒng)的運(yùn)行要求，也就是說直流輸電系統(tǒng)的性能，極大地依靠于它的限制愛護(hù)系統(tǒng)。4一、前言多端直流輸電系統(tǒng)由于限制器協(xié)調(diào)困難等緣由極少運(yùn)用，故關(guān)于多端直流輸電系統(tǒng)的限制調(diào)整在此不加以敘述。下面我們針對(duì)兩端直流輸電系統(tǒng)的限制愛護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行講解并描述：5一、前言

二、國內(nèi)外直流限制愛護(hù)技術(shù)的介紹

三、高壓直流限制系統(tǒng)

四、高壓直流愛護(hù)系統(tǒng)

五、高壓直流遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)

六、換流站運(yùn)行人員限制和監(jiān)視（SCADA）系統(tǒng)6二、國內(nèi)外直流限制愛護(hù)技術(shù)的介紹（一）國外直流限制愛護(hù)系統(tǒng)國外先進(jìn)的直流限制愛護(hù)系統(tǒng)典型的有ABB的MACH2和SIEMENS的SIMADYND這兩種系統(tǒng)。下面對(duì)這兩種系統(tǒng)作簡(jiǎn)潔介紹：1）ABB公司的MACH2系統(tǒng)71）ABB公司的MACH2系統(tǒng)81）ABB公司的MACH2系統(tǒng)MACH2硬件系統(tǒng)接受高牢靠性的多處理器的工業(yè)PC作為主計(jì)算機(jī)，是ABB公司在MACH系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。MACH2系統(tǒng)具有很高的集成度，可將全部的限制功能，全部的愛護(hù)（直流和溝通），遠(yuǎn)方限制接口，暫態(tài)故障記錄，事務(wù)依次記錄和人機(jī)接口計(jì)算機(jī)連接功能集成在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)。MACH2系統(tǒng)已廣泛用于工業(yè)限制系統(tǒng)和直流輸電工程91）ABB公司的MACH2系統(tǒng)ABB公司在限制愛護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中接受的主要接口板有：PS830系列計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接板；PS850系列數(shù)字量I/O接口板；PS850系列模擬量I/O接口板；PS870系列通訊接口板；PS890系列電源單元；PS900系列閥控單元等。各種不同類型的接口板組合成不同的限制接口柜來實(shí)現(xiàn)各種限制及測(cè)量功能。監(jiān)控系統(tǒng)的通信接受了分層次的串行總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)用國際標(biāo)準(zhǔn)總線。101）ABB公司的MACH2系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線 監(jiān)控設(shè)備之間的通信通過冗余的限制區(qū)域網(wǎng)（CAN現(xiàn)場(chǎng)總線）和分時(shí)多路總線（TDM現(xiàn)場(chǎng)總線）實(shí)現(xiàn)各監(jiān)控設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。柜外的現(xiàn)場(chǎng)總線均接受光纖電纜聯(lián)接。CAN現(xiàn)場(chǎng)總線 CAN總線具有短信息結(jié)構(gòu)和低延遲的雙向高速通信功能，用于傳送二進(jìn)制信號(hào)，沒有主從關(guān)系。對(duì)于比較長(zhǎng)的通訊通道，接受CAN/HDLC橋電路對(duì)CAN母線進(jìn)行延長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)換流站內(nèi)設(shè)備的通信。111）ABB公司的MACH2系統(tǒng)TDM現(xiàn)場(chǎng)總線TDM總線是一種單向傳送、大容量、低拖延的高速總線，用于模擬量信號(hào)的高速傳送。冗余的限制愛護(hù)柜的TDM現(xiàn)場(chǎng)總線是完全獨(dú)立分開的，各限制區(qū)域內(nèi)限制設(shè)備和I/O子系統(tǒng)之間的通信是單發(fā)單收的，沒有交叉。總限制區(qū)域的限制設(shè)備通過冗余的SCADALAN網(wǎng)絡(luò)與SCADA系統(tǒng)通訊，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)共享。121）ABB公司的MACH2系統(tǒng)

數(shù)據(jù)總線傳輸速率： SCADA系統(tǒng)LAN總線：100Mbps CAN現(xiàn)場(chǎng)總線：1Mbps TDM現(xiàn)場(chǎng)總線：10～40Mbps13（一）國外直流限制愛護(hù)系統(tǒng)

2)SIEMENS的SIMADYND系統(tǒng)西門子公司在限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中接受了SIMADYND和SIMATICS5兩種限制硬件（1）SIMADYNDSIMADYND是一種快速多微處理器可編程限制系統(tǒng)，可適于高速（0.5ms~10ms）限制，具有多于300種的標(biāo)準(zhǔn)功能塊，可實(shí)現(xiàn)各種限制功能，

142)SIEMENS的SIMADYND系統(tǒng)152)SIEMENS的SIMADYND系統(tǒng)其圖形編輯功能可使運(yùn)行人員在完全沒有編程學(xué)問的狀況下很簡(jiǎn)潔地駕馭運(yùn)用，敏捷地修改限制框圖．162)SIEMENS的SIMADYND系統(tǒng)（2）SIMATICS5SIMATICS5硬軟件均屬標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，用于執(zhí)行速度較慢的限制功能和依次限制（50m~300ms），具有模塊化結(jié)構(gòu)，并有事故平安保證。SIMATICS5已廣泛用于工業(yè)限制系統(tǒng)，直流輸電方面也有較多應(yīng)用。172)SIEMENS的SIMADYND系統(tǒng)西門子公司在SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)中接受的部件有I／0單元SU200，就地聯(lián)鎖限制裝置8TK，光纖接口單元0LM，光纖，傳感器和對(duì)時(shí)接口等。全站限制系統(tǒng)分為極1限制、極2限制、DC站控、溝通站控四部分。高壓直流愛護(hù)按極三重化配置，通過SU200作為極控系統(tǒng)的一個(gè)就地單元與主機(jī)交換信息，高壓直流愛護(hù)柜的動(dòng)作出口接受三取二出口方式．

18這兩種系統(tǒng)都具有先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，圖形化的軟件開發(fā)環(huán)境，系統(tǒng)集成化和標(biāo)準(zhǔn)化程度高的特點(diǎn)，在工程中都有成功運(yùn)行閱歷。19（二）．國內(nèi)直流限制愛護(hù)技術(shù)的探討狀況國內(nèi)直流限制愛護(hù)系統(tǒng)的探討起先比較早，但在2000年前我國自主研制的直流限制愛護(hù)系統(tǒng)中目前幾乎沒有一項(xiàng)技術(shù)通過了國家級(jí)的鑒定，而其設(shè)計(jì)的工程對(duì)象也是小容量低電壓等級(jí)的六脈動(dòng)系統(tǒng)，雖為我國直流輸電技術(shù)積累了閱歷，但與國內(nèi)目前正在建設(shè)的超高電壓等級(jí)的系統(tǒng)在困難程度方面要小得多。20為了能在較短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)和制造出具有國際先進(jìn)水平的直流限制愛護(hù)系統(tǒng)，國家實(shí)行了主動(dòng)的技術(shù)引進(jìn)策略。2001年南京南瑞繼保電氣公司從ABB公司引進(jìn)MACH2直流限制和愛護(hù)系統(tǒng)的制造技術(shù),1999年許繼電氣起先從SIEMENS公司引進(jìn)SIMADYND直流限制和愛護(hù)系統(tǒng)的制造技術(shù),兩公司利用自身的技術(shù)和人才優(yōu)勢(shì)，分別學(xué)習(xí)ABB、SIEMENS公司的直流限制和愛護(hù)技術(shù)，截止2009年底，兩公司已為我國多條直流輸電工程供應(yīng)了限制愛護(hù)系統(tǒng)，并做了一些改進(jìn)工作。21（二）．國內(nèi)直流限制愛護(hù)技術(shù)的探討狀況一、前言

二、國內(nèi)外直流限制愛護(hù)技術(shù)的介紹

三、高壓直流限制系統(tǒng)

四、高壓直流愛護(hù)系統(tǒng)

五、高壓直流遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)

六、換流站運(yùn)行人員限制和監(jiān)視（SCADA）系統(tǒng)

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（一）高壓直流限制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基本功能

高壓直流限制系統(tǒng)要完成以下基本限制功能：（1）直流輸電系統(tǒng)的起停限制；（2）直流輸送功率的大小和方向的限制；（3）抑制換流器不正常運(yùn)行及所連溝通系統(tǒng)的干擾；（4）發(fā)生故障時(shí)，愛護(hù)換流站設(shè)備；（5）對(duì)換流站、直流線路的各種運(yùn)行參數(shù)，如電壓及電流等以及限制系統(tǒng)本身的信息進(jìn)行監(jiān)視。23（二）限制系統(tǒng)的配置要求

