直流输控制保护系统功能介绍
高压直流输电控制保护系统功能及应用
Ｆｕ ｎｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｈ ＶＤＣ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎｄ Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
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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
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高压 直 流 输 电控 制 保 护 系统 功 能及 应 用
直流输电系统保护(HVDC protection)
直流输电系统保护（HVDC protection）直流输电系统保护（HVDC protection）指检测发生于直流输电系统中交、直流开关场，或整流逆变两端交流系统的故障，并发出相应的处理指令，以保护直流系统免受过电流、过电压、过热和过大电动力的危害，避免系统事故的进一步扩大。
直流输电保护的特性要求直流输电系统保护除了与交流继电保护一样，应能满足快速性、灵敏性、选择性和可靠性的要求，还应特别注意其抗电磁干扰和抗暂态谐波干扰的性能、双极系统中两个单极的保护必须完全独立等特性；直流保护应为多重化配置，并应具有很强的软、硬件自检功能。
因此，新建的直流工程多采用微机型数字式直流系统保护。
直流输电系统保护通常分为如下保护分区：À换流站交流开关场保护区，包括换流变压器及其阀侧连线、交流滤波器和并联电容器及其连线、换流母线；Á换流阀保护区；Â直流开关场保护区，包括平波电抗器和直流滤波器，及其相关的设备和连线；Ã中性母线保护区，包括单极中性母线和双极中性母线；Ä接地极引线和接地极保护区；Å直流线路保护区。
各保护区的保护范围应是重叠的，不允许存在死区。
直流输电系统保护的特点是与直流控制系统的联系十分紧密，对于直流系统的异常或故障工况，通常首先通过控制的快速性来抑制故障的发展，例如，直流控制可在10mS左右将直流故障电流抑制到额定值左右；又如，当换相电压急剧下降时，直流控制将自动降低直流电流整定值以避免低压大电流的不稳定工况或故障的发展。
而且，根据不同的故障工况，直流保护启动不同的直流自动顺序控制程序，某些保护首先是告警，如果故障进一步发展，则启动保护停运程序。
直流系统保护停运的动作，首先是通过换流器触发脉冲的紧急移相或投旁通对后紧急移相，使直流线路迅速去能，然后闭锁触发脉冲并断开所联的交流滤波器和并联电容器，或进一步断开其它的交、直流场设备，如果需要与交流系统隔离，则进一步跳开交流断路器。
电力系统继电保护原理 第十二章 高压直流输电系统的保护
• 低电压保护属于后备保护，在两站失去通信的 情况下仍能正常工作。
• 纵联差动保护的判据为
| I dL I dL.oth |
• 式中：IdL 为直流线路电流；I dL.oth 为对站直流线路电流。
• 纵联差动保护比较来自整流站和逆变站的直流电流，如 果两站电流差值超过了设定值，保护动作。
– （1）极母线设备的闪络或接地故障。 • 极母线设备包括平波电抗器、直流滤波器等。
– （2）极母线直流过电压、过电流以及持续的直流欠压。 – （3）中性母线开路或接地故障。 – （4）站内接地网过流。 – （5）接地极引线开路或对地故障、接地极引线过负荷。 – （6）直流滤波器过流、过负荷、失谐，高压电容器不平衡以及有源部分
• 在研究保护策略时，除交直流模型外，必须结合相应的控 制系统。
第二节 直流输电系统保护原理与配置
一、直流线路故障过程
直流架空线路发生故障时，从故障电流的特征而论， 短路故障的过程可以分为初始行波、暂态和稳态三个阶段。 1、初始行波阶段
- 与交流输电线路故障时的波过程相似，直流输电线故障后，沿线路的 电场和磁场所储存的能量相互转化形成故障电流行波和相应的电压行 波。
• 横联差动电流保护属于后备保护，只适用于单极金属 回线方式。
三、直流系统保护的配置
（一） 直流系统保护设计原则
- （1）满足可靠性、灵敏性、选择性、速动性的基本要求。 - （2）在直流系统各种运行方式下，对全部运行设备都能提供完全
的保护。能检测到设备的故障和异常情况，并从系统中切除影响运行 的故障设备。 - （3）保护系统应至少双重化配置，每一保护区域具备充分冗余度。保 证保护不误动或拒动，如有可能，后备保护应尽可能使用不同的测量 原理。 - （4）相邻保护区应有重叠，保证无保护死区。采用分区保护、保护区 搭接的方式。 - (5）各保护之间配合协调，并能正确反映故障区域，保护动作尽量避 免双极停运。 - （6）与直流控制系统能密切配合，控制系统故障不引起保护跳闸。
