高压直流输电控制保护系统功能及应用
在提高电力系统稳定中高压直流输电控制的作用分析
鱼：
Ｓｃｉ ｅｎｃｅ ａｎ ｄ Ｔｅｃｈｎ ｏ ｌｎｏｖａｔｏｎ ｏｌ ｇｙ ｎ ｉ Ｈ ｅ ａｌ ｒ ｄ
工 程 技 术
在提 高 电力系统稳定 中高压直流输 电控制 的作 用分析
吴 正 文
（ 江苏省 吴江市供 电公司 江 苏吴江 ２ ２ ８ １ ２） ５
摘 要： 高压直流输 电 制保护 系统由大量 的电子元件组成 ， 控 发生故障 的几率比较 大， 只是使 用一 套设 备并不 能保 证 系统长期运行 的稳定 性； 因此 ， 需要 提 高高压直 流输 电控 制 系统的配 置作 用。 本文 着重分 析 了高压直流输 电控 制 系统 的配 置再提 高电 力系统稳 定中的作 用。
配置 提供 了可 靠 的技 术 保证 。 为此 本 文着 重 反， 误动率 相加 为０ Ｏ （ ．０ ９ ５ ， ． Ｌ０ ０ ９ ７ ）拒动率相 乘 的 阀冷 却 系统 、 换流 变 压 器冷 却系 统 、 直 交／ 一 提高 电力系统 稳定性 的配置原则 ， 电力 为０ ０ ０ ２ 。 与 ． ０ ０ ５ 三套相 同保 护输 出三取 二 ， 则误 流滤 波 器 及站 用 电等 辅 助设 备 ， 般采 取容 系统 一同诞生 ， 并随 着 电力 系统 的扩大而 不断 动率 为０ ０ ０ ７ （ ．０ ０ ４ ９ １ ）拒动 率０ 量 、 ．０ ０ ５０ ０ ０ ７ ９ ８ ２ ， ． 元件 的或一 个设 备工作 ， 另一 个相 同设备 ００ １ ０００９２２。 ０ 自动切 换 的 方式 。 地 发展 ， 交流 系统的继 电保 护 由具体而 细化 。 ０ ０ ０ （ ．０ ０ ０ ９ ５ ） 四套 相同保护输 出逻 备 用 ， 辅 助系统 的控 制保 护设 备通 常在被 服务 经过 长期运行实践 ， 积累 了丰 富的设计和运行 辑 先 “ ” “ ” 则误 动 率 为 ０ ０ ０ （ ． 或 后 与 ， ． ０ ｌ ０ 经验 ， 由此 产 生 了以下 的 配 置原 则 ： 灵敏 性 、 ０ ０ ９ ５ ， 动率０．０ ０ （ ０ ０ ４ ９ ９ ） ０ ０ ９ ）拒 ０ ０ ５０．０ ０ ９ ９ ４ 。 的设备就地 安置 ， 随着 科学技术的发 展一些辅 快速 性 、 选择性 、 维修性 、 靠 性 、 可 可 可 安 由上可 得 ， 在不计 保护装置本 身的监护功 助设 备的控 制和 保护功 能逐 渐被集 中到 直流 全 性 、 控 性 、 中 性 、 立 性 、 面 性 、 能的 作用 ， 个 相同保 护通 道 ， 论采取 什 么 系统控 制保 护 中。 可 集 独 全 两 不 它们接 受 系统 的命令 ， 对设 输 出逻辑 ， 不能 同 时解 决 误动 与拒 动 间 的矛 备进行 自动 控制 ， 当保护 动 作 ， 首先 进行 设备 唯 一性 。
高压直流输电技术PPT课件
这篇文章发表后，正弦波立
即在电气工程领域得到应用
。 论文中提出，正弦交流电路如同直流电路一样，电压和电流有效值之比为一
常数，称之为阻抗；因此，在线性电路中是遵守欧姆定律的。他从电气参数
计算上说明了采用正弦函数波形交流电的理由。
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传统的直流输电系统
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传统的直流输电系统
传统直流输电系统是建立在发电和配电均为交流电基
础上的。
传统直流输电是先将送端的交流电整流为直流电，由
直流输电线路送到受端，再将直流电逆变为交流电，送 入受端的交流电网。
传统直流输电系统经历了汞弧阀换流器和晶闸管阀换
流器两个阶段。
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网；二是当两个相同工作频率的交流电网联网形成更大的交流电网后，受 到系统运行稳定性差和短路容量增大等限制。
3.在电缆输电方面，由于电缆电容远大于架空线路，电缆电容的充放电电
流产生很大损耗，严重限制了电缆输电距离和效率。
在一定条件下的技术经济比较结果表明，采用直流输电更为合理，且比
交流输电有更好的经济效益和优越的运行特性。因而，直流输电重新被人 们重视。
机或电动机的故障退出与重新接入以及运行调整，极大地提高了
可靠性。
4台 3kV/300kW
发电机
输电线路16km
避雷器
避雷器
总电压12kV、电流100A
2台 1kV/100kW
电动机
1台 3kV/300kW
电动机 2台