（1）限制系統(tǒng)多重化設(shè)計(jì)為了達(dá)到直流工程所要求的可用率及牢靠性指標(biāo)，直流輸電系統(tǒng)全都接受多重化設(shè)計(jì)，通常接受雙通道設(shè)計(jì)，其中一個(gè)通道工作時(shí)，另一通道處于熱備用狀態(tài)。當(dāng)工作中的通道發(fā)生故障時(shí)，切換邏輯將其退出工作，處于熱備用狀態(tài)的通道則自動(dòng)切換至工作狀態(tài)，這種自動(dòng)切換不應(yīng)對(duì)直流輸送功率產(chǎn)生明顯的擾動(dòng)。24（1）限制系統(tǒng)多重化設(shè)計(jì)直流限制系統(tǒng)雙重化或多重化的范圍從測(cè)量二次線圈起先包括完整的測(cè)量回路，信號(hào)輸入、輸出回路，通信回路，主機(jī)，和全部相關(guān)的直流限制裝置。雙極、極和換流單元層次及閥冷卻系統(tǒng)都按雙重化的原則配置限制裝置。25（二）限制系統(tǒng)的配置要求

（2）限制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)所謂直流輸電限制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)，是將直流輸電換流站和直流輸電線路的全部限制功能按等級(jí)分為若干層次而形成的限制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。以典型的雙極直流輸電系統(tǒng)為例，其限制系統(tǒng)一般分為四層：整體限制、主限制、極限制和換流橋限制。26

（2）限制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

27（2）限制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

整體限制：是指考慮直流輸電系統(tǒng)在整個(gè)電力系統(tǒng)中的位置和影響，涉及到的一些限制策略，如依據(jù)電網(wǎng)的穩(wěn)定性要求而對(duì)直流輸電系統(tǒng)輸送的功率值的限制等。主限制：依據(jù)功率指令等確定電流指令，并供應(yīng)協(xié)調(diào)的電流指令給全部的極。通過供應(yīng)極限制和整體系統(tǒng)限制之間的一個(gè)界面，把調(diào)度中心要求輸送的直流功率依據(jù)當(dāng)前的雙極各自的運(yùn)行模式轉(zhuǎn)化為具體的電流指令，分發(fā)到各個(gè)極中。所以主控實(shí)際即為雙極層的限制。28

（2）限制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

極限制：協(xié)調(diào)一個(gè)極內(nèi)換流橋的限制。從電流整定值到觸發(fā)角整定值的轉(zhuǎn)換，分接頭限制，以及部分與觸發(fā)角等親密相關(guān)的愛護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)，都是在極限制這一層完成。這一層是直流輸電限制系統(tǒng)的核心部分。換流橋限制：確定一個(gè)換流橋內(nèi)各閥的觸發(fā)時(shí)刻，即由極限制得到的觸發(fā)角獲得對(duì)應(yīng)各閥的觸發(fā)脈沖，分發(fā)到各個(gè)閥上，同時(shí)也對(duì)觸發(fā)脈沖的返回信號(hào)進(jìn)行確定的處理。該層在限制系統(tǒng)中具有最快的響應(yīng)。29（2）限制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

物理上，限制功能盡可能按不同等級(jí)配置到較低的限制層次。與雙極功能有關(guān)的裝置盡可能的分設(shè)到極和換流單元限制層，使得與雙極功能有關(guān)的裝置減至最少；對(duì)于那些不能分設(shè)到極或換流單元限制層的與雙極功能有關(guān)的裝置，放在雙極功能組中，但進(jìn)行雙重化及耐故障設(shè)計(jì)。30（三）直流輸電系統(tǒng)基本限制特性及其配置直流系統(tǒng)基本限制特性示意圖（a）電流裕度限制特性（b）直流系統(tǒng)好用限制特性311直流系統(tǒng)基本限制特性1直流系統(tǒng)基本限制特性電流裕度限制：為了避開兩端電流調(diào)整器同時(shí)工作引起調(diào)整的不穩(wěn)定，逆變側(cè)調(diào)整器的定值比整流側(cè)一般小0.1pu（標(biāo)幺值），這就是電流裕度。依據(jù)電流裕度限制原則，此電流裕度無論在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行還是暫態(tài)狀況下都必需保持，一旦失去電流裕度，直流系統(tǒng)就會(huì)崩潰。321直流系統(tǒng)基本限制特性若電流裕度取得太大，當(dāng)發(fā)生限制方式轉(zhuǎn)換時(shí)，傳輸功率就會(huì)削減太多；若電流裕度取得太小，則可能因?yàn)檫\(yùn)行中直流電流的微小波動(dòng)導(dǎo)致兩端電流調(diào)整器都參與限制，造成運(yùn)行不穩(wěn)定。絕大多數(shù)高壓直流工程所接受的電流裕度都是0.1pu331直流系統(tǒng)基本限制特性正常運(yùn)行時(shí)，通常以整流側(cè)定直流電流，逆變側(cè)定直流電壓運(yùn)行，其運(yùn)行工作點(diǎn)為圖（a）中的N。當(dāng)整流側(cè)溝通電壓降低或逆變側(cè)溝通電壓上升很多時(shí)，使整流器進(jìn)入最小觸發(fā)角限制，此時(shí)逆變側(cè)則自動(dòng)轉(zhuǎn)為限制直流電流，其整定值比整流側(cè)的小0.1pu，其運(yùn)行工作點(diǎn)為圖（a）中的M。這種整流器和逆變器限制特性的組合，就是電流裕度限制特性。342直流輸電系統(tǒng)基本限制配置直流輸電的限制除了包括實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)行方式的基本限制模式外，還包括各種基本的限制器和限制器等。正常狀況下，整流側(cè)限制直流電流，逆變側(cè)限制直流電壓：352直流輸電系統(tǒng)基本限制配置

（1）電流限制器 整流側(cè)和逆變側(cè)配置完全一樣的閉環(huán)電流限制器，電流限制器為閉環(huán)限制。正常工況下，整流側(cè)限制直流電流，逆變側(cè)限制直流電壓，這是通過在逆變側(cè)的電流指令中減去一個(gè)電流裕度來實(shí)現(xiàn)的。

362直流輸電系統(tǒng)基本限制配置

（2）電壓限制器 電壓限制器功能包括：（a)空載加壓試驗(yàn)限制；(b)過電壓限制器（僅整流側(cè)）；(C)直流電壓限制器；逆變側(cè)的直流電壓限制器將直流電壓限制在允許范圍內(nèi)。直流電壓參考值由VARC功能進(jìn)行計(jì)算。整流側(cè)和逆變側(cè)都有電壓限制器。 372直流輸電系統(tǒng)基本限制配置

（3）

最小電流限制

為防止換流閥在低電流導(dǎo)通期間熄火，將最小電流限制為0.1倍的額定電流值。382直流輸電系統(tǒng)基本限制配置

（4）低壓限電流 假如溝通電壓降低，溝通濾波器和并聯(lián)電容器產(chǎn)生的無功也會(huì)下降。為避開溝通電壓崩潰，降低換流器的無功消耗是很重要的。低壓限電流限制的一個(gè)主要目標(biāo)就是快速降低直流電流以降低無功消耗。 低壓限電流限制的另一個(gè)特點(diǎn)是在電壓復(fù)原過程中，利用電流指令增加進(jìn)行復(fù)原以降低換相失敗的可能性。392直流輸電系統(tǒng)基本限制配置

低壓限電流限制特性402直流輸電系統(tǒng)基本限制配置

（5）與溝通電壓變更有關(guān)的限制模式變更整流器標(biāo)稱點(diǎn)火角為15°，最小點(diǎn)火角為5°。逆變器標(biāo)稱點(diǎn)火角為17°，對(duì)于電流限制，在整流站溝通母線電壓下降2.25%或逆變站溝通母線電壓上升2.25%時(shí)，這個(gè)范圍足可以保持整流器電流限制，逆變器電壓限制，不會(huì)變更限制模式。412直流輸電系統(tǒng)基本限制配置

（6）接地極電流限制和監(jiān)視在雙極平衡運(yùn)行時(shí)，可運(yùn)用調(diào)整器將功率安排到兩個(gè)極以使極電流最小。因此接地極電流不超過30A。調(diào)整器設(shè)有運(yùn)行人員可以調(diào)整的死區(qū)范圍。在運(yùn)行人員工作站上，可顯示接地極的安培·小時(shí)總數(shù)。422直流輸電系統(tǒng)基本限制配置

（7）過負(fù)荷限制在限制過程中，限制系統(tǒng)始終連綿不斷地計(jì)算極功率的過負(fù)荷實(shí)力。雙極功率限制的電流指令對(duì)兩個(gè)站每個(gè)極的固有過負(fù)荷實(shí)力的最小值進(jìn)行限制。432直流輸電系統(tǒng)基本限制配置

