高压直流输电_控制
高压直流输电技术的关键问题分析
高压直流输电技术的关键问题分析在当今能源需求不断增长和能源分布不均衡的情况下，高压直流输电技术作为一种高效、可靠的输电方式，在电力系统中发挥着越来越重要的作用。
高压直流输电技术具有输电容量大、输电距离远、损耗低等优点，能够实现不同区域电网的互联，优化能源资源配置。
然而，在其应用过程中，也面临着一些关键问题需要解决。
一、换流器技术换流器是高压直流输电系统的核心设备，其性能直接影响着输电系统的可靠性和效率。
目前，常用的换流器主要有晶闸管换流器和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）换流器。
晶闸管换流器技术相对成熟，成本较低，但存在换相失败的风险。
换相失败是指在换流器换相过程中，由于某些原因导致换相不能正常进行，从而引起直流电压下降、直流电流增大等问题，严重时可能会导致系统故障。
为了减少换相失败的发生，需要优化换流器的控制策略、提高交流系统的强度等。
IGBT 换流器具有开关速度快、可控性好等优点，但成本较高。
随着技术的不断进步和成本的降低，IGBT 换流器在高压直流输电领域的应用有望逐渐增加。
二、直流输电线路的绝缘问题高压直流输电线路的绝缘要求比交流输电线路更高。
这是因为直流电压下，绝缘子表面的积污更容易导致沿面放电，而且直流电场分布不均匀，容易引起局部放电。
为了解决绝缘问题，需要选用合适的绝缘子材料和结构。
目前，常用的绝缘子有瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子。
复合绝缘子具有重量轻、耐污性能好等优点，但在长期运行中可能会出现老化问题。
此外，还需要对输电线路的电场分布进行优化设计，采用均压措施来减少局部电场集中。
三、直流输电系统的控制与保护高压直流输电系统的控制与保护是确保系统安全稳定运行的关键。
控制策略需要根据系统的运行状态实时调整直流电压、电流等参数，以实现功率的准确传输和系统的稳定运行。
在保护方面，需要快速准确地检测故障并采取相应的保护措施，如闭锁换流器、切除故障线路等。
同时，还需要考虑故障后的系统恢复策略，尽快恢复系统的正常运行。
高压直流输电系统控制保护整定技术规程
高压直流输电系统控制保护整定技术规程1. 引言高压直流输电系统是一种高效、稳定的输电方式，具有输送大容量、远距离、低损耗等优势。
为了确保高压直流输电系统的安全运行，需要制定一套科学、合理的控制保护整定技术规程。
本文将对高压直流输电系统的控制保护整定技术进行全面详细、完整深入的介绍。
2. 控制保护整定技术的重要性高压直流输电系统是电力系统中的重要组成部分，其稳定运行对于保障电力供应的可靠性至关重要。
控制保护整定技术的合理应用可以提高系统的稳定性，降低故障风险，确保系统的安全运行。
因此，制定一套科学、合理的控制保护整定技术规程对于高压直流输电系统的运行和管理具有重要意义。
3. 控制保护整定技术规程的编制原则制定高压直流输电系统控制保护整定技术规程时，需要遵循以下原则：•安全性原则：确保系统的安全运行是制定技术规程的首要原则。
规程中应包含可靠的控制保护措施，以保护系统免受故障和意外情况的影响。
•稳定性原则：保持系统的稳定运行是制定技术规程的核心原则。
规程中应包含合理的控制策略和整定参数，以确保系统在各种工况下都能保持稳定。
•经济性原则：合理利用资源，降低运行成本是制定技术规程的重要原则。
规程中应包含经济有效的控制保护方案，以最大程度地提高系统的运行效率。
•可操作性原则：规程应具备可操作性，方便运维人员实施。
规程中应包含清晰的操作指南和参数设置方法，以便于实际应用。
4. 控制保护整定技术规程的内容高压直流输电系统控制保护整定技术规程的内容应包括以下方面：4.1 控制策略•控制模式：规定高压直流输电系统的控制模式，包括整流侧和逆变侧的控制方式。
•调节策略：规定控制系统的调节策略，包括电流控制、电压控制、功率控制等。
•控制参数：规定各个控制参数的取值范围和整定方法，确保系统的稳定运行。
4.2 保护策略•故障检测：规定故障检测的方法和准则，包括过流保护、过压保护、短路保护等。
•故障定位：规定故障定位的方法和准则，包括故障测距、故障类型识别等。
高压直流输电
高压直流输电
上半桥/ 共阴极半桥
下半桥/共 阳极半桥
正极 共阴极 M
V1 V3 V5