500V/50kW 电动机 2台
3kV/300kW 电动机
典型的 Thury串联 系统
电力电子在高压直流输电中如何应用？
电力电子在高压直流输电中如何应用？在当今这个高度依赖电力的时代，高压直流输电技术凭借其独特的优势，在电力传输领域发挥着越来越重要的作用。
而电力电子技术作为关键支撑，更是为高压直流输电的发展注入了强大动力。
高压直流输电，简单来说，就是将发电厂产生的交流电通过换流站转换为直流电进行远距离传输，到达目的地后再通过换流站转换回交流电供用户使用。
这种输电方式具有许多优点，比如能够实现远距离、大容量输电，线路损耗低，不存在交流输电中的稳定性问题等。
而电力电子技术在其中的应用，主要体现在换流站的核心设备——换流器上。
换流器是实现交流电与直流电相互转换的关键装置，其主要由晶闸管、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等电力电子器件组成。
以晶闸管为例，它具有单向导通的特性，通过对多个晶闸管进行有序的控制，可以将交流电转换为直流电，或者将直流电转换为交流电。
在高压直流输电系统中，通常采用多个晶闸管串联的方式来承受高电压，同时采用多个晶闸管并联的方式来增大电流容量。
在高压直流输电的整流侧，交流电源经过换流器被转换为直流电。
这个过程中，电力电子器件的控制策略至关重要。
通过精确控制晶闸管的导通角，可以实现对直流输出电压和电流的调节，从而满足不同的输电需求。
例如，在输电功率较大时，增大导通角，提高直流输出电压和电流；在输电功率较小时，减小导通角，降低直流输出电压和电流。
在逆变侧，直流电经过换流器重新转换为交流电。
同样，通过对电力电子器件的精确控制，可以保证逆变后的交流电具有良好的电压和频率质量，满足用户的需求。
此外，为了提高换流器的性能和可靠性，还需要采用一些先进的控制技术，如脉冲宽度调制（PWM）技术、矢量控制技术等。
除了换流器，电力电子技术在高压直流输电中的另一个重要应用是无功补偿。
在高压直流输电系统中，由于换流器的非线性特性，会产生大量的无功功率。
这些无功功率如果不加以补偿，将会导致系统电压波动、功率因数下降等问题，影响输电系统的稳定性和经济性。
高压直流输电系统故障分析及其保护方案
高压直流输电系统故障分析及其保护方案摘要：因为高压直流输电系统承载的电流容量高、功率易调整、电网连接便利，适合应用在较远距离的电能输送、城市商业区电缆供电等。
但是，根据现阶段高压直流输电系统看，故障问题仍然存在，对社会经济发展与人们生命安全构成威胁。
因此，做好输电系统保护成为重要研究课题。
鉴于此，笔者结合实践研究，就高压直流输电系统故障分析与保护方案进行简要分析。
关键词：高压直流输电系统；故障分析；保护方案社会经济的进步、企业经济效益的提高，高压直流输电系统发挥了重要作用，因为其特点优势也得到广泛推广与应用。
不过，怎样保证高压直流输电系统运行稳定和安全性也得到了重视。
一、高压直流输电系统发展高压直流输电和交流输电技术对比，前者有着较强的稳定性，安全性、调节迅速，在较远距离大容量输电和电网连接中得到了广泛应用。
根据当前电网建设发展状态分析，我国中部与东部沿海区域电力使用达到84%；水能资源多在西部、西南区域，导致中部、东部沿海城市大容量电力输送困难。
此外，城市电网建设存在动态无功问题、短路电流较高、电网运行安全性等成为所关注的问题；而通过高压直流输电系统可以有效处理该问题。
当前，国内特高压输电技术有待进一步完善，加之直流输电操控性强，在隔离故障上效果显著，运行管理方便；通过直流输电能够有效处理电网管理不足，确保电网系统之间不受影响，确保稳定性。
高压直流输电的推广应用，其内换流器经济投入少、换流站使用率高，今后发展空间较大。
二、直流输电故障问题现状笔者以某城市电网直流输电为例，该电网为城市最大电网但仍然存在不足。
500千伏电网是该城市电网电力吞吐的主网架，其安全水平较低，供电稳定性与水平无法达到标准要求，无功功率降低。
针对这一问题，选择将直流输电系统安装在500千伏城市环网和市外受电通道中，系统两端交流电网短路容量无法传输，保证500千伏电网输送顺利。
220千伏电网作为该城市电网的主体供电网络，供电效果差、无功电源容量低；经过系统研究和分析，选择把柔性直流输电系统安装在220千伏分区电网的主要联络通道中，提升了电网供电水平，效果显著。
SVC原理及应用介绍
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SVC的基本原理-晶闸管控制电抗器（TCR）