（8）換流變壓器分接頭限制換流變壓器分接頭限制是直流輸電限制系統(tǒng)中用于自動(dòng)調(diào)整換流變壓器有載調(diào)壓分接頭位置的一個(gè)環(huán)節(jié)，其目的是為了維持整流器的觸發(fā)角alpha（或逆變器的熄弧角gamma）在指定的范圍內(nèi)或者維持直流電壓或換流變壓器閥側(cè)繞組空載電壓在指定的范圍內(nèi)。其限制策略須要與換流器限制方式相協(xié)作，通常分為角度限制和電壓限制兩大類：44（8）換流變壓器分接頭限制

（a）角度限制當(dāng)整流器運(yùn)用直流電流限制時(shí)，通過調(diào)整換流變壓器分接頭位置，把換流器觸發(fā)角維持在指定的范圍內(nèi)（如15°±2.5°)；當(dāng)逆變器運(yùn)用直流電壓限制時(shí)，通過調(diào)整換流變壓器分接頭位置，把換流器熄弧角維持在指定的范圍內(nèi)（如18°±2.5°)。45（8）換流變壓器分接頭限制（b）電壓限制當(dāng)逆變器運(yùn)用熄弧角限制時(shí)，通過調(diào)整換流變壓器分接頭位置，把直流線路電壓維持在指定范圍內(nèi)，如0.98~1.02額定直流電壓。另一種電壓限制策略是通過調(diào)整換流變壓器分接頭位置，把整流器（或逆變器）的換流變壓器閥側(cè)繞組空載電壓維持在指定值。46（8）換流變壓器分接頭限制角度限制方式和電壓限制方式相比：其優(yōu)點(diǎn)是：換流器在各種運(yùn)行工況下都能保持較高的功率因數(shù)，即輸送同樣的直流功率，換流器吸取的無功功率較少。其缺點(diǎn)是：分接頭動(dòng)作次數(shù)較頻繁，分接頭調(diào)整范圍要求寬些。47（8）換流變壓器分接頭限制

由于換流變壓器分接開關(guān)至今都是機(jī)械式的，轉(zhuǎn)換一檔通常須要3~5S的時(shí)間，對(duì)限制的響應(yīng)較慢。所以，它只能是調(diào)整直流輸電系統(tǒng)輸送功率的協(xié)助手段。48（9）無功功率限制

無功功率限制是整個(gè)直流極控系統(tǒng)中一個(gè)重要的功能模塊，無功功率限制的目的是將站內(nèi)溝通母線電壓、溝通諧波電流及與站外交換的無功功率限制在允許范圍內(nèi)。換流站的無功功率限制通過投切溝通濾波器來實(shí)現(xiàn)。無功限制具有以下各項(xiàng)功能，并按各優(yōu)先級(jí)確定濾波器的投切：49

（9）無功限制AbsMinFiler:確定最小濾波器限制，為了防止濾波設(shè)備過負(fù)荷所需投入的濾波器組。正常狀況時(shí)，該條件必需滿足。Umax:最高/最低電壓限制，監(jiān)視溝通母線的穩(wěn)定電壓，避開穩(wěn)態(tài)過電壓引起愛護(hù)動(dòng)作。Qmax：最大無功交換限制，依據(jù)當(dāng)前運(yùn)行狀況，限制投入濾波器組的數(shù)量，限制穩(wěn)態(tài)過電壓。MinFiler:最小濾波器容量要求，為滿足濾除諧波的要求需投入的最小濾波器組。Qcontrol：無功交換限制，限制換流站和溝通系統(tǒng)的無功交換量為設(shè)定的參考值。50（9）無功限制

以上5項(xiàng)無功限制子功能依次具有以下優(yōu)先級(jí)，其中優(yōu)先級(jí)1為最高優(yōu)先級(jí)：優(yōu)先級(jí)1：AbsMinFiler優(yōu)先級(jí)2：Umax優(yōu)先級(jí)3：Qmax優(yōu)先級(jí)4：MinFiler優(yōu)先級(jí)5：Qcontrol51（9）無功限制

無功限制應(yīng)依據(jù)各子功能的優(yōu)先級(jí)，協(xié)調(diào)由各子功能發(fā)出的投切濾波器組的指令。某項(xiàng)子功能發(fā)出的投切指令僅在不與更高優(yōu)先級(jí)的限制條件沖突時(shí)才有效。52（四）高壓直流限制基本限制模式1、換流站基本運(yùn)行方式●雙極運(yùn)行●單極大地回線運(yùn)行●單極金屬回線運(yùn)行53（四）高壓直流限制基本限制模式2、基本限制模式 基于以上基本運(yùn)行方式，換流站直流限制系統(tǒng)接受如下基本限制模式：（1）雙極功率限制模式雙極功率限制是換流站直流系統(tǒng)的基本限制模式，可手動(dòng)也可自動(dòng)進(jìn)行。在自動(dòng)模式下，可按預(yù)先設(shè)置的功率傳送曲線進(jìn)行功率限制。雙極功率限制使直流傳輸功率與主導(dǎo)站運(yùn)行人員設(shè)置功率保持一樣。功率指令和功率變更率具有階躍功能。功率變更率在1MW/分至9999MW/分之間可調(diào)。54（1）雙極功率限制模式雙極功率限制功能安排到每一極實(shí)現(xiàn)，任一極都可以設(shè)置為雙極功率限制模式。假如兩個(gè)極都運(yùn)行在雙極功率限制模式下時(shí)，雙極功率限制功能為每個(gè)極安排相同的電流參考值，以使接地極電流最小。假如兩個(gè)極的運(yùn)行電壓相等，則每個(gè)極的傳輸功率是相等的。但是，假如一極處于降壓運(yùn)行狀態(tài)而另外一極是全壓運(yùn)行，則兩個(gè)極的傳輸功率比和兩個(gè)極的電壓比一樣。55（四）高壓直流限制基本限制模式（2）極功率獨(dú)立限制模式 在極功率獨(dú)立限制模式下，傳輸?shù)闹绷鞴β时３衷谶\(yùn)行人員設(shè)置的功率參考值。在此模式下極間功率傳輸不起作用。56（四）高壓直流限制基本限制模式（3）同步極電流限制模式同步極電流限制模式是干脆按運(yùn)行人員下達(dá)的極電流指令進(jìn)行調(diào)整以確定傳輸功率，且兩站將自動(dòng)協(xié)調(diào)電流指令，以免丟失電流裕度的限制方式。同步極電流限制模式應(yīng)當(dāng)在每個(gè)極單獨(dú)實(shí)現(xiàn)。在同步極電流限制模式下，雙極功能被閉鎖。雙極功率限制與同步極電流限制不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。在這一模式下運(yùn)行時(shí)，全部功率調(diào)制功能仍起作用。

