中国南方电网超高压输电公司第二届高压直流输电技术技能竞赛试题(含答案)

中国南方电网超高压输电公司 第二届高压直流输电技术技能竞赛试题
一、填空题（20题，每空1分，共20分，将答案编号填写在题后的括号中）
1.（果特兰岛）直流输电工程的成功商业应用标志着直流输电的崛起。

2. 通常直流输电系统由（送端交流系统）、（整流站）、（逆变站）、（直流输电线路）、（受端交流系统）五部分构成。

3. 换流变压器的主要作用是（改变电压）、（提供30度的换相角）、（实现交直流电气隔离）、（提高换相阻抗（漏抗））。

4. 整流站的基本控制功能包括（最小触发角控制）、（定直流电流控制）、（定直流电压控制）、（低电压限流控制）、（直流功率控制）等。

5. 直流输电控制系统一般分为（系统控制级）、（双极控制级）、（极控制级）、（换流器控制级）、（单独控制级）和换流阀控制级等。

二、简答题（每题4分，共48分）
1. 金属回线转换开关MRTB 、金属回线开关MRS 和高速接地开关HSGS 各有什么作
用？
答：见《高压直流输电现场实用技术问答》第40页
2. 直流滤波器高压电容器发生接地故障，有哪些保护可以动作？
答：电容器不平衡保护。

3. 简述高压直流分流器（光TA ）的工作原理。

答：直流分流器的工作原理如下：
（1） 信号采集单元。

采样直流回路中的电流值，该部分为于装置的高压部分。

（2） 光电转换模块。

实现被测信号的模数转换以及数据的发送。

光电转换模块内的电
子元件是通过光纤由位于控制保护屏柜内的光电源进行单独供电的。

这部分也为于装置的高压部分。

（
3） 光纤回路。

信号的传输光纤，两根分别传输数据和能量。

（4） 光接收模块。

该部分位于控制保护屏柜内，用于接收光纤传输的数字信号，并通
过模块中处理器芯片的检验控制送到相应的控制保护装置。

4. 直流线路故障再启动功能的作用是什么？ 答：见《高压直流输电现场实用技术问答》第19页
5. 直流保护测量通道异常时对直流保护有何影响？ 答：该套保护系统自动退出。

6. 下图中位置8发生短路故障，哪些保护（含主保护及后备保护）可能动作？并简述
其动作判据和出口方式。

答：角侧短路保护，动作判据：IAC ∆-Min (IdH;IdN)>∆，出口方式：ESOF, 跳交流侧开关和HSNBS 开关
星侧桥差保护，动作判据：Max(IACY;IAC ∆)- IACY >∆，出口方式：降电流或ESOF, 跳
交流侧开关和HSNBS开关
直流过流保护，动作判据：Max(IACY;IAC∆)>∆，出口方式：ESOF，跳交流侧开关和HSNBS开关
50Hz保护，动作判据：IdL(50Hz) >∆，出口方式：降电流或极闭锁
7.天广、高肇和兴安直流工程中换流变压器设计有哪些跳闸信号？目前南方电网的反
措要求怎样处理这些信号？(只要求答其中一个工程)
答：基于《高压直流输电现场实用技术问答》第33页，根据各直流工程特点作答。

8.小组交流滤波器投切的优先级别是怎样的？
答：见《高压直流输电现场实用技术问答》第112页
9.换流变压器直流偏磁产生的原因有哪些？
答：见《高压直流输电现场实用技术问答》第28页
10.当直流输电系统以单极金属回线方式运行时，简述金属回线对地短路故障后哪些保
护可能动作，出口方式如何？
答：站内接地网过流保护，动作判据：IHSGS>∆，出口方式：极闭锁
直流线路横差保护，动作判据：|IdL-IdLop|>∆，出口方式：极闭锁
11.两站之间的保护通道及站间通讯同时中断，对直流保护的动作特性有何影响？答：直流线路纵联差动保护（87DCLL）保护自动退出；逆变站直流保护动作要求调节双极电流平衡的信号无法送至整流站；逆变站直流保护动作要求降低直流输送功率的信号无法送至整流站。

12.请分析当逆变侧送极控系统的直流电压测量值比实际直流电压偏低时，直流系统的
响应情况。

答：当逆变侧极控系统测量的直流电压下降后，逆变侧计算得到的整流侧的电压UrectCalc会相应下降，此时逆变侧控制系统认为整流侧电压降低了，会增大触发角升高直流电压，而逆变侧熄弧角则减少，当逆变侧熄弧角到达17度时，GAMMA控制取代电压控制起作用，所以造成逆变侧从电压控制切换到了GAMMA控制。

而在整流侧，由于整流侧为定电流控制，当逆变侧实际电压升高后，整流侧为了维持电流恒定，相应的会减小触发角升高本侧电压，触发角减小后换流变会降低分接头以增加换流变二次侧电压。