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• 理论上TCR触发角的可 控范围是90°-180°， 实际上触发角一般选择 在105°-165°。
• 晶闸管一旦导通，电流 的关断发生在电流自然 过零点时刻。
• TCR电流是断续的，因 此电流中含有谐波，特 征谐波为2K+1次
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SVC的基本原理-晶闸管控制电抗器（TCR）
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• TCR(thyristor controlled reactor)是SVC的最重要组 成部件之一，经常与固 定电容器或晶闸管投切 电容器结合，在选定的 超前-滞后补偿范围内对 无功功率实施快速连续 的控制。
• 单相TCR由反并联的一对 晶闸管与一个线性的空 心电抗器相串联而成。
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SVC的主要构成-阀组冷却水处理系统
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• 阀组冷却水处理系统
水处理系统自带去离子树脂 ，保证送入可控硅阀组的纯 水水质。
水泵采用德国格兰富水泵， 30年免维护。
水处理系统的可以用普通循 环工业水或风冷却装置来做 外冷却。
– TCU采用特殊功能电子电路 ，实现了晶闸管过电压保 护，体积小，定值稳定， 转折电压值偏差小
– 屏蔽盒的尺寸为140毫米长 X 70毫米宽 X 26毫米高
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SVC的主要构成-SVC阀组
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• 晶闸管过电压保护的原理
– TCR运行时，由于晶闸管触发光纤的故障或者TCU光接口器件 的故障，导致晶闸管收不到触发脉冲，而其他晶闸管已经接 到了触发脉冲并正常导通，此时该故障晶闸管的电压迅速升 高。
Wonderware技术在南瑞继保电气公司高压直流控制保护系统中的应用
Wonderware技术在南瑞继保电气公司高压直流控制保护系统中的应用发布时间：2009-06-05 来源：Wonderware（万伟公司）北京代表处打印该页项目背景：高压直流输电（HVDC）技术提供了大容量长距离输电的能力，而且在输电距离超过700Km 时，相对于交流输电具有更经济的特点。
高压直流输电技术提供了快速灵活的功率控制能力，可以快速准确地调节网间互送的功率，这种快速调节能力对于保持大电网互联的稳定性具有独特的优势。
随着"西电东送"和"全国联网"战略规划的实施，迎来了直流大发展的局面，至2020年，我国规划建设中的直流输电工程接近20个，将成为世界上拥有直流输电线路最多的国家。
直流控制保护系统是直流输电的核心技术，通过该系统保证直流系统的安全可靠运行。
而换流站SCADA系统是HVDC传输系统中非常重要的组成部分，它用于监视控制HVDC传输系统以及交流系统的运行控制、数据采集和数据处理，同时对其功能和性能也有非常高的要求。
换流站SCADA系统的软硬件，包括对交流开关场（含换流变及备用间隔）、直流开关场、换流站控制楼、阀厅、通讯系统、直流线路、换流站辅助系统等的监视控制以及与远方调度中心和其他监视场所的通讯接口等。
SCADA系统不仅要监视HVDC系统和交流系统的运行状态，还要安全可靠地发送各级调度人员对HVDC系统及交流系统的控制和操作命令，又要尽量避免运行人员的错误操作，以免对电网运行造成严重的后果。
SCADA系统要监视数千个数字和模拟信号，所有信号的状态变化都要实时记录下来并能在事后进行故障分析。
SCADA系统是一个模块化、分布化的计算机网络系统，层次结构清晰。
它由过程监视单元、过程控制单元、图形操作工作站和主计算机系统组成。
所有过程监视与运行的工作站、主计算机通过局域网（LAN）连接，具有信息共享、资源优化使用和功能分布的网络性能。
SCADA系统结构采用开放化设计，将来如有需要便于系统升级和增加新的功能。
高压直流输电HVDC
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直流输电工程的缺点
与高压交流输电相比较，直流输电具有以下
缺点： 1、换流站的设备较昂贵； 2、换流装置要消耗大量的无功功率； 3、产生谐波影响； 4、换流装置几乎没有过载能力，对直流系统 的运行不利； 5、缺乏高压直流开关；