57（四）高壓直流限制基本限制模式兩個(gè)極都從極功率獨(dú)立限制或電流限制切換至雙極限制時(shí)，將自動(dòng)平衡極電流以使中性點(diǎn)電流最小。只有一個(gè)極在雙極功率限制模式時(shí)，這個(gè)極將自動(dòng)補(bǔ)償另一極可能的功率傳輸限制。雙極功率限制不能自動(dòng)切換至同步極電流限制。58（四）高壓直流限制基本限制模式（4）緊急極電流限制模式在兩站極間快速通訊系統(tǒng)故障時(shí)，將自動(dòng)切換至緊急極電流限制模式。在緊急極電流限制模式下，也應(yīng)能進(jìn)行功率的升降，逆變側(cè)的極電流參考值要跟蹤實(shí)際的傳輸電流值。遠(yuǎn)動(dòng)通信復(fù)原以后，限制系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)地復(fù)原到通信故障前的運(yùn)行模式或極功率獨(dú)立限制模式。59（四）高壓直流限制基本限制模式（5）極功率傳輸方向反轉(zhuǎn)換流站直流系統(tǒng)限制和愛護(hù)的設(shè)計(jì)使每個(gè)功率傳輸方向具有完全相同的限制愛護(hù)功能。直流功率和電壓以整流端測(cè)量電壓和電流作為參量60（四）高壓直流限制基本限制模式（6）極降壓運(yùn)行限制模式高壓直流的每個(gè)極都具有極降壓運(yùn)行限制模式。在極降壓運(yùn)行限制模式下，直流極降壓的定值在500kV和350kV之間可調(diào)。在直流線路故障后，可手動(dòng)也可自動(dòng)進(jìn)入極降壓運(yùn)行限制模式。分接頭限制將調(diào)整點(diǎn)火角使其盡可能小以與極降壓運(yùn)行限制相一樣。在任何時(shí)候都可停止電壓的上升或下降過程。在這一模式下運(yùn)行時(shí)，全部基本限制功能仍起作用。61（五）依次限制與聯(lián)鎖 換流站限制愛護(hù)系統(tǒng)設(shè)置易于操作的依次限制與聯(lián)鎖系統(tǒng)，其目的是為換流站供應(yīng)平安牢靠的設(shè)備投切，直流傳輸系統(tǒng)的平穩(wěn)啟動(dòng)和停運(yùn)及各限制模式間的平穩(wěn)過渡。依次限制與聯(lián)鎖系統(tǒng)包含以下四個(gè)部分：62（五）依次限制與聯(lián)鎖 （a）極依次限制包括： ——閥廳聯(lián)鎖 ——極解鎖/閉鎖依次限制 ——極啟動(dòng)/停止 ——功率/電流限制 ——正常/反轉(zhuǎn)功率限制 ——常壓/降壓運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換 ——直流濾波器連接/隔離——直流線路開路試驗(yàn)依次限制63（五）依次限制與聯(lián)鎖（b）雙極依次限制與雙極功能有關(guān)的依次限制包括： ——雙極啟動(dòng)/停止 ——主站/從站協(xié)調(diào) ——金屬回線/大地回線運(yùn)行方式轉(zhuǎn)換（c）閉鎖依次處理閉鎖依次和愛護(hù)的閉鎖依次64（五）依次限制與聯(lián)鎖（d）開關(guān)限制限制開關(guān)場(chǎng)的開關(guān)和斷路器，開關(guān)限制中的功能是：——對(duì)于全部可操作斷路器/開關(guān)的聯(lián)鎖——處理來自操作員限制的斷路器和開關(guān)的手動(dòng)吩咐——同期校驗(yàn)——打開/閉合閥廳接地刀閘——極連接/極隔離——極充電/放電——直流濾波器連接/隔離65（五）依次限制與聯(lián)鎖聯(lián)鎖包括硬件聯(lián)鎖和軟件聯(lián)鎖。其中硬件聯(lián)鎖的種類包括機(jī)械聯(lián)鎖、電磁聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖。軟件聯(lián)鎖是在依次限制軟件中實(shí)現(xiàn)的，通過極控和站控系統(tǒng)對(duì)開關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)起作用。66一、前言

二、國內(nèi)外直流限制愛護(hù)技術(shù)的介紹

三、高壓直流限制系統(tǒng)

四、高壓直流愛護(hù)系統(tǒng)

五、高壓直流遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)

六、換流站運(yùn)行人員限制和監(jiān)視（SCADA）系統(tǒng)

671概述

高壓直流系統(tǒng)由各不同部件構(gòu)成：兩個(gè)換流站——通常相互間的距離很遠(yuǎn)；架空線路的聯(lián)接線路；兩個(gè)接地極及相關(guān)的地極線。高壓直流系統(tǒng)是一相當(dāng)困難的系統(tǒng)．因此，在進(jìn)行愛護(hù)功能規(guī)劃時(shí)必需對(duì)系統(tǒng)的這一困難特點(diǎn)予以充分的考慮．大量的愛護(hù)功能之間須要精確協(xié)作并且遵從溝通電網(wǎng)技術(shù)中關(guān)于愛護(hù)重疊區(qū)的慣用原則，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的覆蓋，消退愛護(hù)盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)愛護(hù)的選擇性，從而在發(fā)生故障時(shí)投入恰當(dāng)?shù)膼圩o(hù)功能。681概述 依據(jù)換流站的特點(diǎn)要求，直流愛護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下原則： （1）極1與極2的愛護(hù)分開，其輸入回路測(cè)量裝置也相應(yīng)分開。 （2）兩個(gè)極公共設(shè)備的愛護(hù)設(shè)在雙極層，稱為雙極愛護(hù)。每極都有自己獨(dú)立的一套雙極愛護(hù)，其輸入回路測(cè)量裝置也相應(yīng)獨(dú)立。 （3）不允許與故障極或雙極有關(guān)的愛護(hù)在雙極運(yùn)行中誤跳另外的極。 （4）出現(xiàn)故障或擾動(dòng)時(shí)，任何單一的愛護(hù)動(dòng)作不應(yīng)造成雙極停運(yùn)。（5）雙極愛護(hù)不應(yīng)依據(jù)單一的判據(jù)動(dòng)作。 （6）愛護(hù)冗余配置。692換流站直流愛護(hù)分區(qū)及配置 換流站直流愛護(hù)包括五個(gè)主要愛護(hù)區(qū)： 換流器愛護(hù)區(qū)（設(shè)備位于閥廳） 直流極愛護(hù)區(qū)（設(shè)備區(qū)域包括直流開關(guān)場(chǎng)，極中性母線，直流線路，直流濾波器） 雙極愛護(hù)區(qū)（包括雙極中性線，地極線）換流器溝通母線和換流變壓器愛護(hù)區(qū)溝通濾波器/組愛護(hù)區(qū)702換流站直流愛護(hù)分區(qū)及配置直流愛護(hù)分區(qū)配置，廠家不同分區(qū)不同，但每個(gè)愛護(hù)區(qū)與其它愛護(hù)區(qū)均有重疊區(qū)域，確保沒有愛護(hù)死區(qū)?，F(xiàn)將每區(qū)愛護(hù)配置說明如下：（1）換流器（閥組）愛護(hù)7172（1）換流器（閥組）愛護(hù)（1）換流器（閥組）愛護(hù)

（a）第一套和其次套閥短路愛護(hù)此愛護(hù)檢測(cè)換流變壓器溝通電流，直流極線和中性母線直流電流。用于愛護(hù)閥短路和換流變壓器直流側(cè)相對(duì)相短路故障。（b）第一套換相失敗愛護(hù)此愛護(hù)檢測(cè)換流器直流中性點(diǎn)電流和溝通母線電壓。用于愛護(hù)由于溝通系統(tǒng)擾動(dòng)或其它異樣換相工況所引起的十二脈動(dòng)換流器的換相失敗。（c）其次套換相失敗愛護(hù)此愛護(hù)檢測(cè)溝通電流IVY和IVD及直流電流IDP和IDNC。用于愛護(hù)由于其它異樣換相工況所引起的十二脈動(dòng)換流器的換相失敗。73（1）換流器（閥組）愛護(hù)（d）阻尼回路過應(yīng)力愛護(hù) 利用換流變壓器分接頭聯(lián)鎖愛護(hù)全部換流器設(shè)備免受溝通電壓應(yīng)力。檢測(cè)閥避雷器過應(yīng)力并避開變壓器過激磁。主要利用換流變溝通母線電壓、分接頭位置和頻率計(jì)算出志向的Udio。當(dāng)Udio超過確定值時(shí)，愛護(hù)動(dòng)作。（e)直流電壓過壓愛護(hù)此愛護(hù)測(cè)量直流電壓，結(jié)合直流電流和點(diǎn)火角α以檢測(cè)直流線路過壓。用于愛護(hù)全部設(shè)備免受由于誤操作引起的直流電壓侵害。74（1）換流器（閥組）愛護(hù)（f）閥點(diǎn)火失敗愛護(hù)此愛護(hù)用于檢測(cè)接到限制脈沖后，閥是否導(dǎo)通失敗及閥的誤點(diǎn)火。避開閥選擇旁通對(duì)的導(dǎo)通失敗或選擇旁通對(duì)引起的閥誤導(dǎo)通。(g）可控硅監(jiān)視愛護(hù)只有換流器充電時(shí)才投入此愛護(hù)。閥控單元在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對(duì)閥的每個(gè)可控硅元件承受的電壓進(jìn)行檢測(cè)。假如沒有電壓，說明可控硅損壞。假如閥的可控硅故障的數(shù)量超過一個(gè)預(yù)先設(shè)定的值，則報(bào)警。75（1）換流器（閥組）愛護(hù)（h）直流過流愛護(hù) 此愛護(hù)用于檢測(cè)并限制高溫對(duì)換流器設(shè)備的過應(yīng)力，尤其是可控硅閥。當(dāng)計(jì)算的可控硅溫度過高時(shí)，用此愛護(hù)限制電流。（i）后備直流過流愛護(hù) 檢測(cè)可能給換流設(shè)備特殊是對(duì)可控硅閥帶來過應(yīng)力的過電流。主要測(cè)量最大中性母線直流電流和IVY、IVD。愛護(hù)的一部分是速動(dòng)的，由過電流啟動(dòng)。愛護(hù)的另一部分是可控硅閥的過載過酷愛護(hù)。76（j）大角度監(jiān)測(cè)

