高压直流线路保护配置及其优化研究
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高压直流输电线路的优化与控制高压直流 (High-voltage direct current, HVDC) 输电线路在现代电力系统中起着至关重要的作用。
它以其高效、稳定、远距离输电等优势,成为电力输电的重要技术手段。
而对于高压直流输电线路的优化与控制,不仅仅关乎线路自身的安全稳定运行,也涉及到整个电力系统的稳定性和可靠性。
本文将论述高压直流输电线路的一些优化控制方法和技术。
第一部分:高压直流输电线路的优势与挑战高压直流输电线路相对于传统的交流输电线路,具有以下优势。
首先,高压直流输电线路的传输损耗小,输电效率高。
由于直流线路不会产生交流线路中的电流失真和电压降低,因此输电效率更高。
其次,高压直流线路的电压稳定性好,在远距离输电时减少了电流的消耗,并且能够减小输电线路的电阻和电容损耗。
最后,高压直流输电线路还具有提高输电容量和可靠性的优势,能够实现跨越海洋、高山和大河等特殊地形的输电。
然而,高压直流输电线路也面临一些挑战。
首先,高压直流输电线路的建设和运行成本相对较高,需要大量的投资。
其次,高压直流输电线路的技术要求较高,需要精确的控制和保护系统,以确保线路的安全稳定运行。
最后,高压直流输电线路的技术标准和规范还有待进一步完善和统一。
第二部分:高压直流输电线路的优化方法为了提高高压直流输电线路的性能和可靠性,需要进行线路的优化设计。
以下是一些常见的高压直流输电线路的优化方法。
1. 输电线路的参数设计优化:通过对线路的电流、电压、功率等参数进行优化设计,可以提高线路的传输能力和稳定性。
例如,可以通过合理设计线路的电压等级、导体截面积等参数,实现线路的最佳匹配。
2. 输电线路的电磁兼容性优化:高压直流输电线路会产生较强的电磁辐射和电磁干扰,可能对周围的电子设备和通信系统造成影响。
因此,对于高压直流输电线路的电磁兼容性进行优化设计,可以减少电磁辐射和干扰,提高线路的可靠性。
3. 输电线路的绝缘优化:高压直流输电线路在设计中需要考虑绝缘的可靠性和寿命。
特高压直流输电线路电压突变量保护优化摘要:特高压直流输电线路保护一般都配置行波保护、电压突变量保护作为主保护,线路低电压保护、线路纵差保护作为后备保护。
近几年来,特高压直流输电工程的直流输电线路长度不断创造新的记录,例如吉泉±1100kV特高压直流输电工程的直流线路长度已超出3000km。
直流输电线路越长,两极直流输电线路之间的耦合越紧密。
文中基于分布参数模型分析了特高压直流输电线路长度对电压突变量保护的影响,并根据分析结果提出了电压突变量保护优化策略。
仿真计算结果验证了优化后的电压突变量保护的可靠性。
关键词:电压突变量保护;共模分量;差模分量;传输速率;时间差;时间定值;极性1特高压直流线路保护原理1.1行波保护由于电流调节器对电流的快速调节,直流线路故障瞬间的过冲电流和故障稳态电流相比较交流线路故障时都要小很多(一般短路电流的峰值仅为正常额定电流值的2倍),这样就很难根据正常与故障时的稳态电流值来判别故障,于是借助电压变化量或电流的暂态分量来甄别故障,即行波暂态量保护[1]。
目前,国内外研究人员提出了许多原理和实施方式的行波保护。
现有特高压直流工程行波保护应用最多的是SIEMENS和ABB公司的方案。
SIEMENS方案故障检测采用的是反行波突变量的积分,启动判据采用的是电压微分。
其在常规高压直流线路的配置采用3取2原则,而在特高压直流线路中采用冗余配置,可消除因保护装置故障引起的停运,但同时也存在保护原理不互补的缺点。
ABB公司的行波保护方案采用极模波(polemodewave)来检测故障、用地模波(groundmodewave)来选择故障极的[2]。
上述两种方案都存在着理论不够严密、耐过渡电阻能力有限、对采样频率要求过高等问题。
为了解决存在于行波保护中的问题,学者们做了许多工作,主要包括两个方面:一类是将小波变换、数学形态学等信号处理方法引入到行波保护中;另一类则是基于直流线路的故障暂态特征,从不同角度实现对直流线路故障的识别,如直流线路的单端暂态保护、双端暂态保护、自适应行波保护等。