A B C
V4 V6 V2
N
负极
共阳极
桥臂/ 阀臂/ 阀
桥交流端
图1.2 三相全波桥式换流电路原理图
单桥 高压直流输电
Graetz桥
M M
晶闸管 T thyristor
电压：5.5~9kV 电流：1.2~3.5kA
高压直流输电 HVDC
高压直流输电
HVDC的主要元件和基本原理
一、主要元件
换流站I
平波电抗器
换流站II
交流母线 换 流
变压器
Vd I
交流
断路器
系统 I
无功补 偿设备
交 流 桥I 滤波器
直流 滤波器
直流线路
Vd II 桥II
换流 变压器 交流母线
交流系 统I I
交流 滤波器
无功补 偿设备=熄弧超前角= -
=叠弧角=
-
=
-
高压直流输电
二、HVDC的基本原理
整流侧
换流方程
Vd 32Vl cos)(3XcId
逆变侧
Vd3 2Vlco)s(3XcId
高压直流输电
HVDC系统的控制
一、直流系统的控制要求具有下列基本功能： 1、减小由于交流系统电压的变化而引起的直流电流波动。 2、限制最大直流电流，防止换流器受到过载损害；限制 最小直流电流，避免电流间断而引起过电压。 3、尽量减小逆变器发生换相失败的概率。 4、适当地减小换流器所损耗的无功功率。 1.5、正常运行时，直流电压保持在额定值水平，使得当 输送给定功率时线路的功率损耗适当。
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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高压直流电源控制管理论文
高压直流电源控制管理论文一、引言利用高压直流系统固有的快速、大范围可控制的输送电能的特点，可以借助交直流系统联合调节的手段来提高与直流系统相连接的交流系统的运行稳定性。
为了实现这一目的，必须在直流输电系统主控制器上附加特殊的稳定控制器。
文章基于此在介绍了高压直流输电的特点的基础上对高压直流电源控制系统的运行特点进行了研究。
二、高压直流输电的特点1、功率传输特性。
随着输送容量不断增长，稳定问题越来越成为交流输电的制约因素。
为了满足稳定的要求，常需要采用串补、静补、调相机、开关站等措施，有时甚至不得不提高输电电压。
但是这将增加很多电器设备，代价昂贵。
直流输电没有相位和功角的问题，当然也就不存在稳定问题，只要电压降、网损等技术指标符合要求，就可以达到传输的目的，无须考虑稳定的问题，这是直流输电的重要特点，也是它的一大优势。
2、对线路故障的自防护能力好。
交流线路单相接地后，其消除过程一般约0。
4-0。
8，加上重合闸时间，约0。
6—1恢复。
直流线路单极接地，整流、逆变两侧晶闸管阀立即闭锁，电压降到零，迫使直流电流降到零，故障电弧熄灭不存在电流无法过零的困难，直流线路单极故障的恢复时间一般在0。
2-0。
35内。
若线路上发生的故障重合(对直流输电系统为再启动)过程中重燃，交流线路就三相跳闸了。
直流输电系统则可以用延长留待去游离时间及降压方式来进行第二、第三次再启动，创造线路消除故障、恢复正常运行的条件。
对于单片绝缘子损坏，交流系统必然三相切除，直流系统则可降压运行，而且大多能取得成功。
3、潮流和功率控制可实现自动化。
交流输电的潮流取决于网络参数、发电机与负荷的运行方式，控制难度较大，需由值班人员调度。
直流输电系统的功率传输可全部自动控制。
4、对短路容量无影响。
两个电网以交流互联时，将增加两侧系统的短路容量，有时会造成部分原有断路器不能满足遮断容量要求而需要更换。
如果两电网以直流系统互联(背靠背方式)，无论哪里发生故障，在直流线路上增加的电流都是不大的，因此不会影响交流系统的断路容量。
高压直流输电系统的电力电子控制
高压直流输电系统的电力电子控制电力电子技术在现代电力系统中起着至关重要的作用，特别是在高压直流（HVDC）输电系统中。
HVDC技术通过将直流电能从一地点传输到另一地点，具有高效、长距离、低损耗等优势，因此在远距离能源传输和互联网交互方面得到广泛应用。
本文将详细讨论HVDC系统中的电力电子控制，包括主要的控制策略和关键技术。
一、HVDC系统概述HVDC系统是通过将交流电能转换成直流电能，再将其传输到目标地点，再转换成交流电能供应给终端用户。
由于其双向传输的能力，可实现间歇化和平续化的输电方式，使得电力网间的互联互通得以实现。
HVDC系统通常由两个重要部分组成：换流站和线路。