由于運(yùn)行中的額外要求使點(diǎn)火角和熄弧角增大，會(huì)造成主回路設(shè)備承受的應(yīng)力增加，因此要配置大角度監(jiān)測(cè)（HAS）功能。HAS計(jì)算出對(duì)直流輸電系統(tǒng)的種種限制，它包含一個(gè)考慮閥阻尼電路、閥避雷器和閥電抗器的理論模型。77（1）換流器（閥組）愛護(hù)（1）換流器（閥組）愛護(hù)（k）閥直流差動(dòng)愛護(hù)此愛護(hù)用于檢測(cè)在閥廳內(nèi)的接地故障。愛護(hù)范圍包括從低壓端至閥廳高壓母線的直流互感器（用于測(cè)量極直流電流）。在高壓端和低壓端測(cè)量的電流差值是愛護(hù)區(qū)內(nèi)接地故障的判據(jù)。閥直流差動(dòng)愛護(hù)由兩部分組成：快速但相對(duì)不靈敏的部分和慢速但比較靈敏的部分。（l）后備閥直流差動(dòng)愛護(hù) 檢測(cè)愛護(hù)區(qū)內(nèi)的接地故障。愛護(hù)范圍及動(dòng)作判據(jù)與閥直流差動(dòng)愛護(hù)相同。78（2）極愛護(hù)79（2）極愛護(hù)（a）直流諧波愛護(hù)檢測(cè)由于閥擾動(dòng)、溝通系統(tǒng)擾動(dòng)和限制設(shè)備擾動(dòng)等產(chǎn)生的異樣諧波。假如諧波電流超過預(yù)定值，愛護(hù)動(dòng)作。對(duì)于較低的諧波電流值，延時(shí)動(dòng)作報(bào)警，對(duì)于較高的諧波電流值，切除換流器。（b）直流高壓母線差動(dòng)愛護(hù) 此愛護(hù)用于檢測(cè)愛護(hù)區(qū)內(nèi)的接地故障。愛護(hù)區(qū)包括從閥廳高壓母線直流互感器（IDP）到極母線直流電流測(cè)點(diǎn)（IDL）。兩電流的差值是接地故障的判據(jù)。愛護(hù)按定時(shí)限動(dòng)作。

80（2）極愛護(hù)（c）直流中性母線差動(dòng)愛護(hù)此愛護(hù)用于檢測(cè)在愛護(hù)區(qū)內(nèi)的接地故障。直流中性母線差動(dòng)愛護(hù)的愛護(hù)區(qū)是從閥廳內(nèi)低壓母線直流互感器（IDNC）到中性母線直流測(cè)點(diǎn)（IDNE）。兩個(gè)電流的差值是接地故障的判據(jù)。愛護(hù)按定時(shí)限動(dòng)作。81（2）極愛護(hù) (d)直流極差動(dòng)愛護(hù)用于檢測(cè)愛護(hù)區(qū)內(nèi)的接地故障，切除故障的換流器極。直流極差動(dòng)愛護(hù)的愛護(hù)區(qū)是從換流變閥側(cè)到換流器高、低壓側(cè)直流電流測(cè)點(diǎn)（IDL和IDNE），包括直流濾波器。極直流電流由安裝在中性母線及高壓母線的直流電流互感器和/或光纖電流互感器測(cè)得，同時(shí)測(cè)量避雷器和直流濾波器上的溝通電流，由這些電流共同推斷愛護(hù)區(qū)內(nèi)的接地故障。極直流差動(dòng)愛護(hù)具有兩個(gè)部分：快速欠敏感部分和慢速敏感部分。82（2）極愛護(hù) (e)接地極引線開路愛護(hù)用于檢測(cè)接地極引線/電纜開路，使中性母線上的設(shè)備免受由線路開路造成的過電壓。測(cè)量極中性母線電壓，較大的持續(xù)過電壓是接地極引線開路的判據(jù)。當(dāng)中性母線電壓過高時(shí)，愛護(hù)發(fā)出閉合換流站直流中性母線接地刀閘的指令。假如在出現(xiàn)高電壓的同時(shí)，存在一個(gè)較低的中性母線電流，這表明接地極的引線開路，電流流過了靠近換流器的避雷器。愛護(hù)動(dòng)作出口。83（2）極愛護(hù) (f)直流濾波器過載愛護(hù) 用于檢測(cè)直流濾波器元件，使之免受過應(yīng)力。測(cè)量通過濾波器電容器組的電流，并和愛護(hù)整定值比較。跳閘指令具有足夠的時(shí)間延遲，以避開在短時(shí)過負(fù)荷狀況下的誤動(dòng)。 (g)直流濾波器電容器組不平衡愛護(hù) 愛護(hù)測(cè)量電容器橋的電流和濾波器中性點(diǎn)的電流。用于檢測(cè)故障電容器，避開直流濾波器組中電容器單元的雪崩損壞事故。。84（2）極愛護(hù) （h）直流濾波器差動(dòng)愛護(hù) 測(cè)量濾波器在極線端和中性母線端的諧波電流，并且和愛護(hù)整定值比較。用于檢測(cè)直流濾波器區(qū)的接地故障。 （i）行波愛護(hù) 檢測(cè)直流線路的接地故障或交直流碰線故障，并接受限制手段清除故障電流，假如狀況允許，在故障清除后復(fù)原電力輸送。 （j）縱差愛護(hù) 檢測(cè)直流線路接地故障，比較兩個(gè)站的極線測(cè)量電流（IDL），對(duì)兩站的極線電流時(shí)差予以補(bǔ)償。85（2）極愛護(hù)（k）突變量和欠壓愛護(hù) 該愛護(hù)僅在整流側(cè)工作。接地故障的重要特征是直流電壓以較高的速率降低（電壓突變）到很低的水平。愛護(hù)檢測(cè)直流電壓和直流電流，并且具有兩個(gè)不同的檢測(cè)原理：突變量檢測(cè)和欠壓檢測(cè) 突變量檢測(cè)部分動(dòng)作速度快，可以在2～3ms內(nèi)檢測(cè)出故障。假如低電壓持續(xù)時(shí)間超過預(yù)定的值，則滿足欠壓條件。86（2）極愛護(hù) （l）線路開路試驗(yàn) 線路開路試驗(yàn)的愛護(hù)配置和正常運(yùn)行時(shí)是一樣的。 （m）線路開路監(jiān)測(cè)（附加限制功能） 用于檢測(cè)線路開路試驗(yàn)期間的直流場(chǎng)和直流線路的接地故障及線路開路試驗(yàn)期間的換流器相間或接地故障。 （n）溝通/直流碰線愛護(hù) 檢測(cè)直流線路上的溝通基波重量。用于檢測(cè)直流線路與220kV及以上電壓等級(jí)的溝通線路碰線。愛護(hù)動(dòng)作于跳閘。87（2）極愛護(hù)（o）直流/直流碰線愛護(hù) 當(dāng)兩條直流輸電線路發(fā)生碰線的故障時(shí)，限制愛護(hù)系統(tǒng)目前難以對(duì)各種可能的狀況加以正確推斷?？紤]舉薦接受在兩直流線路相交處加裝機(jī)械防護(hù)。（p）逆功率方向愛護(hù) 檢測(cè)限制系統(tǒng)故障引起的功率反轉(zhuǎn)，愛護(hù)溝通系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)。當(dāng)逆功率達(dá)到中值時(shí)延時(shí)跳閘，達(dá)到高值時(shí)快速跳閘。（q）中性母線開關(guān)愛護(hù) 測(cè)量中性母線極電流。當(dāng)中性母線開關(guān)打開而電流不為零則發(fā)出重合吩咐。88（2）極愛護(hù)（r）自動(dòng)再起動(dòng)在行波、微分欠壓、縱差等直流線路愛護(hù)動(dòng)作后，執(zhí)行故障清除程序，進(jìn)行再起動(dòng)嘗試的功能。當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，向電流調(diào)整器發(fā)出“暫?！敝噶?，并馬上將觸發(fā)角增大到900以上，使整流器進(jìn)入逆變運(yùn)行，整流站和逆變站都使直流線路放電，直流電流很快降到零，經(jīng)過預(yù)先整定的100~500ms的弧道去游離時(shí)間后，進(jìn)行再起動(dòng)嘗試。假如故障已清除，再起動(dòng)邏輯將監(jiān)測(cè)直流電壓的建立，復(fù)原傳輸功率。