高压直流输电系统的控制与优化设计高压直流输电系统是一种电力传输方式,在将交流电转化为直流电后,通过高压输电线路将电能传输至远距离的地方。
与交流输电系统相比,高压直流输电具有能耗低、线路损耗小、传输距离远等优点。
高压直流输电系统的控制与优化设计,是构建高效、稳定的电力输电系统的重要一环。
控制策略高压直流输电系统的控制策略包括两个方面:稳定控制和瞬态控制。
稳定控制是指在长期运行过程中,保证输电系统的电压、电流、功率等参数的稳定运行。
瞬态控制则是指在系统出现短时间内的突发事件时,通过配置系统的保护、控制等装置,使系统能够快速地恢复到正常运行状态。
控制策略的应用可以提高高压直流输电系统的可靠性和稳定性。
优化设计优化设计是高压直流输电系统关键性能指标优化的过程,它是在满足输电系统的基本要求和技术要求的前提下,通过合理的设计方法和手段,提高输电系统的经济性、适应性、可靠性和环保性。
其中,经济性是优化设计的首要目标,主要体现在设计方案的选择、输电线路的选择、设备的选择等方面。
设计方案的选择高压直流输电系统设计方案的选择需要综合考虑多个因素,如系统容量、输电距离、负载情况、原材料成本、运行和维护费用等因素。
根据实际情况选择合适的设计方案,可以确保系统的经济性和适应性。
同时,在设计方案的选择中,需注意平衡系统的稳定性和经济性,确保系统设计的安全性和可靠性。
输电线路的选择在高压直流输电系统的设计中,输电线路的选择是非常重要的。
输电线路的选择需要综合考虑多个因素,如输电距离、负载情况、地形条件、气候条件等因素。
根据实际情况选择合适的输电线路,可以确保系统的经济性和可靠性。
设备的选择高压直流输电系统设备的选择是设计的关键环节,需要综合考虑系统的经济性和可靠性,选择合适的设备。
设备的选择需要考虑多个因素,如设备的技术性能、性价比、生产厂家等。
在设备的选择过程中,需注意产品的品质和质量保证,确保设备的正常运行和稳定性。
总结高压直流输电系统的控制与优化设计是构建高效、稳定的电力输电系统的重要一环。
高压直流输电线路继电保护技术探究随着经济的快速发展和城市化进程的加速推进,对电力能源的需求日益增长,而传统的交流输电技术已经无法满足日益增长的能源需求。
高压直流输电技术成为了当前电力系统中的重要技术之一。
高压直流输电线路系统会受到各种外部因素的影响,极端工况下甚至会对系统造成严重影响。
如何对高压直流输电线路进行有效的继电保护成为了当前的研究热点之一。
一、高压直流输电线路的特点1. 高压直流输电线路的长距离输电能力强:相较于交流输电线路,高压直流输电线路能够实现长距离的输电。
这也意味着一旦发生故障,对继电保护提出了更高的要求。
2. 高压直流输电线路的特殊性:高压直流输电线路与传统的交流输电线路有很大的不同,如直流电压水平高、系统稳定性差等特点,这些都会影响继电保护的选择和设计。
3. 对线路和设备的要求高:高压直流输电线路要求输电线路和设备具有更高的抗干扰能力和更好的可靠性,以保证系统的安全稳定运行。
二、继电保护技术的现状为了保障高压直流输电线路的安全稳定运行,继电保护技术发展至关重要。
目前,对于高压直流输电线路继电保护技术存在以下几个方面的研究:1. 灵敏度高的保护技术:高压直流输电线路系统对于故障的容忍度较低,所以需要继电保护技术具有更高的灵敏度,能够及时准确地对线路故障进行判断和处理。
2. 多功能一体化保护设备:为了提高保护设备的功能和效率,目前很多研究都致力于研发多功能一体化保护设备,能够实现对多种故障的保护和监测功能。
3. 信息化保护技术:随着信息技术的快速发展,信息化保护技术成为了当前的研究热点之一。
信息化保护技术不仅可以提高监测的准确性和可靠性,还可以实现对线路状态的实时监测和远程操作。
在当前对于高压直流输电线路继电保护技术的研究过程中,也面临着一些挑战:1. 信号处理的复杂性:高压直流输电线路的特殊性使得继电保护系统需要处理大量的复杂信号,这对于保护设备的性能要求较高。
2. 设备的可靠性要求高:高压直流输电线路继电保护设备的可靠性要求较高,因为一旦保护设备发生故障,可能会对系统造成严重影响。
