特高压直流输电控制系统与讲义控制保护装置
基本控制配合2
• 整流站控制Id • 由电流调节器控制Id Id ＝Ido • 由换流变抽头调节控制换流器α α=15º±2.5º
• 逆变站控制Ud • 由电压调节器控制Ud Ud ＝ Udo • 由换流变抽头调节控制γ γmin＝17º
• 例：天广、贵广
基本控制配合3
整流站控制Id • 由电流调节器控制Id Id ＝Ido • 由换流变抽头调节控制换流变阀侧电压Udi0不变。
Voltage m e a su rin g
system
葛站直流控制保护系统
三常直流工程龙泉站直流控 制保护系统框图
国内常规直流控 制保护设备
• 两种类型的直流控制保护系统
•
ABB、南瑞、四方
•
MACH 2系
统
•
• 系统
SIEMENS、许继
SIMADYN D
•
都能满足业主提出的控制保护功
控制保护系统层次结构
• 基于ABB技术（ MACH 2 ）的直流控制保护系统
•
特点: 换流变保护、交/直流滤波器保护改用自主技术
•
RCS-977A换流变压器保护 ，
•
RCS-976D直流滤波器保护 ，
•
RCS-976A系列数字式交流滤波器保护。
• • 3）基于AREVA技术的直流控制保护系统
直流控制保护系统冗余设计
• 1）基于西门子技术的直流控制保护系统
（ABB技术）
控制保护系统层次结构
（西门子技术）
国内直流工程运行控制层设备 配置
国内直流工程控制保护设 备配置
SIMADYN D系统简介
• 西门子开发
• 广泛应用于各行业高速控制系统
• SIMADYN D系统是一种多处理器总线结构，高速数字化可编程 控制系统。由于此系统随着电子技术的发展而不断升级，具有 当今的先进技术水平。
• 逆变站控制Ud • 由关断角调节器控制γ γ＝17º • 由换流变抽头调节控制换流变阀侧电压Udi0不变。
• 例：葛南 •
两站直流控制的基本配合
• • 整流站 • 逆变站
ABB Id αmax
西门子 Id
Ud
Ud
Id
精品
特高压直流输电控制系统与控制保装置
换流站二次设备
1. 运行人员控制和SCADA系统 2. 直流控制 3. 直流保护 4. 交流保护 5. 通信系统 6. 调度自动化 7. 能量计费系统 8. 暂态故障录波器 9. 直流线路故障定位器 10. 站主钟系统
常规高压直流输电
• 4.1 常规高压直流输电控制系统与控制保护 装置
• 现场总线采用CAN和TDM总线 • CAN (Control Area Network) 用于串行传输
开关量信号 • TDM (Time Division Multiplexed) 用于串行
传输模拟量信号
葛站保护分区
直流保护区域划分(大地回线)
控制保护软件
• ABB技术
• 由MACH2 系统功能块编程，生成图形文件。 • 简单的点击、拖动、放下即完成。再通过编辑，生成相应
其系统集成度、自检覆盖率都很高，具有当今的先进技术
水平。
• MACH 2主机单元基于高性能工业计算机硬件，包括：CPU 为Pentium III处理器、采用PCI总线的主板、数字信号处理器 插件PS801和PS820。
• Hidraw可以运行在任何一台兼容的Windows NT/95 PC机上， 它有一个图形用户接口(GUI)，其应用比较简单，仅需要使
代码，下载到对应存储器中。 • 不同的应用有对应的功能块库。
• 西门子技术
• STRUC G 软件编程，生成图形文件。 • 简单的点击、拖动、放下即完成。 • 有统一的功能块库。
直流控制
• 控制直流功率的手段
• 改变角(Vd＝1.35Ecos －dId)
• 调节范围大；连续调节；调节速度快。
•
主要控制手段
•
直流控制系统
双重化设计
•
直流保护系统
三重化设计