89（2）極愛護(hù)（r）自動(dòng)再起動(dòng)假如直流電壓不能建立，說明故障照舊存在，再起動(dòng)不成功，重新進(jìn)行移相、降電流的去游離過程。再起動(dòng)的次數(shù)是依據(jù)系統(tǒng)探討預(yù)先定好的。在絕緣出現(xiàn)問題（如絕緣子污染）時(shí)，為維持電壓應(yīng)力在較低水平，可實(shí)行降壓再起動(dòng)。當(dāng)最終一次再起動(dòng)不成功時(shí)，將閉鎖換流器，停運(yùn)直流系統(tǒng)。90（3）雙極愛護(hù)91（3）雙極愛護(hù)（a）雙極中性母線差動(dòng)愛護(hù)用于檢測(cè)接地極引線和極中性母線之間的接地故障并且清除故障。測(cè)量直流接地極引線、金屬回線母線和兩個(gè)極中性母線的直流電流。全部測(cè)點(diǎn)的電流差值是愛護(hù)區(qū)內(nèi)接地故障的判據(jù)。 本愛護(hù)在金屬回線運(yùn)行方式下無效。（b）換流站接地過電流愛護(hù) 防止過高的電流流入換流站接地網(wǎng)。換流站接地網(wǎng)流入過多的直流電流會(huì)造成換流變飽和。與換流站接地刀閘串聯(lián)的直流互感器測(cè)量接地直流電流（IDGND）。過高的換流站接地網(wǎng)電流將導(dǎo)致極（或雙極）跳閘。92（3）雙極愛護(hù) （c）后備換流站接地過電流愛護(hù) 檢測(cè)過高的站接地電流及愛護(hù)區(qū)內(nèi)的接地故障。測(cè)量直流接地極引線，金屬回線和中性母線的直流電流，全部測(cè)點(diǎn)的電流差值是愛護(hù)區(qū)內(nèi)接地故障的判據(jù)。 （d）金屬回線橫差愛護(hù) 用于檢測(cè)在金屬返回線上的接地故障或開路故障。金屬回路橫差愛護(hù)通過檢測(cè)接地?fù)Q流站的線路電流差值來推斷接地或開路故障。只有在金屬返回運(yùn)行方式下有效。 （e）金屬回線縱差愛護(hù) 檢測(cè)在金屬返回線上的接地故障或開路故障。金屬回線縱差愛護(hù)通過檢測(cè)兩個(gè)換流站的金屬返回線路電流差值來推斷接地或開路故障。93（3）雙極愛護(hù)（f）金屬回線接地愛護(hù) 檢測(cè)在金屬返回線上的接地故障。金屬回線接地愛護(hù)通過測(cè)量換流站接地電流和兩個(gè)接地極電流來檢測(cè)接地故障。（g）中性母線接地刀閘愛護(hù) 當(dāng)從換流站接地網(wǎng)向接地極轉(zhuǎn)移電流失敗時(shí)，愛護(hù)中性母線接地刀閘。與刀閘串聯(lián)的直流電流互感器測(cè)量入地的直流電流（IDGND），假如刀閘不能把電流轉(zhuǎn)移到接地極，則愛護(hù)啟動(dòng)重合刀閘。94（3）雙極愛護(hù)（h）后備中性母線接地刀閘愛護(hù) 愛護(hù)類別同第1套愛護(hù)。但檢測(cè)原理不同。金屬返回線直流電流與兩個(gè)接地極引線電流之和與中性母線直流電流的差值進(jìn)行比較，因此愛護(hù)測(cè)量流過開關(guān)的直流電流。 愛護(hù)動(dòng)作后，重合中性母線接地刀閘，閉鎖愛護(hù)。（i）中性母線刀閘愛護(hù)和后備中性母線刀閘愛護(hù) 中性母線刀閘的目的是在一極停運(yùn)時(shí)把電流轉(zhuǎn)移到接地極引線上。刀閘可以斷開極與中性母線的連接。假如刀閘不能遮斷電流，則由愛護(hù)重合。極直流電流在中性母線處測(cè)量，當(dāng)?shù)堕l打開而測(cè)得的電流不是零時(shí)，則向刀閘發(fā)出重合的吩咐。愛護(hù)功能只有在極隔離的狀態(tài)下有效。95（3）雙極愛護(hù)（j）大地回線轉(zhuǎn)換開關(guān)愛護(hù) 用于電流從金屬回線轉(zhuǎn)換到大地回線失敗時(shí)，愛護(hù)大地回線轉(zhuǎn)換開關(guān)。測(cè)量通過開關(guān)的電流。當(dāng)開關(guān)打開但電流不是零時(shí)，愛護(hù)重合開關(guān)。（k）后備大地回線轉(zhuǎn)換開關(guān)愛護(hù) 愛護(hù)范圍和愛護(hù)動(dòng)作出口同第1套愛護(hù)。但檢測(cè)原理不同。 本愛護(hù)將流過中性母線接地開關(guān)的電流與兩個(gè)接地極引線電流之和與中性母線直流電流的差值進(jìn)行比較，因此愛護(hù)測(cè)量流過開關(guān)的直流電流。96（3）雙極愛護(hù)（l）金屬返回轉(zhuǎn)換開關(guān)愛護(hù) 用于電流從大地返回轉(zhuǎn)換到金屬返回失敗時(shí)，愛護(hù)金屬返回轉(zhuǎn)換開關(guān)。測(cè)量?jī)蓚€(gè)接地極的直流電流。當(dāng)開關(guān)打開但直流電流不是零時(shí)，愛護(hù)動(dòng)作發(fā)出重合指令。（m）后備金屬返回轉(zhuǎn)換開關(guān)愛護(hù) 愛護(hù)目的和愛護(hù)動(dòng)作出口同第1套愛護(hù)。但檢測(cè)原理不同。通過金屬返回導(dǎo)體的直流電流與中性母線接地刀閘電流之和與中性母線直流電流的差值的比較，愛護(hù)測(cè)量流過開關(guān)的電流。97（3）雙極愛護(hù)（n）接地極引線過載愛護(hù) 用于檢測(cè)接地極引線的過負(fù)荷。測(cè)量接地極引線的直流電流。其中一個(gè)導(dǎo)線的電流過大，則表明有接地故障或另外一個(gè)導(dǎo)線有開路故障。 愛護(hù)動(dòng)作后向功率限制環(huán)節(jié)發(fā)出指令把電流降低到預(yù)定值。（o）接地極引線阻抗監(jiān)視 主要檢測(cè)接地極引線故障。通過一個(gè)串聯(lián)諧振電路向接地極引線輸入一個(gè)高頻電流，測(cè)量諧振電感兩端的電壓和注入接地極引線的電流，通過濾波處理后得到一個(gè)從輸入端看進(jìn)去的阻抗。假如該阻抗發(fā)生變更，則說明接地極引線有故障。98（3）雙極愛護(hù)（p）接地極引線不平衡監(jiān)視 檢測(cè)兩個(gè)接地極引線的電流安排不平衡。測(cè)量?jī)蓚€(gè)接地極引線的電流差值。假如有差值，則表明有接地故障或其中之一開路。99（4）換流器溝通母線及換流變壓器愛護(hù)100（4）換流器溝通母線及換流變壓器愛護(hù)a）換流變壓器差動(dòng)愛護(hù) 該愛護(hù)比較換流變網(wǎng)側(cè)及閥側(cè)的基波電流矢量，并計(jì)及換流變及CT變比的不平衡及調(diào)壓分接頭位置變更的影響，其愛護(hù)區(qū)為網(wǎng)側(cè)與閥側(cè)的CT之間的換流變及引線。 換流變壓器差動(dòng)愛護(hù)動(dòng)作后將閉鎖直流極、啟動(dòng)換流變溝通斷路器跳閘并閉鎖其合閘、啟動(dòng)斷路器失靈。b）換流變壓器過流愛護(hù) 該愛護(hù)檢測(cè)換流變網(wǎng)側(cè)的電流有效值，動(dòng)作后將閉鎖直流極、起動(dòng)換流變溝通斷路器跳閘并閉鎖其合閘、起動(dòng)斷路器失靈。該愛護(hù)可選用反時(shí)限特性。101（4）換流器溝通母線及換流變壓器愛護(hù)c）換流變壓器繞組差動(dòng)愛護(hù) 該愛護(hù)按相檢測(cè)換流變壓器各繞組兩側(cè)差電流，當(dāng)差電流大于整定值時(shí)愛護(hù)動(dòng)作，愛護(hù)接受定時(shí)限特性。本愛護(hù)主要用于檢測(cè)各繞組內(nèi)部接地故障，愛護(hù)動(dòng)作后將閉鎖直流極、起動(dòng)換流變溝通斷路器跳閘并閉鎖其重合閘、起動(dòng)斷路器失靈。d）換流變壓器溝通母線過電壓愛護(hù)防止持續(xù)的過電壓損壞換流變壓器及換流橋。愛護(hù)測(cè)量溝通母線每相電壓，動(dòng)作于跳閘。102（4）換流器溝通母線及換流變壓器愛護(hù)e）換流變壓器零序電流愛護(hù) 該愛護(hù)裝在換流變壓器網(wǎng)側(cè)中性點(diǎn)處，作為換流變及溝通引線單相接地故障的后備愛護(hù)，愛護(hù)具有二次諧波制動(dòng)特性。愛護(hù)動(dòng)作后將閉鎖直流極、起動(dòng)換流變溝通斷路器跳閘并閉鎖其合閘、起動(dòng)斷路器失靈。f）換流變壓器過勵(lì)磁愛護(hù) 為了防止換流變壓器在過電壓期間長(zhǎng)期過勵(lì)磁運(yùn)行，本愛護(hù)通過測(cè)量電壓和頻率的比值監(jiān)視過勵(lì)磁。愛護(hù)配有兩段定值，一段發(fā)告警，二段發(fā)跳閘信號(hào)，用于跳閘的定值應(yīng)與換流變壓器的過勵(lì)磁特性曲線相協(xié)作。103（4）換流器溝通母線及換流變壓器愛護(hù) g）換流變壓器飽和愛護(hù) 當(dāng)雙極不平衡運(yùn)行或大地回線運(yùn)行方式下，直流電流在換流變中的分流都可能引起換流變飽和。本愛護(hù)檢測(cè)換流變壓器網(wǎng)側(cè)星形繞組中性點(diǎn)過電流，其動(dòng)作特性接受換流變生產(chǎn)廠家指定的反時(shí)限特性。飽和愛護(hù)配有兩段定值分別用于告警及跳閘，跳閘信號(hào)除起動(dòng)溝通斷路器跳閘外，另將起動(dòng)Y型直流閉鎖，即閉鎖直流但僅在逆變側(cè)投入旁通對(duì)。