高压直流输电系统控制保护配置方案研究及谐波影响分析摘要:高压直流输电系统因为具有多方面的优点,可以有效的节省资源,所以在我国有非常广泛的应用。
直流输送容量在我国的实际比例相对较高,并且形成了比较大型的系统。
但是从现阶段其实际发展情况来讲,还存在多方面的问题,要想使其实际效果有效提升,就必须解决相关问题。
本文就有关内容进行了综合性的阐述与分析。
本文首先介绍了高压直流输电系统的有关内容,并分析了高压直流输电系统控制保护配制方案,最后对多个换流站交流侧谐波交互影响展开了分析,希望通过本文的研究,可以提升高压直流输电系统控制保护工作的实际效果。
关键词:高压直流输电系统;保护配置方案;谐波交互影响前言:高压直流输电具有输送容量大、功率可以进行控制、实际位置远等特点,所以在输电系统中的使用非常广泛。
而从我国的实际情况来讲,因为这一技术的覆盖面积比较广,所以如果在其出现问题之后所造成的影响会比较大。
但是从现阶段所掌握的技术手段情况来讲,要想保证完全没有缺陷比较困难,需要通过更加有效的措施对其进行更深入的研究。
而且在多馈入直流输电系统的不同直流线路之间因为电气距离比较近,所以非常容易出现交互影响的情况,对其实际安全运行效果造成了比较严重的影响。
一、高压直流输电系统的概述高压直流电指的是借助稳定的直流电所拥有的无感抗与容抗不能发挥效果等特点,进行较大功率、远距离的直流电输电,在输电的全过程都是直流电。
这一技术实际应用的过程中主要是通过架空线等进行远距离运输,经常被用于独立电力系统间连接。
这一技术在实际应用的过程中可以实现不同系统之间的非同期联网运行,还能够实现不同频率电力系统的联网。
通过直流系统的功率调制可以有效的使其阻尼提升,减少低频振荡,并且可以有效的提高并列运行的交流输电线的输电能力。
其主要存在的问题是直流输电线路很难引出分支,并且大多数只能使用在端对端输电方面。
因为这一技术在远距离输电方面具有非常多的优点,所以在我国有非常广泛的实际应用。
电气工程中的高压直流输电线路设计与优化电气工程领域中,高压直流输电线路设计与优化是一个关键的研究领域。
随着能源需求的不断增长以及传统交流输电系统的限制,高压直流输电线路的重要性日益突出。
在这篇文章中,将探讨高压直流输电线路设计与优化的相关议题,包括其背景、优势、技术挑战以及最新的发展趋势。
一、背景随着全球能源需求的快速增长,传统的交流输电系统面临着一系列的限制和挑战。
交流输电线路在长距离传输和控制能力方面存在一定的不足,而高压直流输电线路则可以克服这些问题。
高压直流输电线路通过将电流转换为直流,可以实现长距离传输、降低电能损耗、提高输电效率,并且可以更好地适应复杂的地理环境。
二、优势与传统的交流输电相比,高压直流输电线路具有许多明显的优势。
首先,高压直流输电线路具有较低的电能损耗,因为直流不会出现交流输电中的电流谐波问题。
其次,由于直流电流不受电容和电感的限制,高压直流输电线路可以在长距离传输时减少电压降和电流损耗。
此外,高压直流输电线路还具有更好的控制性能和较低的电压波动。
三、技术挑战然而,高压直流输电线路的设计与优化也面临着一些技术挑战。
首先是电力转换技术,这涉及到将交流电转换为直流电以及将直流电转换为交流电。
高压直流输电线路需要使用换流器进行电能的转换,而换流器的设计和制造是一个复杂且关键的技术问题。
其次是线路参数的确定,包括电压等级、输电线路长度、电缆材料等。
这些参数的选择需要考虑到电力系统的稳定性、经济性和环境因素。
四、设计与优化方法为了实现高效的高压直流输电线路设计与优化,研究人员提出了许多方法和技术。
一种常用的方法是基于数学模型的优化算法,例如遗传算法、粒子群算法等。
这些算法可以在考虑多个优化目标的情况下,自动搜索最佳的输电线路参数组合。
另一种方法是基于仿真模拟的线路设计与优化,通过模拟不同参数下的电力传输特性,选择最佳的参数组合。
五、最新发展趋势随着科技的不断进步,高压直流输电线路设计与优化也不断取得新的进展。
高压直流输电系统的输电线路优化设计随着经济的发展和人口的增长,对电力的需求越来越大。
传统的交流输电系统存在能量损耗、线路容量有限等问题,因此,高压直流输电系统成为了解决这些问题的有效选择之一。