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。
柔性直流输电基本控制原理
暂态稳定性分析是评估柔性直流输电系统在故障或其他大的扰动情况下的性能的重要手段。通过模拟 系统在各种故障情况下的响应，可以了解系统的暂态行为和稳定性，为控制策略的制定提供依据。
运行稳定性分析
总结词
运行稳定性分析是研究系统在正常运行 条件下的动态性能，通过仿真和实验等 方法，分析系统的运行稳定性和控制性 能。
促进可再生能源的接入
柔性直流输电能够更好地接入可再生能源，有助于实现能源 的可持续发展。
02
柔性直流输电系统概述
柔性直流输电系统的基本结构
换流阀
换流阀是柔性直流输电系统的核心部件，负责 实现直流电的转换和传输从一端传 输到另一端。
滤波器
滤波器用于滤除谐波和噪声，保证传输电能的 纯净。
柔性直流输电基本控制原理
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目 录
• 引言 • 柔性直流输电系统概述 • 柔性直流输电系统的控制策略 • 柔性直流输电系统的稳定性分析 • 柔性直流输电系统的保护与控制
一体化 • 柔性直流输电系统的应用与发展
趋势
01 引言
背景介绍
传统直流输电的局限性
传统直流输电在电压源换流器（VSC） 控制策略上存在局限，难以满足现代 电力系统的需求。
3
保护和控制设备之间的通信应具有高可靠性和实 时性，以确保快速响应和准确控制。
保护与控制一体化的优点与挑战
优点
保护和控制一体化可以提高系统的快速响应 能力和稳定性，减少故障对系统的影响，降 低维护成本和停机时间。
挑战
保护和控制一体化需要解决多种技术难题， 如传感器精度、数据处理速度、通信可靠性 和实时性等，同时也需要加强相关标准和规 范的建设和完善。
柔性直流输电系统的未来展望
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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浅析直流输电控制保护系统
时候 ， 线电压从负到正 ， 经过零点时脉冲会触发桥阀， 使得 阀两端的 电压均变为正电压 ， 完成阀开通的动作 。六个脉 冲发生器能够各 自 独 立 的完 成 对位 于 单桥 换 流器 中六 个桥 阀 的触 发 ， 使 得交 流 正 弦波 刚 好 能够 经 过第 一个 周 期 ，在 线 电压行 进 到 下一 个 零 点 的 时候 ， 交 流 弦 电源 开 始 触发 第二 个 周期 ， 但是 在 工 程 上所 应 用 的 多 为十 二 脉 的双 桥换 流 器 ， 因 为十 二 脉双 桥 换 流器 能 够 产生 更 小 脉波 的直 流输
电 电压 。
２直 流输 电控 制保 护 层 直流 输 电 系统 的控 制 根 据层 级 的不 同可 以分 为三 个 层 面 ， 即现 场控制层、 过程控制层 、 运行人员控制层 。 ２ ． １现 场控 制层 现场控制层使得交直流主设备能够在就地进行控制 ，通过硬 线 将 交 直 流 主 设 备 与较 近距 离 的设 备 接 口进 行 连 接 ，通 过 现 场 总 线 将 交 直 流 主 设 备 与较 远 距 离 的 设 备 接 口进 行 连 接 。通 过 分 布 式 的Ｉ ／ ０控 制 单 元 实 现 现 场 控 制 ， 包 括 高 压 装 置 的联 锁 、 输 出控 制命 令、 控 制命 令 的 监控 ， Ｓ Ｅ Ｒ事 件 的产 生 、 自诊 断 、 二 进 制 模 拟 量 的 预 处理等功能 。 通 过 现 场 控 制层 面能 够 实 现控 制系 统 的分 层 式 、 分 布 式 ，来 自调 度 中心 的 控 制 命 令 经 由 高 速 Ｌ Ａ Ｎ 和 现 场 总 线 进 行 传 达， 监控系统 的实时数据在逐层反馈 ， 保 证主系统 、 从 系 统 的 循 环 数 据传 输 过 程 田 。 ２ ． ２过 程控 制 层 过 程 控 制层 包 括 交 流／ 直流 站 控 制 系 统 和极 控 系 统 ，是 直 流 输 电 控制 系统 的 核 心组 成 。交 流／ 直 流 站 控制 系统 的任 务是 顺 序 控 制 交流场和换流站直流系统 ， 为了避免系统故障和系统维护导致 的直 流输电系统不可用 ， 所以直流， 交流站控制多采用冗余结构 ， 因其具 有 双重 化 配 置 ， 能够 包 含各 个 层 面 的 系统 。极 控 系 统在 运 行 人员 下 达命 令 后 ， 发 出稳 定 、 有效 、 正 确 的功 率 定值 ， 执行 与 双 极 、 换 流 器相 关 的所 有 功 能 ， 为阀 和换 流 器 提供 全 部 控 制功 能 。