104（4）換流器溝通母線及換流變壓器愛護(hù)h）換流變壓器閥側(cè)接地愛護(hù) 該愛護(hù)的愛護(hù)區(qū)為換流變壓器閥側(cè)的溝通導(dǎo)線。對(duì)每個(gè)六脈動(dòng)橋，當(dāng)換流閥組閉鎖且換流變壓器閥側(cè)的溝通導(dǎo)線沒有接地故障時(shí)，換流變壓器閥側(cè)各相對(duì)地電壓的向量和為零。但當(dāng)換流閥組閉鎖，而換流變壓器閥側(cè)的溝通導(dǎo)線出現(xiàn)接地故障且故障電流不大時(shí)，換流變壓器閥側(cè)各相對(duì)地電壓的向量和將出現(xiàn)較大的零序重量，該愛護(hù)即檢測(cè)其零序重量。愛護(hù)動(dòng)作后應(yīng)發(fā)告警信號(hào)、禁止閥組解鎖、起動(dòng)換流變壓器溝通斷路器跳閘。一旦閥組解鎖后，本愛護(hù)即應(yīng)退出。105（4）換流器溝通母線及換流變壓器愛護(hù) i）換流變壓器及溝通母線差動(dòng)愛護(hù) 該愛護(hù)原理及功能與上述的換流變壓器差動(dòng)愛護(hù)相同，只是其動(dòng)作區(qū)包含換流變壓器溝通母線。 j）換流變壓器及溝通母線過電流愛護(hù) 該愛護(hù)原理及功能與上述的換流變壓器過電流愛護(hù)相同，只是其動(dòng)作區(qū)包含換流變壓器溝通母線。106（4）換流器溝通母線及換流變壓器愛護(hù) k）換流變壓器溝通母線差動(dòng)愛護(hù) 該愛護(hù)的動(dòng)作區(qū)為接換流變壓器的兩臺(tái)溝通斷路器與換流變網(wǎng)側(cè)套管CT之間的一段溝通母線。愛護(hù)接受分相比較，當(dāng)各側(cè)的電流矢量和不為零時(shí)愛護(hù)動(dòng)作，愛護(hù)僅對(duì)基波電流敏感且對(duì)外部穿越性故障具有制動(dòng)特性。愛護(hù)動(dòng)作后將閉鎖直流極、起動(dòng)換流變溝通斷路器跳閘并閉鎖其合閘、起動(dòng)斷路器失靈。107（4）換流器溝通母線及換流變壓器愛護(hù) l）換流變壓器限制接地故障愛護(hù) 該愛護(hù)防止由內(nèi)部接地故障或繞組故障引起的換流變初級(jí)繞組損壞。愛護(hù)具有低阻特性，比較高壓初級(jí)繞組與中性點(diǎn)的零序電流。超過定值愛護(hù)動(dòng)作。m）換流變壓器本體愛護(hù)主要包括：泵及電動(dòng)機(jī)愛護(hù)、油位檢測(cè)、氣體探測(cè)、油溫監(jiān)視、壓力釋放、油流指示、繞組溫度、SF6密度開關(guān)、分接頭壓力釋放及油流指示等。108109（5）溝通濾波器/組愛護(hù)

110111112113（5）溝通濾波器/組愛護(hù) 溝通濾波器愛護(hù)使各溝通濾波器小組的每一部件都得到愛護(hù)，使其免受過電流、過電壓、過負(fù)荷損壞，對(duì)失去電容器或電容器元件以及接地故障也可供應(yīng)愛護(hù)，溝通濾波器愛護(hù)還為濾波器的電抗器及電阻器配置了必要的愛護(hù)。114（5）溝通濾波器/組愛護(hù) 溝通濾波器大組愛護(hù)a）濾波器母線差動(dòng)愛護(hù) 用于愛護(hù)濾波器母線免受區(qū)內(nèi)故障損壞。該愛護(hù)接受分相比較流入愛護(hù)區(qū)的電流，假如向量和不為零，愛護(hù)動(dòng)作。愛護(hù)僅對(duì)基波電流敏感，對(duì)穿越電流不反應(yīng)。b）溝通濾波器和母線差動(dòng)愛護(hù) 該愛護(hù)用于愛護(hù)溝通濾波器母線和濾波器組免受區(qū)內(nèi)故障損壞。愛護(hù)接受分相比較流入愛護(hù)區(qū)的電流，假如向量和不為零，愛護(hù)動(dòng)作。愛護(hù)僅對(duì)基波電流敏感，對(duì)穿越電流不反應(yīng)。115（5）溝通濾波器/組愛護(hù)c）過電壓愛護(hù) 該愛護(hù)用于愛護(hù)溝通母線和相連的設(shè)備，使其免受持續(xù)的過電壓損壞。愛護(hù)測(cè)量濾波器母線上每相的電壓，愛護(hù)對(duì)基波和直至7次諧波電壓敏感。116（5）溝通濾波器/組愛護(hù) 溝通濾波器小組愛護(hù) a）電容器組不平衡愛護(hù) 電容器不平衡愛護(hù)的主要目標(biāo)是愛護(hù)高壓電容器組因電容元件故障導(dǎo)致的雪崩損壞。該愛護(hù)檢測(cè)兩串電容器之間的不平衡電流，其中一串的電容器故障將引起不平衡電流有較大的上升。并且測(cè)量總的濾波器電流來平衡由于電容器制造公差引起的初始電流不平衡。愛護(hù)具有3個(gè)動(dòng)作水平：報(bào)警、延時(shí)跳閘、瞬時(shí)跳閘。117（5）溝通濾波器/組愛護(hù)b)電阻/電抗器諧波過負(fù)荷愛護(hù) 該愛護(hù)用于愛護(hù)電抗和電阻免受過負(fù)荷。愛護(hù)檢測(cè)濾波器電抗和電阻的諧波電流，并構(gòu)成這些元件的過酷愛護(hù)。C)零序過流愛護(hù) 該愛護(hù)用于溝通濾波器的接地故障，特殊是靠近大地的接地故障。愛護(hù)測(cè)量溝通濾波器中性線側(cè)的零序電流，該愛護(hù)僅對(duì)基波比較敏感。118（5）溝通濾波器/組愛護(hù)d)高通3次諧波低電壓電容量愛護(hù) 愛護(hù)低壓側(cè)電容器，愛護(hù)動(dòng)作跳濾波器小組。e)溝通濾波器差動(dòng)愛護(hù) 該愛護(hù)的愛護(hù)區(qū)域是濾波器中從高電位電流互感器到中性點(diǎn)電流互感器之間的區(qū)域。愛護(hù)主要用于檢測(cè)接地故障和電容器組相間短路。該愛護(hù)比較電容器組相與相之間的電流，假如向量和不為零，愛護(hù)動(dòng)作。愛護(hù)僅對(duì)基波敏感。119（5）溝通濾波器/組愛護(hù)f)過流/過負(fù)荷愛護(hù)該愛護(hù)用于愛護(hù)高壓電容免受過電流和過負(fù)荷。愛護(hù)測(cè)量濾波器的總電流，僅對(duì)基波敏感。g)斷路器失靈愛護(hù)各濾波器分組都配置有斷路器的失靈愛護(hù)。該愛護(hù)將每相的測(cè)量電流和殘余電流與各自的整定值進(jìn)行比較，按4取2邏輯來推斷故障。斷路器失靈愛護(hù)由其他愛護(hù)送來的邏輯上冗余的信號(hào)啟動(dòng)。愛護(hù)動(dòng)作將跳相應(yīng)的斷路器。1203閥冷卻限制愛護(hù)系統(tǒng)