在高压直流输电系统中,输电线路的优化设计是至关重要的,它直接影响着系统的输电效率和安全稳定性。
本文将就高压直流输电系统的输电线路优化设计展开探讨。
一、高压直流输电的优势1.1 降低输电功耗高压直流输电系统在输电过程中减少了电流的损耗,从而降低了输电功耗。
相比之下,交流输电系统存在交流电阻、交流电感等因素,使得输电功耗较高。
高压直流输电系统利用变流器将交流电转换为直流电并输送,在电力传输过程中能量损耗更小。
1.2 提高输电距离由于高压直流输电系统在传输过程中能量损耗较小,因此能够有效地延长输电距离。
相比之下,交流输电系统在长距离传输过程中由于能量损耗较大,需要增加变电站来提供电能补充,增加了系统的复杂性和成本。
1.3 提高输电容量高压直流输电系统能够提供更大的输电容量,使得大功率输电变得更加可行。
这主要得益于直流电的特性,直流电在输送过程中不存在频率限制,能够进行无损耗的远距离传输,从而提高了输电容量的上限。
二、高压直流输电线路的优化设计2.1 输电线路的选址高压直流输电线路的选址是优化设计的首要环节。
在选址过程中,需要考虑地质条件、地形地貌以及社会环境等综合因素。
需要选择地形平坦、土质稳定的地区,以减少建设和维护成本。
同时,还需要考虑到周围居民和环境保护的因素,选择对人类和自然环境影响较小的区域。
2.2 输电线路的材料选择输电线路的优化设计还包括对材料的选择。
高压直流输电线路需要选用具有较好导电性能和抗电气损耗能力的材料。
常见的材料有铝合金和铜合金,其导电性能较好,能够减少能量损耗。
2.3 输电线路的绝缘设计绝缘设计是高压直流输电线路优化设计中一个重要的环节。
绝缘设计的好坏直接关系到输电线路的安全可靠性。
在绝缘设计中,需要选用符合国际标准的绝缘材料,并合理布置绝缘子,以保证线路在各种恶劣天气条件下都能正常运行。
高压直流输电线路继电保护技术探究随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,对电力的需求越来越大。
为了满足这种需求,高压直流输电技术应运而生,并成为我国电力网的重要组成部分。
高压直流输电线路因其输电能力大、线路损耗小等优势,已成为电力系统中不可或缺的一部分。
高压直流输电线路的保护技术一直是一个比较复杂的问题,其重要性不言而喻。
高压直流输电线路具有很高的输电能力,可以实现大容量的远距离输电。
由于高压直流输电线路的特殊性,需要采用相应的继电保护技术来确保线路的安全和可靠运行。
继电保护技术在高压直流输电线路中具有至关重要的作用,它可以监测、检测、诊断和保护设备及线路,一旦发生故障可以迅速地切除故障部分,保护设备和线路的安全运行。
针对高压直流输电线路继电保护技术的探究,我们首先要了解高压直流输电线路的特点。
高压直流输电线路工作在直流极性约束下,线路本身比交流线路简单得多,但也面临着直流特有的技术难题。
由于直流线路上没有自然的零交流电压零点,因此需要采用电压换流变换器来实现双向功率传输。
直流线路上的故障特性与交流线路也存在很大不同,需要采用适合直流输电线路的继电保护技术。
基于以上特点,高压直流输电线路的继电保护技术需要满足以下几个方面的需求:首先是快速响应能力。
由于高压直流输电线路的特殊性,一旦发生故障,故障电流会非常大,甚至可能引发线路设备的损坏。
继电保护装置需要具备快速响应的能力,能够在极短的时间内切除故障,保护线路和设备的安全运行。
其次是抗干扰能力。
由于高压直流输电线路的复杂环境和高压电场干扰,继电保护装置需要具备较强的抗干扰能力,确保其正常工作和准确判断故障。
第三是高可靠性和高精度。
高压直流输电线路是电力系统的重要组成部分,其继电保护技术需要具备高可靠性和高精度,能够准确地判断和处理各种故障情况,保证线路的安全运行。
第四是智能化和远程通信能力。
随着电力系统的智能化发展,高压直流输电线路的继电保护装置需要具备较强的智能化和远程通信能力,能够实现自动故障切除和数据传输,提高线路的运行效率和可靠性。
高压直流输电线路保护的探讨摘要:作为可再生的一次能源,电力清洁无污染已成为社会能源的主动脉,电力的快速输送和高效保护工作对于保证社会正常生产生活工作来说至关重要。