• 2）基于ABB技术的直流控制保护系统
•
直流控制系统
双重化设计
•
直流保护系统
双重化设计
运行人员控制
•
西门子
ABB
• 主机 PC
• 操作系统
• LAN网 结构
Alpha工作站
UNIX
Windows NT*
星型拓扑结构
星型拓扑
现场总线（西门子技术）
现场总线 （ABB技术）
直流控制系统示意图
HVDC control system
To inverter
P order Pmod
Power control
Iorder
Current control a m p lifie r
Converter unit firing
control
Id
Iresponse
Ud response
• SIMADYN D控制系统编程软件为STRUC G 。STRUC G为一个图 形编辑器，它用于进行配置、诊断和文件编制。其应用也比较 简单，仅需要使用选取－放置－连接的方法即可。
• 程序存储 闪存卡
• 多功能I/O模块
SU200 6MD66
• 升级产品
WinTDC 系统
MACH 2系统简介
• MACH 2系统是一种以当代PC机为核心的开放式控制系统，
• 改变换流变抽头位置(Vd＝1.35Ecos －dId)
• 调节范围小；分级调节；调节速度慢。
•
辅助控制手段
• 控制原则
• 整流站控制直流电流
• 逆变站控制直流电压
基本控制配合1
• 整流站控制Id • 由电流调节器控制Id Id ＝Ido • 由换流变抽头调节控制换流器α α=15º±2.5º
• 逆变站控制Ud • 由关断角调节器控制γ γ＝17º • 由换流变抽头调节控制Ud Ud ＝ Udo±1%
• 操作系统 Windows NT*
• 软件编程 Hidraw
• 程序存储 闪存卡
•
主计算机（MC ）
MACH 2系统主机
主计算机结构
国产直流控制保护系统的类型
• 1）许继 DPS-2000
• 基于西门子技术（ SIMADYN D ）的直流控制保护系统
•
特点: 人机界面改用自主技术
•
• 2）南瑞 PCS-9500
用选取－放置－连接的方法即可，即：用户可以通过从图
标库中选取相应图标，然后放置在图中，并将图标连接起
来即可。
• 升级产品
DCC-800 系统
控制保护主机（ABB技术）
• MACH 2系统主机
• 通用PC 机(Pentium III, PCI总线，无硬盘)
• PS820 ）
+专用板卡 （PS801和
特高压直流输电控制与保护技术的探讨
特高压直流输电控制与保护技术的探讨摘要：随着特高压大电网、交直流并网等领域的不断发展，直流输电技术在实际工程中得到了越来越多的应用。
本文主要基于对直流输电技术和换流技术的深入研究，并结合±800 kV特高压直流输电工程，对其分层冗余结构、控制和保护技术进行了较为系统的阐述，以期更好地确保特高压大电网及交直流并网安全稳定运行提供良好技术支撑。
关键词：特高压；直流输电工程；换流技术；控制和保护技术引言在我国电网发展中，特高压直流输电起着举足轻重的作用。
其中，控制与保护是其中的关键，其能保证传输电源的正常运行，并能有效地保证传输电源的安全。
±800 kV特高压直流每极均采用串联、母线区连接方式，各电极工作方式灵活、完整，这对保证其工作性能将能够发挥良好的辅助作用。
1 直流输电简介1.1 直流输电系统当前直流输电系统通常采用两端直流传输的方式，包括整流站、直流线路和逆变站。
1.2 换流技术换流站的关键部件为换流器，它包括一个或几个换流器，其电路都是三相换流桥，主要材料为晶闸阀。
其基本工作原理是：通过对桥式阀门的触发时间进行控制，从而实现对直流电压瞬时值、电阻上直流电流、直流传输功率的调整。
同时，对各个桥式阀门的晶闸管单元进行同一触发脉冲控制。