閥冷卻限制、愛護(hù)系統(tǒng)是直流限制愛護(hù)系統(tǒng)的一個(gè)部分。每極閥組配置兩套完全獨(dú)立的冷卻限制、愛護(hù)系統(tǒng)，一運(yùn)一備。閥冷卻限制、愛護(hù)主系統(tǒng)故障時(shí)將自動(dòng)切換到備用系統(tǒng)，其切換過程對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)輸送功率沒有影響。當(dāng)閥冷卻機(jī)械系統(tǒng)的工作電源故障時(shí)，閥冷卻限制、愛護(hù)系統(tǒng)將其切換到備用電源上。切換過程不會(huì)使閥冷卻限制、愛護(hù)系統(tǒng)啟動(dòng)閥組跳閘。當(dāng)閥冷卻機(jī)械系統(tǒng)的兩套協(xié)助電源都失去時(shí)，閥冷卻限制、愛護(hù)系統(tǒng)啟動(dòng)閥組跳閘，所用時(shí)間不會(huì)造成閥過熱而損壞。1214直流愛護(hù)出口 直流愛護(hù)出口動(dòng)作類型如下：·告警和啟動(dòng)故障錄波 ·切換到冗余的限制和愛護(hù)系統(tǒng)（閥愛護(hù)不切換）（利用冗余的限制愛護(hù)系統(tǒng)，通過系統(tǒng)切換解除限制愛護(hù)系統(tǒng)設(shè)備故障的影響） ·閉鎖觸發(fā)脈沖（閉鎖換流器觸發(fā)脈沖，使換流器各閥在電流過零后關(guān)斷，在雙極都閉鎖時(shí)，需切除全部的溝通換流器） ·換流器緊急移相（是將觸發(fā)角快速增加到900以上，將換流器由整流狀態(tài)轉(zhuǎn)換為逆變狀態(tài)，以削減故障電流，加快直流系統(tǒng)能量釋放，便于換流器閉鎖。） ·換流器閉鎖：包括X類（不投旁通對(duì)）、Y類（整流側(cè)不投旁通對(duì)，逆變側(cè)投旁通對(duì)）、Z類（投旁通對(duì)）閉鎖。

1224直流愛護(hù)出口·跳溝通側(cè)斷路器（同時(shí)啟動(dòng)斷路器失靈愛護(hù)并閉鎖重合閘）·自動(dòng)再起動(dòng) ·功率回降 ·極隔離 ·閉合中性母線隔離開關(guān) ·重合轉(zhuǎn)換開關(guān) ·極限制平衡 ·閉合中性母線接地刀閘1235.換流器閉鎖在這里對(duì)換流器閉鎖作以具體說明：換流器閉鎖意味著切斷作用到換流閥的限制脈沖。當(dāng)此狀況發(fā)生后一旦電流接近零，換流閥將停止導(dǎo)通。當(dāng)閉鎖時(shí)，有時(shí)希望為直流側(cè)電流供應(yīng)電流通路。假如是這樣，旁通對(duì)（在同一6脈沖中聯(lián)結(jié)到相同溝通相的兩個(gè)對(duì)應(yīng)的閥）,將同時(shí)被除觸發(fā)。它在換流閥兩端供應(yīng)旁路，并且當(dāng)檢測(cè)到永久接地故障時(shí)，通常運(yùn)用這種方式。1245.換流器閉鎖旁通對(duì)觸發(fā)時(shí)的電流通路1255.換流器閉鎖愛護(hù)閉鎖作用能夠分為X、Y、或Z類型的閉鎖。整流器的X閉鎖通常不同時(shí)觸發(fā)旁通對(duì)的閉鎖；在逆變站，當(dāng)溝通斷路器已斷開時(shí)，進(jìn)行帶觸發(fā)旁通對(duì)的閉鎖。Y閉鎖是有條件的，通常在整流側(cè)進(jìn)行不帶觸發(fā)旁通對(duì)的閉鎖；在逆變側(cè)，帶觸發(fā)旁通對(duì)的閉鎖。Z閉鎖通常是同時(shí)進(jìn)行觸發(fā)旁通對(duì)的閉鎖。全部換流閥閉鎖吩咐是冗余的，并且對(duì)于換流閥閉鎖依次具有冗余的信號(hào)通道。1265.換流器閉鎖（1）X類型閉鎖X類型的閉鎖主要是在換流閥故障時(shí)運(yùn)用。它主要是由在換流閥兩側(cè)短路所啟動(dòng)的愛護(hù)發(fā)出吩咐。X類型的閉鎖也用于不能正確選擇旁通對(duì)(bypasspairs)的觸發(fā)電路故障。在整流運(yùn)行方式下，閥短路將引起三相并聯(lián)的健全閥中通過大短路電流。為了在一個(gè)連續(xù)脈沖時(shí)間內(nèi)限制過電流，故障檢測(cè)必需快速。并且，必需使換流閥不帶觸發(fā)旁通對(duì)閉鎖。在逆變運(yùn)行方式下，閥短路不會(huì)供應(yīng)大短路電流。因此，不必馬上閉鎖換流閥。為了限制短路電流的幅值。換流閥觸發(fā)脈沖被延時(shí)，即：保持在最小換相裕度角，直到換流閥被閉鎖。1275.換流器閉鎖完整的X閉鎖故障清除依次歸納如下：整流器：――換流閥觸發(fā)脈沖馬上延時(shí)――緊接著不帶觸發(fā)旁通對(duì)閉鎖換流閥――跳換流器進(jìn)線開關(guān)逆變器：――換流閥觸發(fā)脈沖馬上延時(shí)――跳溝通斷路器――當(dāng)溝通開關(guān)已啟動(dòng)跳閘的同時(shí)，帶觸發(fā)旁通對(duì)閉鎖換流閥。1285.換流器閉鎖（2）Y類型閉鎖Y閉鎖通常用于不使設(shè)備受嚴(yán)峻過載的直流側(cè)故障、溝通側(cè)故障和極的手動(dòng)閉鎖。――換流閥觸發(fā)脈沖馬上延時(shí)――在逆變側(cè)換流閥干脆帶觸發(fā)旁通對(duì)閉鎖。因此類似Z類型的閉鎖。在整流側(cè)，閉鎖以前，閉鎖的吩咐被延時(shí)到使電流熄弧。假如直流電流低于與電壓有關(guān)的幅值，Y閉鎖在整流側(cè)進(jìn)行不帶有觸發(fā)旁通對(duì)閉鎖，否則，換流器要帶有旁通對(duì)閉鎖。129（3）Z類型閉鎖Z類型閉鎖通常用于接地故障或者與直流側(cè)有關(guān)的過電流。Z類型閉鎖通常進(jìn)行換流閥觸發(fā)脈沖的馬上延時(shí)和閉鎖，并同時(shí)觸發(fā)旁通對(duì)。130一、前言

二、國內(nèi)外直流限制愛護(hù)技術(shù)的介紹

三、高壓直流限制系統(tǒng)

四、高壓直流愛護(hù)系統(tǒng)

五、高壓直流遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)

六、換流站運(yùn)行人員限制和監(jiān)視（SCADA）系統(tǒng)

131五

高壓直流遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)直流遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是指為兩站間限制愛護(hù)系統(tǒng)供應(yīng)信息傳輸和處理的系統(tǒng)。高壓直流遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)備的層次結(jié)構(gòu)中屬于極水平一級(jí)，每極的高壓直流遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)與極限制系統(tǒng)一樣接受雙重化冗余配置。每個(gè)極的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)與另一極的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備在電氣及物理結(jié)構(gòu)上分開，因此每個(gè)極的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是獨(dú)立運(yùn)行的。為雙極所共用的信號(hào)的數(shù)量應(yīng)減至最少。所必需的任何雙極信號(hào)將通過各個(gè)極的高壓直流遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行傳送。1321）直流限制愛護(hù)對(duì)通信通道的要求為了避開直流功率崩潰，限制系統(tǒng)必須要保持整流和逆變側(cè)之間的電流裕度，即始終保持整流側(cè)比逆變側(cè)高10％。在電流指令變更時(shí)，兩側(cè)的電流指令變更有嚴(yán)格的先后依次。如增加電流指令時(shí)，先增加整流側(cè)；減小電流指令時(shí)，先減小逆變側(cè)；電流指令在額定值3％以內(nèi)變更時(shí)，總是先或增加減小整流側(cè)電流。兩側(cè)電流指令的同步要求通道傳輸速度極高，應(yīng)少于20ms；功率調(diào)制指令的傳輸速度可慢些，也應(yīng)少于300ms。