如果直流电压测量值比实际直流电压偏低较大，则在直流控制的作用下，逆变侧实际直流电压较高，从而使得整流侧和逆变侧的直流电压差很小，难以维持直流系统最小直流电流（0.1p.u.），导致直流闭锁。

三、分析题（每题8分，共32分）
1、2008年7月17日高肇直流极二线路故障，波形如图1、2所示。

故障后：
高坡侧直流线路电流缓慢增加后在1430A~1720A之间波动，直流线路电压缓慢下降，最低值降到180kV，随后在210~260kV之间波动。

（直流线路电压变化率不满足定值条件）高坡站直流线路纵联差动保护动作；
肇庆侧直流线路电流缓慢降低，随后在640A~1100A之间波动，直流线路电压缓慢下降，最低值降到177kV，随后在210~240kV之间波动。

（直流线路电压变化率不满足定值条件）。

肇庆站直流线路纵联差动保护不动作。

试简要分析两站直流线路纵联差动保护动作情况。

图1 高坡站极二直流线路电压、电流波形
图2 肇庆站极二直流线路电压、电流波形
答：直流线路纵联差动保护中含有直流线路电流突变量越限闭锁功能，即当直流线路电流在65ms 中变化量超过一定数值时，会闭锁线路差动保护600ms ，如果闭锁期间又出现线路电流突变量越限，那就从新的越限时刻起重新计算闭锁时间（600ms ）。

故障后肇庆站极二直流线路电流在640A~1100A 之间波动，多次出现线路电流突变量越限，从新的越限时刻起重新计算闭锁时间（600ms ）。

尽管两侧电流的差值超过差动保护动作定值，肇庆站纵联差动保护始终处于闭锁状态，直至收到高坡站的动作信号后进入再启动顺序操作。

2、兴安直流单极大地方式运行时，若︱Idee ︱<550A （Idee ＝MAX(Idee1,Idee2)），接地极不平衡保护60EL 的动作方程为︱Idee1 - Idee2︱>22.5A 。

已知宝安侧接地线长度为189km ，接地极线路两个分支的电阻均为4.378欧姆，当兴安直流在150MW,500kV 运行时，宝安侧接地极线路某个分支发生永久性金属性短路，忽略Idee1和Idee2的测量误差，请计算出宝安侧60EL 的保护死区。

答：当故障点越靠近接地极时，Idee1和Idee2之间的差越小，当故障点比较靠近接地极，从而满足︱Idee1 - Idee2︱<22.5A 时，60EL 不会动作，则此故障点在60EL 保护死区范围内。

当直流150MW,500kV 单极大地方式运行，宝安站接地极总电流Idee4为300A ，设故障点至宝安站的接地线电阻值为x ，如下图所表示
令Idee1 - Idee2=22.5A ，而
300
378.4378
.44378.4378.41⨯+=+=x Idee x Idee
300
378.44378.42⨯+=+=x x
Idee x x Idee
故
5.22300378.4300378.4378.421=⨯+-⨯+=
-x
x
x Idee Idee 解上式得，
Ω=767
.3x 故60EL 保护死区边界为
km x
38.26189378
.4378.4=⨯-，即从接地极至距接地极26.38km 处为60EL 保护死区。

3、兴安直流采用接地极线路与直流输电线路同塔架设，为提高直流线路故障重启成功率，可将接地极线路不平衡保护60EL 一段出口改为重启。

为实现该功能，其中一个环节是将60EL 一段出口（EP3_P2_ELPRO_ECB95.Q ，EP3第2个处理器ELPRO 功能包中ECB95模块的Q 端口）联接到现有的重启端口。

请在附图1至附图4中标出EP3_P2_ELPRO_ECB95.Q 与EP3_P3_DCLIN3_Z20.I5实现数据联接的软件修改图，并对每一步软件修改进行简要说明。

答：软件修改如附图所示。

1）P2_ELPRO_ECB95.Q 与P2_CONPRO_A800.I3联接：将60EL 跳闸信号由EP3_P2传至EP3_P3。

2）P3_ EP3COM _A110.Q3与P3_DCLIN3_Z20.I5联接：接收EP3_P2传来的跳闸信号，并最终实现ECB95.Q 与Z20.I5的数据联接。

4、为兴安直流在单极大地回线运行时发生某个故障的SER 信息和TFR 录波，故障前直流功率1500MW ，两站通讯处于故障状态。

请根据所给的SER 信息和TFR 录波对该故障进行分析。

答：该故障为逆变侧极一△桥1号阀持续丢失触发脉冲，考生分析应有以下关键点：
1）能分析出故障类型；
2）整流侧81-50Hz 保护动作后果（降电流）及原因； 3）整流侧27DC 保护动作原因（通讯故障）； 4）逆变侧极控系统切换至冗余系统； 5）87CBY 保护II 段动作原因。