2 特高压直流输电的特点特高压直流输电的特点具体包括：①增加传送能力，增加传送距离。
②节约了线路走廊和变电所的空间。
③有利于联网，简化网络结构，降低故障率。
3 直流输电控制系统分层冗余结构UHVDC是指超过600 kV的直流输电系统，它的控制和保护系统是分层、分布式、全冗余的。
本文以±800 kV特高压直流工程为例，将其按控制等级划分为三个层次：运行人员控制层、过程控制层和现场控制层。
4 为满足特高压交直流系统动态性能要求的控制技术4.1 降低和避免直流对交流系统的不良影响由于换流技术的机制存在着两个主要的问题：谐波和无功。
传统的方法是，安装合适的容量和数量的直流滤波器/电容，并采用多脉动式变流器。
特高压直流输电控制与保护技术分析
１ 直 流输 电的基 本控 制保 护技术 分析
直 流 输 电主 要 通 过 接 入 三 相 电压 换流 元 件 ， 并 按 照 顺序 完 成 交流 电流 ， 这 个过 程 成为 整流 端 。触 发角 指 的是将 换 流元 件 和其 相连 的交流 电压 的过 零 点看做 起 点 进行计算和预测所得的数据结果 ， 当交流系统的参数为 固定值时 ， 触发角就成为了控制直流 电压值的主要 内容 ， 它 会 导致 整个 直流 回路 电流值 的变 化 ， 影 响 电力输 送 的 过 程 。 由此可 以分 析 出 ， 换流 元件 的触 发 角是 控制 直流 输 电的最 终变 量 。另 外 ， 直流 控制 技术 中最为 重要 的 是 Ｖ ｄ ／ Ｉ ｄ曲线 ，这 两 条 曲线 描 述 了直 流 通 电触 发 角和 不 同直流 电压 、 电流 的影 响 ， 是 直接 决 定输 电系 统运 行状 态 的重 要参 数 。 当前 ， 直 流 输 电的 基 本 控 制 技 术 可 以概 括 为 以 下 几点。首先 ， 确定触发角 ， 根据上文提到的 ， 触发角是 直流 电流的控制技术的关键参数 ， 在取直流 电流、电压 和取 逆 变侧 换 流器 的 电流 关 闭和断 开时 刻 ， 不 同 的控 制 策略 形 成 了 以电流 调节 器 、逆变 侧 熄弧 角调 节器 、 电压 调节 器 为主 的经 典 控制 三 角 。其 次 ， 确 定触 发脉 冲 ， 触 发脉冲如何发生 ， 需要考虑到交流电压是 否同步 ， 以及 是按 照 间距 触发 还 是按 相触 发为 主 要方法 。确 定 触发 角 主要 是控 制 各个 数据 的精度 ， 若 精度 准确 ， 能够 有效 计 算 触 发角 轮 回 的计 时和 计数 。在 早期 ， 直 流输 电主要 通 过硬件锁相倍频发生器来完成这一过程 ， 而现在 ， 随着 计算机 技 术 的发展 ， 数字 信 号处 理器 利用 软件 方 式就 可 以完成 这 一 步骤 ， 且 触 发角 的进度 得 到 了有 效提 高 。采 用 按相 储 控 制触 发角 是 一种传 统 的模 式 ， 很容 易造 成 交
±800 kv 特高压直流输电控制与保护设备技术要求
±800 kv 特高压直流输电控制与保护设备技术要求1. 设备稳定性要求高，能够在实际环境条件下保持长期稳定的运行状态。
2. 设备的响应速度快，当系统出现故障时，能够迅速响应，从而减轻系统损失。
3. 设备的可靠性要求高，系统应具备高度自动化和智能化，能够自动切换操作模式，适应各种情况。
4. 设备的可控性要求高，能够精确地控制输电线路上的电压、电流、频率等参数，确保系统稳定运行。
5. 设备应能够抵御电网突发故障或恶劣环境的影响，保证系统的可靠供电。
6. 设备的安全性要求高，应能够对系统进行实时监测和故障检测，并及时报警或切断故障电路，以确保人员和设备的安全。
7. 设备应能够实现大规模高效的数据采集、分析和处理，快速响应操作指令，并及时调整输电参数。