而极 控 系 统包 括 三方面 ， 即换流器控制（ 也称阀控 系统 ） 、 极控制 、 双极控制 ， 其 中双 极 控制 能 够 实现 与 双极 运行 相关 的 所有 控 制 功 能 ， 在 接 收到 运 行人 员 的命 令 以后 ， 通过 给 极控 制 层 传送 相 应 的 电 流 、 极 功 率 参 考值 ， 实 现 两极 之 间 的 功能 协调 ， 包 括 电流平 衡 控 制 、 功 率传 输 方 向控 制 、 稳 定控制 、 极 间电流转移 、 运行人员功率参考值设定等功能［ ３ １ 。 极控制能够实现与极相关 的功能空中， 接收的命令来 自于双极 控制层 ， 然后 产 生换 流 器 闭环 控 制 的 直流 电 压 、 电流、 熄 弧 角 控 制 参 考值 ， 最 后 完成 极 电流 协 调 、 换流 器 协 调 、 分 接 头控 制 、 极 解 锁 闭锁 、 空 载 加压 、 故 障 恢复 等 功 能 。 阀控 系统 由漏水 检 测 、 避雷检测 、 光接 收发射 、 电源及接 口、 反 向恢复保护控制单元等硬件组成 ， 包括触发
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直流输电控制保护系统功能介绍一、直流输电基本概念二、直流保护功能的配置及说明一、直流输电基本概念1、直流输电类型•常规两端直流输电背靠背直流输电系统1、直流输电类型1、直流输电类型多端直流输电系统2、换流站主设备•换流的主要设备——换流器（四重阀）2、换流站主设备•换流的主要设备——换流器（双重阀）2、换流站主设备•换流的主要设备——换流变2、换流站主设备•换流变伸入阀厅的换流变套管2、换流站主设备•三广直流惠州站单相双绕组换流变2、换流站主设备•平波电抗器•直流滤波器交流滤波器3、±500kV直流输电直流运行方式常规直流共有5种运行方式：•双极大地回线运行方式•单极大地回线运行方式（极I、极II）•单极金属回线运行方式（极I、极II）常用功率控制方式有3种：•双极功率控制•单极功率控制•单极电流控制4、±500kV直流输电直流部分主接线图5、±500kV直流输电交流场主接线图6、±800kV直流输电主接线图复龙换流站侧奉贤换流站侧复奉直流极线路复奉直流极线路接地极7、简单的控制概念•整流站控制直流系统的电流。
•逆变站控制直流系统的电压。
•通常，每极直流输送功率定义为整流侧功率。
二、直流保护功能的配置及说明直流保护配置目前国网系统运行直流输电系统保护配置情况：•三取二。
•使用切换逻辑。
•完全双重化配置。
保护三取二逻辑保护切换逻辑保护完全双重化配置换流站所包含保护•直流保护（换流变阀侧绕组之间的区域，除直流滤波器）•换流变压器保护•直流滤波器保护•交流滤波器保护•交流滤波器母线保护•断路器保护•交流线路保护•母线保护换流站内保护的分区换流阀区直流线路区金属回线区接地极线区双极中性母线连接区直流滤波器区极中性母线区极高压母线区换流变区保护的配置原则测量的典型配置直流滤波器UacIDPIDNCUDNUDLIDLIDNEIDLIDME IDGNDIANE IDEL1IDEL2NBS NBGSMRTBGRTS直流滤波器UDN IDNENBS极1极2UDLIVYIVDY Y Y DUacIDPIDNCIVYIVDY Y Y D保护的配置原则要求：•配置要求：不存在死区，不存在未被保护的故障情况（全面性）。
•装置要求：具有高度的可靠性、安全性。
应防止保护装置本身的故障或为了对其维护而引起的系统停运，或使系统失去保护。
保护的配置原则按保护所针对的情况，配置的保护分为以下几类：1.第一类：针对故障的保护，如阀短路保护、极母线保护。
2.第二类：针对过应力的保护，如过压、过载。
3.第三类：针对器件损坏的保护，如电容器不平衡保护、转换开关保护。
4.第四类：其它，如功率振荡等。
保护的分区配置•换流阀区(CONVPR)。
•极高压母线区(POLEPR)。
•极中性母线区(POLEPR)。
•直流滤波器区(POLEPR)。
•直流线路区(LINEPR)。
•双极中性母线区(BIPOLEPR)。
•接地极线区(BIPOLEPR)。
•金属回线区(LINEPR) 。
和网省调密切相关的一个功能----最后断路器跳闸功能•配置原则：逆变侧交流出线不多于两回，且都接入同一个对端交流站，需配置最后断路器跳闸功能。
•主要目的：在对端交流站跳开交流出线时，防止换流站内产生过电压，需要立即停运直流。
•运行规定：对端交流站内最后断路器跳闸装置与换流站内接受装置一一对应，仅当本端作为逆变侧运行时投入最后断路器跳闸功能。
可以短时退出一套进行缺陷处理，当两套均退出运行时，直流需陪停。
换流站交流出线重合闸运行规定•运行规定：当换流站有两回及以上交流线路运行时，可投入线路重合闸；若出现单回交流线路运行时，重合闸应停用。
•主要目的：防止交流缺相运行，对换流器产生过应力。