二、HVDC控制策略1. 电压源换流器（VSC）控制策略VSC作为HVDC系统中的关键组件，通过控制其输出电压的幅值和相位，实现将交流电压转换为直流电压，并确保传输过程中的电流稳定。
基于VSC的控制策略通常包括电压控制、电流控制和功率控制等。
2. 直流谐振器控制策略直流谐振器用于消除HVDC系统中的直流电压谐波，防止谐波传输到交流侧。
通过合理的控制直流谐振器参数和谐波抑制技术，可以有效降低谐波对电力系统的影响。
3. 终端电压控制策略HVDC系统的终端电压控制是为了保证系统稳定运行和终端电压的合格供应。
该策略可通过反馈控制和前馈控制相结合的方式实现。
其中，反馈控制主要用于响应系统的快速动态特性，前馈控制则用于消除系统的静态误差。
三、HVDC关键技术1. 功率半导体器件HVDC系统中的功率半导体器件起着关键的作用，如晶闸管、IGBT等。
这些器件具有高压、高功率和高可靠性的特点，用于实现电压和电流的控制。
2. 数字信号处理技术HVDC系统中采用数字信号处理技术，可以实现对电流和电压等参数的测量和控制。
数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）等技术的应用，提高了HVDC系统的可靠性和性能。
3. 快速控制技术由于HVDC系统的传输速度很快，对于电力电子控制的响应速度要求非常高。
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。
高压直流输电的基本控制原理
高压直流输电的基本控制原理引言高压直流输电（High Voltage Direct Current Transmission，简称HVDC）是利用直流电进行长距离电能传输的一种电力传输方式。
相比传统的交流输电，HVDC具有输送能力强、输电距离远、输电损耗小等优势，因此被广泛应用于长距离大容量电力传输领域。
本文将介绍高压直流输电的基本控制原理。
1. 高压直流输电系统架构HVDC系统由两个互补的部分组成：直流变换站（Converter Station）和直流输电线路（Transmission Line）。
1.1 直流变换站直流变换站有两个关键组成部分：直流输电端（Rectifier），用于将交流输电线路的电能转换为直流电能；直流送电端（Inverter），用于将直流电能转换为交流电能。
直流变换站还包括转换器阀（Converter Valve）和控制系统，用于实现电能的双向转换和控制。
1.2 直流输电线路直流输电线路是连接两个直流变换站的输电线路，通常采用高压直流输电线路（High Voltage Direct Current Transmission Line）或双回线方式。
直流输电线路的主要组成部分有导线、绝缘子、支架等。
2. 高压直流输电的基本控制原理高压直流输电系统的基本控制原理是通过控制直流变换站和直流输电线路的参数来实现对系统的稳定性、功率传输和电压/电流等的调节。
2.1 直流变换站控制直流变换站通过改变直流输电端和直流送电端的工作状态，实现电流方向和功率的控制。
主要的控制策略有以下几种： - 换流控制：控制换流阀的开关时间，改变电流的方向； - 功率控制：通过调整换流阀的开关时间，控制功率的输入和输出； - 电压/电流控制：通过调整换流阀的开关时间，控制电压/电流的大小和稳定性。
2.2 直流输电线路控制直流输电线路的控制主要包括电流控制和电压控制两个方面： - 电流控制：通过调整输电线路的电流大小和方向，实现输电功率的调整和平衡。
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直流控制软件
极启动/停运控制
启动顺序： 闭合阀厅门，把阀厅门钥匙放入锁定位置； 打开阀厅地刀； 将极连接到直流线路和极中性线，连接绝对最 小直流滤波器； 确认‘RFE’（准备充电）的条件都得到满足； 给换流变和极充电；
直流控制软件
启动顺序（续）： 确认‘RFO’（准备运行）的条件都得到满足； 起动极，根据联合或者独立控制模式的不同， 起动过程会有所区别； 如果本站解锁（独立控制下）或者两站都解锁 （联合控制下），进入‚运行中‛状态； 如果处于OLT模式，此时换流器处于OLT解锁 状态。
直流控制功能
极控系统包含控制功能模块 极功率控制/电流控制 PPC 过负荷限制 OLL 直流功率调制 MODS 换流器触发控制 CFC 控制脉冲发生单元 CPG 无功功率控制 RPC 开关顺序控制 SSQ