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6、直流输电利用大地或海水为回路带来了一
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高压直流输电系统的经济优势：线损
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高压直流输电系统的经济优势：环境
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三、HVDC系统的组成
三相电源 换流站 输电电缆或者架空线 换流站 交流电网
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HVDC系统的组成
高压直流输电的主要设备是两个换流站和直流输电 线。 两个换流站分别与两端的交流系统相连接。
HVDC的核心有两个：整流与逆变
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HVDC系统的组成
换流站的主要设备包括换流器、换流变压器、平波 电抗器、交流滤波器、直流避雷器及控制保护设备 等。 换流器又称换流阀是换流站的关键设备，其功能是 实现整流和逆变。目前换流器多数采用晶闸管可控 硅整流管)组成三相桥式整流作为基本单元，称为换 流桥。一般由两个或多个换流桥组成换流系统，实 现交流变直流直流变交流的功能。
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四、柔性直流输电
柔性直流输电的技术特点
柔性直流输电是以全控型电力电子器件、电压源换流器和新型调制
技术为突出标志的新一代直流输电技术，具有无需无功补偿和电网 支撑换相、占地面积和环境影响小等特点；
多端高压直流输电技术及应用前景
多端高压直流输电技术及应用前景摘要：高压直流输电技术在我国的发函呈现逐渐繁荣的状况，多端直流输电技术在现代社会中已经得到了广泛的关注。
文章主要是分析了多端直流输电的关键技术和未来的发展方向，以及对将来发展的憧憬，希望能够为多端高压直流输电技术的发展提供更为广阔的平台，在将来的社会发展中发挥重要的作用。
关键字：多端高压；直流输电技术；应用前景引言我国的能源发展与经济发展具有很大的不平衡性，高压直流输电技术具有大容量、远距离的输电优势，尤其在我国“西电东送”的国家战略中发挥了不可替代的作用。
但是传统的 2端直流仅能实现点对点的直流功率传送，随着经济发展和电网的建设，必然要求电网能够实现多电源供电以及多落点受电，因此在 2 端直流输电系统上发展而来的多端直流(multi-terminal direct current，MTDC)输电系统受到了越来越多的关注。
近年来，随着 2 端直流输电技术的日臻完善，越来越多的国家开始积极探讨和研究多端直流输电技术的应用，如中国、印度和新西兰。
可以预见，多端直流输电工程将在今后的远距离、大容量电力传输中发挥重要的作用。
一、多端直流输电的关键技术1.高压直流断路器的应用采用晶闸管换流阀的整流器，具有快速切断电流的能力，因此在 2 端直流输电系统中，直流停运可通过整流器完成，不需要装设直流断路器。
对于多端直流输电系统，如果按照传统方法进行处理，需要短时停运整个多端直流系统以清除故障，然后重启直流系统，这会导致与其相连的交流系统受到较大冲击，对弱交流系统的影响更为显著，甚至会带来系统失稳的风险。
因此有必要像交流系统一样在多端直流系统上安装高压直流断路器，以切断故障电流并使故障部分退出运行，这将大幅缩短故障后的恢复时间，且不需停运整个多端直流系统。
然而由于直流电流无自然过零点，需强迫过零，同时要综合考虑燃弧时间和系统过电压，因此开断直流电流相比开断交流电流要困难很多，高压直流断路器成为多端直流输电技术发展和应用的瓶颈。
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以及控 制 系统本 身 的相关 信息 ｌ ＿ Ｅ ］ 。 控 制 系统采 用分 层分 布式 结构 ， 完全 冗余 配置 ，
其 层次 结构 （ 如图 １ ） 分 为 三层 ： 站 控层 、 极 控 制 层 和
换 流器 层 。
扩大至 ３ ９个 ， 输 送 容量将 达 到 １ ８ ７ ． ４ ５ ＧＷ ， 最 高 电
Ｖｏｌ Ｉ ３７ № ３
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