高压直流输电线路保护的作用是为了迅速准确的检测到各种可能发生的故障,并采取相应的措施,消除和隔离故障,尽量保持整个电网的稳定运行。
本文就高压直流输电线路的相关保护工作进行了一定的探讨。
关键词:高压直流偷电;线路故障;线路保高压直流输电系统十分复杂、装备技术水平要求高,且当时世界没有工程先例。
但随着电力输送规模和距离的日益增加,以及对提高电力输送效率,建设可靠、高效、环保电网的要求,需要研发更为先进的特高压直流输电装备,对于提升电力的大规模远距离输送能力和我国电网技术水平,都具有重要的意义。
高压直流输电(HVDC)以其输电容量大、技术成熟在我国的大电网互联和长距离输电中占据越来越重要的地位,如何提高直流线路运行的安全性和可靠性已成为迫切需要解决的问题。
本文对直流线路保护配置原则以及具体配置进行了介绍,重点讲述了配置每个保护的目的及其保护原理的特性分析,更进一步的,对直流线路保护与交流线路保护的不同进行分析总结。
1 高压直流输电线路故障直流线路故障一般是以遭受雷击、污秽或树枝等环境因素所造成线路绝缘水平降低而产生的对地闪络为主。
直流线路对地短路瞬问,从整流侧检测到直流电压下降和直流电流上升,从逆变侧检测到直流电压和直流电流均下降。
1.1雷击直流输电线路,两个极的电压极性是相反的。
根据异性相吸、同性相斥的原则,电云容易向不同极性的直流极线放电。
一般直流线路遭受雷击时问很短,电击使直流电压瞬时升高后下降。
如果瞬时的电压上升使直流线路某处绝缘不能承受,将发生直流线路对地闪络放电的现象。
1.2对地闪络当直流线路杆塔的绝缘受污秽、树枝、雾雪等环境的影响变坏时,也会发生对地闪络。
直流线路发生对地闪络,如果不采取措施切除直流电流源,则熄弧是非常困难的。
电压突然变化(如接地故障)将造成线路突然放电,因此对输电系统将产生涌流。
高压直流输电系统的设计与优化随着电力需求的不断增长和电力传输的远距离需求增多,高压直流输电系统逐渐成为现代电力系统的重要组成部分。
设计和优化高压直流输电系统是确保电力传输安全、高效的关键步骤。
本文将从输电系统设计的基本原理、优化方法和技术应用等方面进行探讨。
首先,设计高压直流输电系统需要考虑的关键原理是功率传输和电流控制。
高压直流输电系统通过将交流电转换为直流电,使得电力能够以更高的电压和较低的电流进行传输,从而减少输电过程中的电阻损耗。
为了实现这一目标,设计中需要在两端设置换流站,使用变流器将交流电转换为直流电,并通过变压器提高电压水平。
此外,直流电压的控制也是非常重要的,可以通过改变换流器的工作模式和控制参数来实现。
其次,针对高压直流输电系统的优化,可以从输电线路和换流站两个方面进行考虑。
输电线路的优化包括选择合适的导线材料、减少电阻损耗、降低电感和电容等。
采用高导电率的材料、优化线路形状和结构、增大导线截面等措施可以有效地降低线路的电阻损耗和电感。
此外,还可以采用串联电感和并联电容等方式来降低线路的总电感和总电容,提高系统的响应速度。
换流站的优化主要包括选择合适的换流器类型和提高系统的稳定性。
目前常用的换流器类型有线电压换流器和换流阀换流器。
线电压换流器可以实现多级输出电压,适用于大容量的输电系统;而换流阀换流器则适用于小容量的输电系统,能够提供较高的换流效率。
在系统的稳定性方面,可以通过合理选择换流站的数量和位置,控制换流器的工作模式和参数,以及采用适当的补偿措施来提高系统的稳定性和可靠性。
此外,高压直流输电系统还可以应用一些先进的技术来提高其性能和效率。
例如,采用智能化的监控和控制系统可以实现对系统运行状态的实时监测和调节,减少人工干预和操作错误,提高系统的自动化程度。
同时,利用先进的故障检测和故障定位技术可以快速准确地判断系统故障的位置和原因,实施修复和恢复措施,缩短系统的停电时间和影响范围。