直流控制功能
模式顺序控制 MSQ 准备顺序控制 RSQ 电压角度参考值计算 VARC 换流变压器分接头控制 TCC 线路开路试验控制 OLT 站间通讯 TCOM
直流控制功能
双极功率控制： 双极功率控制有手动模式和自动模式两种 手动模式，由运行人员输入双极功率参考值 自动模式，按指定的自动功率曲线运行
直流控制功能
低压限流(VDCL) ： 低压限流(Voltage Dependent Current Limit) 环节的任务是在直流电压降低时对直流电流指 令进行限制，它的主要作用在于： 交流网扰动后，提高交流系统电压稳定性 帮助直流系统在交直流故障后快速可控的恢复 避免连续的换相失败引起的阀应力。
直流输电控制系统结构
交直流站控系统，负责执行交/直流设备的投切、 起停、运行方式转换、状态监视、测量等功能， 主要包括：站控系统的主机、分布式现场总线和 分布式I/O等设备。
主要设备： 交流开关场监控 ACC 交流滤波器场监控 AFC 站用电监控 SPC 辅助系统监控 ASC 直流开关场监控 DFT（极区域）；BFT（双极 区域） 换流变监控 TMI TSI 水冷系统监控 VCT
直流控制功能
电流/功率模式控制：
功率/电流模式控制系统的主要目的是在交流和直 流扰动下仍保持本极直流输送功率或直流电流恒定。 功率控制以运行人员或自动功率曲线整定的功 率参考值为目标 电流控制以运行人员整定的电流参考值为目标 在运行人员命令电流/功率控制转换时，控制系统 自动调整控制逻辑。 换流站运行在以下基本控制模式： 双极功率控制模式 单极功率控制模式 单极电流控制模式
人机界面
人机控制界面 顺控流程
人机界面
交流场单线图
人机界面
直流场单线图
直流控制硬件
极控系统控制主机与I/O连接原理
直流控制硬件
I/O单元 本地 I/O 分布式 I/O 分布式控制子系统, 如换流变本体控制、水冷 控制等
直流控制硬件
模拟量测量I/O单元
直流控制硬件
开关量I/O单元
OVERLOAD LIMIT
IO from other station IO to other station
MI N
TCOM OK (joint)
IO Max
RECTIFIER
Update Inhibit Affect
CURRENT CONTROL
>1
CURRENT MARGIN REGULATOR
直流控制功能
低压限流静态特性 ：
直流控制功能
低压限流的功能概况图 ：
TDOWN RECT TUP INV TUP
直流控制功能
无功控制 ： 无功功率控制是整个直流极控系统中一个必不 可少的重要功能，目的是控制与换流站相连的 交流系统性能（无功、谐波），其包括以下功 能： 根据换流站与交流系统的无功交换量决定投 /切滤波器组。 根据滤波器组的状态，对可投 / 切的滤波器 组进行优先级排序，决定投 / 切哪一类型的 滤波器组，以及该类型中的哪一组滤波器。
直流输电控制系统结构
直流控制功能软件
PCS-9500直流控制保护系统控制程序分布
控制主机：程序负责全部直流控制逻辑 PCP、ACC、AFC、SPC、ASI 保护主机：程序负责全部直流保护逻辑 PPR 测控I/O板卡：程序负责简单信号处理 开关、刀闸控制接口板卡 模拟量测量板卡 开关量采集板卡 开关量输出板卡
直流输电控制系统结构
站控系统 整个换流站范围内的数据采集及信息处理、上 送运行人员控制系统； 全站范围内的开关、刀闸和地刀的操作控制； 顺序控制； 联锁； 同期； 站控系统内部及辅助系统的事件生成和上传至 运行人员控制系统； 在线谐波监视； 对辅助系统的监控（包括站用电系统的控制/监 视，以及对其它辅助系统的监视功能）等。
直流控制功能
双极功率控制 ： 双极功率控制是 HVDC 双极运行时的基本控制 模式，任一极都可以设置为双极功率控制模式。 如果两个极都处于双极功率控制模式下，双极 功率控制功能为每个极分配相同的电流参考值， 以使接地极电流最小。 如果两个极的运行电压相等，则每个极的传输 功率是相等的。 如果一极处于降压运行状态而另外一极是全压 运行，则两个极的传输功率比和两个极的电压 比一致。
伊敏换流站
高压直流输电控制技术
2010.12
高压直流输电控制技术
直流输电原理 直流输电控制需求 直流输电控制系统结构介绍 直流输电控制硬件介绍 直流输电控制软件功能介绍 直流启停，功率爬升的控制器的工作