湖 北 电 力
箜 ２ ０ １ ３ 鲞 年６ 箜 塑 月
高压 直 流 输 电控 制 保 护 系统 功 能及 应 用
文 博， 夏勇军 ， 张侃君 ， 黎 恒 炬
４ ３ ０ ０ ７ ７ ） （ 湖北省 电力公 司 电力科 学研 究 院 ，湖 北 武 汉
由于 直流 输 电具有 传输 距离 远 、 输 送容 量大 、 控 制灵 活和 调度 方便 等 特 点 ， 目前 已在 国内外 得 到广
１ ． １ 控 制 系统 配 置 及 功 能
控 制 系 统具 有 对 直 流输 电系 统启 停 、 输 送 功 率
大小 和方 向调节 等 基 本 控制 功 能 ， 以及 实 时 监 测 换 流站 、 直流 线路 的各 种 电气 量 和非 电气量 运行 数据 ，
Hale Waihona Puke ［ 摘 要 ］ 本 文从 高压 直 流输 电控制 保护 系统基本 组成及 功 能 、 直流控 制保 护 系统 配置 、 直流控 制
保护 关键 技 术 以及 直 流控制 保护 运行 情 况等 方 面 ， 概述 了我 国高压 直 流控 制保 护技 术现 状 。详 细剖 析
了主流控 制保 护 系统 的配置 情 况 。结合 直流输 电工程控 制保 护 系统运行 情 况 ， 指 出了防止 直 流单／ 双 极
泛 应用 。我 国截 至 “ 十二 五” 末 已有 ２ ５项高 压 、 特高
压直 流输 电工程 建成 投运 ， 输 送 容量 达 到 ８ Ｏ ． ８ ５ Ｇｗ ， 电压 等级包 括 ±８ ０ ０ ｋ Ｖ、 ±６ ６ ０ ｋ Ｖ 以及 ±５ ０ ０ ｋ Ｖ。在“ 十三 五” 期间， 直 流 输 电工 程 总数 将进 一 步
（ Ｈｕ ｂ ｅ ｉ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｒｅ ｓ ｅ ａｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕｔ ｅ，Ｗ ｕ ｈ ａｎ Ｈ ｕｂ ｅ ｉ ４３ ０ ０７ ７，Ｃｈｉ ｎ ａ）
［ Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｓ ｕ ｍｍａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ｏ ｆ ＨＶＤＣ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ —
压 等级 为 ±１ １ ０ ０ ｋ Ｖｌ ＿ 】 。 ］ 。作 为 直 流 输 电系 统 的关
键 组成 部分 之一 ， 直 流 输 电控 制保 护 系统 承 担 着 保 证 功率 传输 稳定 、 准确， 并 确保 直流 输 电系统 一次 设
ｈｉ ｎ ｇ ｏｕ ｔ ａ ｇ ｅ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｒ ｕｎ ｎｉ ｎ ｇ．
［ Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ＨＶＤ Ｃ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ；ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ；ｋ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ；ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ
ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ．Ｔｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ ｔ Ｏ ｐ ｒ ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ＤＣ ／ ｂ ｉ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｌ ａ ｔ ｃ —
闭锁 停 运 的 关 键 技 术 环 节 。
［ 关 键词 ］ 高压 直流输 电；控 制 保护 ；关键 技 术 ；运行 状况
［ 中 图分 类 号 ］ Ｔ Ｍ７ ２ １ ． １ ［ 文献标识码］Ａ ［ 文章 编 号］ １ ０ ０ ６ — ３ ９ ８ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ４ ３ — ０ ４