8. 设备应具备可靠的通讯功能，能够与其它设备进行数据通信和远程控制，实现协调配合。
9. 设备应符合国际、国内相关规定和标准，具备环保、节能、安全、可靠等特点。
直流输电控制保护-保护概述
直流开关场电流差动保护组 直流滤波器保护组
直流极母线差动保护 直流中性母线差动保护 直流极差保护
电抗器过负荷保护 电容器不极引线与接地极保护区
双极中性线保护组 转换开关保护组 金属回线保护组 接地极引线保护组
交流开关场保护区
换流变差动保护组 换流变过应力保护组 换流变不平衡保护组 换流变本体保护组 交流开关场和交流滤波器保护组
对于双调谐滤波器,还应装设谐波过电流保护。
交流滤波器及并联电容器保护
在交流滤波器分组中发生过负载、接地故障或电 容器故障引起的保护跳闸，只应跳开此分组的断 路器，而过压保护动作则应跳开整组以及各分组 的断路器。
由于在交流滤波器中及在并联电容器组中都有大 量的电容器单元，少量的电容器单元故障对滤波 器特性的影响不大，往往并不需要立即切除相关 的滤波器分组，而可以根据损坏的电容器单元数 的多少，采取不同的保护措施。
不正常运行状态：电气元件正常工作遭破坏，但没有发 生故障。
过负荷，最常见的不正常运行状态 频率降低 系统振荡
电力系统保护
故障发生，必须迅速消除故障——保护 电力系统保护是利用故障发生时电力系统的异
常电压与电流等信息，判断故障的存在与否， 然后再采用相应的保护动作策略，完成隔离故 障区域的重要使命。 保护装置的原理结构
流系统，严格来说是一种系统后备保护。 当交流系统的电压过低，以至无法恢复交流系统
时，本保护动作出口，启动ESOF顺序，跳交流 开关。
直流低电压保护
保护区域是换流器 在通信系统故障或者在相关主保护拒动时，若逆
投旁通对
同时触发6脉动换流器接在交流同一相上的一对换流 阀
形成直流侧短路，快速降低直流电压到零，隔离交直 流回路，以便交流侧断路器快速跳闸
直流输电工程控制保护系统总概精选全文
直流控制保护系统概况
Ø 控制位置要求：
– 远方调度中心、集控中心 – 换流站主控室 – 控制系统就地 – 设备就地
Ø 控制位置层次关系：
– 分层结构上越低的位置，其控制优先级越高
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直流输电工程控制保护系统总概
提纲
一．直流控制保护系统概况 二．直流控制保护系统构成 三．德宝工程控制保护设备配置情况 四．系统特点与主要技术改进 五．直流控制保护系统硬件简介
系统切换遵循如下原则：在任何时候运行的有效系统应是双重化系 统中较为完好的那一重系统
系统切换逻辑禁止以任何方式将有效系统切换至不可用系统。系统 切换总是从当前有效的系统来发出。这个切换原则可避免在备用系 统中的不当的操作或故障造成不希望的切换。另外，当另一系统不 可用时，系统切换逻辑将禁止该切换指令的执行。
5. 与远方控制中心的接口子系统
包括：远动系统，用于与网调、省调、直流集控中心等交换直流换流站的监 控数据并执行远方调度命令，由远动工作站、远动通讯设备等组成。
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直流输电工程控制保护系统总概
直流控制保护系统构成
Ø 典型系统解决方案:
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直流输电工程控制保护系统总概
•直流控制（极控）系统
•直流控制（极控）系统
➢ 极控制系统主要包括:
每个极的极控系统主机 分布式现场总线 分布式I/O等设备
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直流输电工程控制保护系统总概