直流输电原理
换流器件
采用晶闸管元件（半控器件） 晶闸管导通条件：正向电压＋触发脉冲 晶闸管关断条件：电流过零＋零电压或负电压
直流控制软件
顺序控制主要内容
极顺序控制：极顺序主要处理极一层的顺序操作， 主要包括模式转换，两站间的起停协调等 极连接/隔离 极起动/停运 功率/电流模式控制 正常/反向功率方向 正常/降低直流电压 连接/隔离直流滤波器 空载加压试验 极隔离并接地/极不接地
直流控制软件
阀厅钥匙联锁 阀厅接地刀闸顺序控制 准备充电顺序 充电/断电 准备运行顺序 闭锁顺序：处理极闭锁时的顺序操作以及保护性 的闭锁。 双极顺序：处理双极相关的顺序操作 控制极逻辑 主/从协调 大地/金属回线转换
直流输电控制要求
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
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
直流输电控制系统结构
PCS-9500换流站控制保护系统组成
与远方控制中心（如国调、网省调）的接口子系 统 运行人员控制系统 交直流站控系统 直流极控制系统 直流系统保护
直流控制软件
极停： 正常停运（NOSOF）——直流系统退出到 RFO状态：首先移相至164度，约60ms后闭锁 整流侧；逆变侧在接收到整流侧的闭锁指示信 号后，发ALPHA_90命令。约200ms后投旁通 对，闭锁逆变侧 。任一侧闭锁时都向对侧发出 闭锁的指令。 紧急停运（ESOF）——直流系统退出到冷备 用状态：停运时整流侧同时发出三个指令，跳 换流变交流开关，闭锁对站和闭锁本侧；
直流控制软件
紧急停运： 整流侧发生ESOF时，两站的保护闭锁时序为： 整流侧立即移相，20ms后如果电流低直接闭锁， 否则投旁通对。 逆变侧在接收到整流侧的闭锁指示信号后，发 ALPHA_90命令，约200ms后投旁通对。 逆变侧发生ESOF时，两站的保护闭锁时序为： 整流侧收到逆变站发来的闭锁信号后，立即移 相，60ms后触发本站Y_BLOCK，20ms后如 果电流低直接闭锁，否则投旁通对。 逆变侧立即移相，投旁通对，向对站发闭锁命 令，等待对站闭锁后本站再闭锁。
直流控制功能
独立控制下，功率反向命令只会影响本站。因此， 两站都必须发出功率反向命令，且必须由运行人员 来完成两站间的协调。
直流控制功能
无功控制辅助功能（可选择是否投入）
QPC功能：通过增大点火角/熄弧角来增大换流站 对无功的消耗，避免换流站与交流系统的无功交换 量超越限值。 Gamma kick功能：通过在投/切滤波器组的瞬时 增大/减小alpha/gamma角，使得电压瞬时变化率 减小。
直流控制功能
正常/反向功率方向控制
MM I
Power/ Current Orders
PO / IO
Stepping Logic Function
+
IO
+
IO
IO Synch.
+ +
1
CFC
+
PO = Pole power order IO = Current order
sTI
IO BSC Inverter
UD_F控制功能
功率/电流控制PPC
基本控制策略 正常工况下，整流侧通过快速调节alpha角来保 持直流电流恒定；逆变侧为gamma角控制。 与快速控制相配合的换流变抽头的慢速控制策 略为，正常工况下，整流侧抽头控制alpha角为 152.5，逆变侧抽头控制Udi0为1(1.25%)pu。 当逆变侧控制电流时，逆变侧的抽头用于维持 熄弧角gamma为17 2.5 参考值。 控制系统中应有过电压限幅环节对过高的直流 电压进行限幅，避免直流设备承受过应力而损 坏。
主站运行人员可以起动功率输送方向的转换。在 联合和独立控制下都可以改变功率方向。 联合控制方式下，顺序操作过程如下： 主站发出新的功率方向的请求 主站运行人员输入新的功率定值和升降速率 顺序控制程序自动降低功率/电流到零。电 流降低到零后，确保两站的安全闭锁，等待 一定的放电时间，然后改变功率方向，再解 锁两站，提升功率/电流到指定值。
直流输电是建立在阀导通和截止控制上的一种电 能传输方式。直流输电的控制系统运行从不间断， 这与交流系统二次部分只在运行状态改变或故障时 起作用是不同的。
高压控制保护系统是直流输电系统的‚大脑‛， 直接决定直流输电系统的性能。