文章编号:1674-0629(2008)04-0101-03 中图分类号:TM721 文献标志码:B 高压直流线路保护配置及其优化研究曹继丰1,2,王钢2,张海凤1(1. 中国南方电网超高压输电公司安宁局,昆明 650000;2. 华南理工大学电力学院,广州 510641)Study on Line Protection Configuration and Optimization of HVDC LineCAO Ji-feng1,2, WANG Gang2, ZHANG Hai-feng1(1. Anning Bureau, CSG EHV Transmission Company, Kunmng 650000, China;2. College of Electrical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China)Abstract: Common configuration schemes of DC line protection scheme are introduced. Protection schemes of three DC projects in our country are analyzed. Travelling wave protection in Tian-Guang HVDC system frequently mis-acted soon after put into operation. After a revision on action conditions, mis-action and refusion no longer occurred therefore. Suggestions for HVDC line protection scheme and optimization are proposed.Key words: HVDC; fault; line protection; optimization摘要:介绍了高压直流线路保护常见配置,分析了国内三大直流保护配置。
天广直流投运初期行波保护动作频繁,经修改动作条件后,没有再发生误动和拒动。
并提出了目前直流线路保护优化的建议。
关键词:高压直流;故障;线路保护;优化截至2007年底,我国已有舟山工程、胜泗工程、葛南直流、天广直流、高肇直流、龙政直流、江城直流、灵宝背靠背工程、三沪直流、兴安直流等10个高压直流输电工程相继建成。
当直流线路发生故障时线路保护如何能快速准确地动作,使故障迅速被排除,及时恢复直流系统的运行,是提高直流系统的可利用率的关键。
1 直流线路保护配置高压直流线路保护应能检测到线路的任何一点上可能产生的各种故障,并能有效地清除故障。
每极都应装设多重快速保护。
此外,还要装设一些保护来检测快速保护检测不到的持续性故障,如直流线路高阻接地故障[1−2]。
1.1 直流线路瞬时故障保护配置要求对于直流线路绝缘子瞬时性闪络,如果能将直流短路电流降到零(通常在20 ms左右直流电流即可被降到零),那么经过一段去游离时间后,弧道绝缘可能充分恢复,于是直流线路可以重新带电运行[3],自动执行这种操作的保护顺序称为直流线路故障再启动。
如果所选全压再启动次数已经达到,但故障还存在,没能成功地恢复直流传输功率,则保护将进行直流降压再启动尝试。
如果全部再启动尝试都不成功,保护应将该故障极线隔离。
1.2 交直流线路碰线保护配置要求当发生直流线路与交叉的交流线路碰线故障时,直流线路保护应能正确识别,将受影响的换流极停运并隔离,然后合上此直流线路的接地刀闸,以保证交流线路在此情况下能可靠地清除故障。
1.3 直流线路保护常见配置直流线路通常装设波前测量技术的行波保护、反应直流电压下降率的电压微分保护、直流欠压保护、慢速的直流线路电流纵差保护、直流线路横差保护等。
行波保护监测两站平波电抗器之间的直流线路故障,如果直流线路发生接地故障,故障点会向两站发射行波。
通过整定直流线路电压和电流的变化率,行波保护可以对这种故障进行监测。
如果电压的变化率和电压变化的幅值超过了设定值,保护系统计算电流的变化率,如果也超过了设定的值,线路跳闸信号就会在整流站的极控中启动直流线路南方电网技术第2卷102故障恢复顺序。
整流站延迟触发角来去游离,并在去游离后尝试线路故障再启动。
低电压保护监测直流线路故障,该保护整定一个低电压和直流线路电压的变化率(U dl<Δ和d u/d t>Δ),启动直流线路故障恢复顺序到极控。