•直流控制（极控）系统
➢ PCP控制主机：
– 完成对换流站内换流器、换流变压器、直流场 设备等的控制和监视功能。收集极控系统范围 内的“事件”并上传送入运行人员控制系统。
Ø 极控系统是整个换流站控制系统的核心，主要功 能是通过对整流侧和逆变侧触发角的调节，实现 系统要求的输送功率或输送电流。
特高压直流输电控制欲保护设备技术导则
特高压直流输电控制欲保护设备技术导则下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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±800kV特高压直流输电控制保护系统分析
±800kV特高压直流输电控制保护系统分析摘要：电力应用于社会十分普遍，而社会对于电力的依赖性也在增加，电力输送过程会受到多项因素的影响，因此需要应用输电保护系统，确保电力稳定正常供应。
本文就±800kV特高压直流输电控制保护系统分析作简要阐述。
关键词：特高压；直流输电；控制保护系统物高压输电的特点体现在大容量，低损耗，远距离，是能源配置优化的有效途径，能够带来良好的社会效益。
特高压输电对于电力企业而言提出了新的技术要求。
控制与保护系统需要从其整体结构，控制策略，分层与冗余等方面进行全面分析，从而使系统稳定安全可靠。
一、特高压直流控制系统（一）特高压直流控制策略相比于常规直流系统，特高压控制系统在策略方面没有体现出过大的变化，直流系统电源控制主要利用的是整流侧快速闭环来实现的，换流变抽头则控制触发角保持在一定范围内。
你变一侧的快速闭环控制作用在于使熄弧角保持为定值，直流电压控制则是由换流变抽头来完成的。
由于抽头控制自身存在的非连续性，采用此种控制策略并应用于逆变一侧时，直流电压控制偏差会由两个部分构成，分别是抽头步长与测量误差。
对于逆变一侧的电压进行控制，还可以利用快速闭环，通过抽头将熄弧角控制在一定范围内，而此种情况下，电流偏差只受到测量误差的影响，无功补偿设备与交流滤波器总体容量会增加，在经济性方面表现不佳。
（二）控制系统功能划分与结构控制系统在分层与配置方面，直流系统保护应该保持与控制系统的相对独立，直流控制结构保护系统分层需要保证保护控制以12个脉动单元作为基本配置。
并且基于上述前提，保护功能实现与保护配置需要最大程度保持独立，利于退出而不会使其它设备运行受到影响，并且保护系统之间的物理连接要简单而不要复杂。
控制保护系统如果单一元件出现了故障，12动脉控制单元依然需要保持良好运行。
而高层控制单元出现故障时，控制单元同样能够保持当前工作状态并且依据人工指令操作。
特高压直流输电需要实现双重化，其范围开始于二次线圈测量，并包括了测量回路。
高压直流输电控制课件
培训与演练
对高压直流输电系统的操 作人员进行培训和演练， 提高其应对故障的能力和 水平。
06 高压直流输电的未来发展 与挑战
技术发展趋势
更高电压等级
随着技术的进步，高压直流输电 系统的电压等级将进一步提高， 以实现更远距离、更大容量的电
力传输。
柔性直流输电技术
柔性直流输电技术以其独特的可 控性和灵活性，将在未来高压直
详细描述
高压直流输电是将直流电能从电源侧通过换流站传送到受端 的过程，其传输容量大、电压等级高，能够实现远距离、大 容量的电力传输，且传输过程中电能损耗较低，稳定性较好 。
高压直流输电的应用场景
总结词
高压直流输电适用于大规模、远距离的电力传输，尤其适用于海底电缆、城市 供电等场景。
详细描述
由于高压直流输电具有稳定、高效、灵活等优点，因此广泛应用于海底电缆、 城市供电、可再生能源并网等场景，能够满足不同地区、不同用户的电力需求 。
控和操作。
控制系统功能
自动控制
远程监控