保护的原理•换流阀区换流阀区域主要故障•换流阀短路、换流器接地短路•丢失触发脉冲•换相失败•过电压针对过电压的保护保护原理：•Udi0>Ui0_set•Udi0/F>Udi0_set*与系统的绝缘配合针对阀区短路故障的保护阀短路保护:IacY –max(IDP,IDNC)>△IacD –max(IDP,IDNC)>△过流保护:IacY > IacY_setIacD > IacD_set换流器差动保护原理：｜IDP -IDNC｜> Icd_set针对阀区短路故障的保护SHORT CIRCUIT CURRENT PATHDC CURRENT PATHIVY135UDL462IVD135462IDNEUDN换流阀整流波形600650700750800 0PR_TFR LingBao PR 20031221 10;12;26_395000.CFGID;IVY330;L1IVY330;L2IVY330;L3 780800820840860880900920940960 1000120014001600180020002200240026002800阀短路波形图19001950200020502100-2-1.5-1-0.500.511.52x 104PR_TFR LingBao PR 20031221 10;12;26_395000.CFGID;IVY 330;L1IVY 330;L2IVY 330;L3针对换相失败、丢失脉冲的保护换相失败保护:max(IDP,IDNC) -IacY>Iycfp _setmax(IDP,IDNC) -IacD>Iycfp _set导致换相失败的原因：•逆变侧换相电压下降•逆变侧交流系统不对称故障•暂态过程或谐波引起换相电压畸变•脉冲丢失针对换相失败、丢失脉冲的保护264531264531IVYIVDIDNEIDLUDLUDNNORMAL DC CURRENT PATHCURRENT PATH AT A COMMUTATION FAILURE**** THE COMMUTATION FROM VALVE 1 TO 3 FAILS** AT THE NEXT FIRING OF VALVE 4 THE COOMUTATION FAILURE IS FULLY DEVELOPED换相失败波形图800900100011001200130014001500160017001800-1000-50050010001500TFR GS_S1P1PPRA1 PR_TFR 20040804 16;30;11_492000.CFGIVD330;L1IVD330;L2IVD330;L3ID33050Hz保护50Hz 保护:IDNC (50Hz)>Id50 _set120014001600180020002200240026002800-100100200300400500600P R _T F R L i n g B a o P R 20031112 20;05;19_577000.C F GID ;100Hz保护100Hz 保护:IDNC (100Hz)>Id100 _set80010001200140016001800200022002400260028002004006008001000120014001600P R _T F R L i n g B a o P R 20031112 20;39;25_395000.C F GID ;极母线、中性母线区域保护极母线区、中性母线区的主要故障•接地短路•过电压•低电压极母线故障相关保护过电压：｜Vd｜> Vd_set｜Vd -Vdn｜> V_set接地故障：极高压母线差动保护｜IDP –IDL –If1T1 –If2T1｜>Ihbd _set直流低电压保护：｜Vd｜< Vd_set极母线区域故障波形500600700800900100011001200130014001500-600-400-2000200U D ;500600700800900100011001200130014001500-10000100020003000I D Y C ;500600700800900100011001200130014001500-2000-1000010002000I D Y L ;500600700800900100011001200130014001500-400-2000200400I F 1Y ;500600700800900100011001200130014001500-2000200400TFR G S_S1P2PPRA1 PR_TFR 20040526 18;56;11_322000.CFGI F 2Y ;05010015020025030035040045050050TFR GS _S 1P 2P P R A 1 P O LE _T FR 20040526 18;56;11_322000.CFGI D IF_PB US ;P B D P_RE S;。