根据预设的控制策略，自动调节高压直流 输电系统的运行状态，确保系统稳定、安 全、经济运行。
通过通讯设备接收上层调度系统的指令， 远程监控高压直流输电系统的运行状态， 并进行相应的操作。
故障诊断
优化调度
根据传感器反馈的运行数据，对高压直流 输电系统进行故障诊断，及时发现并处理 系统中的异常情况。
智能化与自动化
高压直流输电系统的控制将更加智能化和自动化，能够更好地应对复 杂多变的运行环境和条件，提高电力传输的可靠性和稳定性。
感谢您的观看
THANKS
传感器实时监测高压直流输电 系统的运行状态，并将数据反 馈给控制器，形成闭环控制。
通过通讯设备，控制系统与上 层调度系统进行信息交互，实 现远程监控和操作。
±800千伏特高压直流输电原理
±800千伏特高压直流输电原理
一、直流输电系统
直流输电系统是特高压直流输电的核心组成部分，主要由换流站、输电线路和控制系统等组成。
二、换流站设备
换流站设备是直流输电系统的关键设备，包括换流变压器、换流阀、直流滤波器、无功补偿装置等。
换流阀是换流站的核心设备，通过控制换流阀的开通和关断，可以实现直流电和交流电的转换。
三、输电线路
特高压直流输电的输电线路采用架空线路或电缆线路，具有传输距离远、输送容量大、电压等级高、输电效率高等优点。
四、控制系统
控制系统是直流输电系统的核心，它包括调节器、保护装置、测量装置等。
控制系统通过对输电线路的电压、电流等参数进行监测和控制，保证输电系统的稳定运行。
五、电力电子技术
特高压直流输电采用了大量的电力电子技术，包括脉宽调制技术、同步开关技术等。
这些技术的应用可以实现电力的高效传输和系统的稳定控制。
六、电磁环境
特高压直流输电的电磁环境影响较小，因为其采用直流输电方式,没有交流输电的谐波和无功功率等问题。
但是，在换流过程中会产生
一定的电磁噪声，需要采取措施进行降噪处理。
七、经济效益
特高压直流输电具有传输距离远、输送容量大等优点，可以大幅度降低电力传输的成本，提高能源利用效率。
同时，特高压直流输电还可以实现不同地区之间的电力互济，提高电力系统的整体效益。
特高压直流输电控制系统与控制保护装置
特高压直流输电控制系统硬 件构造
40
特高压直流控制保护旳特点
• 2. 新增功能 • 适应多种运行方式 • 单个换流器投退控制 • 直流融冰控制
41
单个换流器旳投退控制
42
特高压直流控制保护旳特点
• 3. 技术进步 • WINTDC 云广 • DC800 向上 • 主机采用高性能计算机 最新Intel双核处理器，
关量信号 • TDM (Time Division Multiplexed) 用于串行传
播模拟量信号
23
葛站保护分区
24
直流保护区域划分(大地回线)
25
控制保护软件
• ABB技术 • 由MACH2 系统功能块编程，生成图形文献。
• 简朴旳点击、拖动、放下即完毕。再通过编 辑，生成对应代码，下载到对应存储器中。
Converter unit firing
control
Voltage measuring
system
Id
5
葛站直流控制保护系统
6
三常直流工程龙泉站直流控 制保护系统框图
7
国内常规直流控 制保护设备
• 两种类型旳直流控制保护系统
• ABB、南瑞、四方
•
MACH 2系统
• SIEMENS、许继
•
4.特高压直流输电控制系 统与控制保护装置
• 4.1 常规高压直流输电控制系统与控制保护 装置
• 4.2 特高压直流输电控制系统与控制保护装 置旳特点
1
换流站二次设备
1. 运行人员控制和SCADA系统 2. 直流控制 3. 直流保护 4. 交流保护 5. 通信系统 6. 调度自动化 7. 能量计费系统 8. 暂态故障录波器 9. 直流线路故障定位器 10. 站主钟系统