直流线路纵差保护作为行波保护和低电压保护的后备保护,该保护比较来自两站的直流电流(ABS (I dL-I dLos)>Δ),其所需的电流通过远程通讯在两站间传输,动作后发直流线路故障恢复顺序到极控。
2 国内直流工程线路保护配置对比分析2.1 天广直流线路保护配置天广直流保护均采用德国SIEMENS公司的SIMADYN D系统,极Ι和极Π分别配置三套完全相同的直流保护系统,每套系统构成一块屏。
每套直流保护的线路保护部分均配置以下5种保护:行波保护(WFPDL)、直流欠压保护(27d u/d t)、直流线路纵差保护(87DCL)、交流-直流导线碰线保护(81-I&U)、金属回路导线保护(87EB),保护配置如图1。
保护系统出口回路采用三取二的方式,即至少有2套系统动作才输出,并形成双出口回路,提高了保护的可靠性。
U dL1——极Ι直流线路电压,I dL1——极Ι直流线路电流,I dL1os——对站的极Ι直流线路电流,comm.ok——指两个换流站之间的远程控制通讯,I dEE4——流过站内高速接地开关HSGS的直流电流。
图1 天广直流线路保护配置简图Fig.1 Tian-Guang HVDC Line Protection Scheme2.2 兴安直流线路保护配置兴安直流线路保护配置与高肇直流工程基本相同,该工程在总结天广直流工程的运行经验的基础上增配了直流线路横差保护(87DCLT),兴安直流线路保护配置如图2所示。
直流线路横差保护作为行波保护和低电压保护的远后备保护运行,主要用于金属回线导线故障,该保护在一个站内比较两极的直流线路电流ABS (I dL1-I dL2)>Δ,动作后发换流器闭锁到极控。
图2 兴安直流线路保护配置图Fig.2 Xing-An HVDC Line Protection Scheme正常的情况下,兴安直流保护动作出口信号采用三取二逻辑,防止某一套保护误动作出口跳闸。
在出现一套保护系统故障时自动转为二取一逻辑,在系统1、系统2两套保护同时故障的情况下,则不允许直流系统继续运行。
当直流线路发生接地故障时,在向故障点两端传播行波的同时,两端换流站检测到的直流电压下跌,整流侧直流电流急增,逆变侧直流电流急降。
SIEMENS行波保护判据:当直流电压下降率大于给定值时,对故障前的b(t)与故障后的b(t)差值进行10 ms积分,若此积分值大于给定值,延时6 ms 后发出行波保护动作信号。
在此延时内,若有其他保护动作或另一极行波保护动作,则本级行波保护将被闭锁800 ms[4]。
保护动作性能分析:(1) 该保护对线路全长范围内各种故障均能识别,包括过渡电阻100 Ω以内高阻接地故障。
(2) 该保护的动作时延较大(大于16 ms)。
(3) 该保护对于线路空载合闸、开关操作等不误动;在有轻微噪声干扰的情况下,该判据虽然能正确检测出故障,却不能准确判别故障时刻。
2.3 三常直流线路保护配置三常直流线路保护包括:行波保护、突变量和欠压保护、线路纵差保护、交直流碰线保护、再启动保护。
HVDC控制保护系统采用了完全冗余的工作备用概念,每套系统由主保护(主1和主2)和备用保护构成,两套主系统中的任何一套都由两个主机第4期曹继丰,等:高压直流线路保护配置及其优化研究103MC1和MC2构成,其中,MC1包括直流控制和第一套保护,MC2包括第二套保护。
ABB行波保护判据:当直流线路上发生对地短路故障时,会从故障点产生向线路两端传播的故障行波,两端换流站通过检测所谓极波的变化,即可检知直流线路故障,构成直流线路快速保护;另一方面,故障时两个接地极母线上的过电压吸收在电容器上会分别产生一个冲击电流I CN1和I CN2,利用该冲击电流以及两极直流电压的变化即可构成所谓的模波Gwave,根据地模波的极性就能正确判断出故障极。
保护动作性能分析包括:该保护对线路全长范围内各种故障均能识别;该保护动作速度快,延时在毫秒级;该保护的抗干扰性能尚可,对于线路空载合闸、开关操作等不误动[5]。
3 天广直流典型线路保护动作条件分析天广直流行波保护三个动作条件:(1) d u/d t大于17.5%(折合0.583 kV/us);(2) ΔU dl大于40%(200 kV);(3) 在上面2条件满足时再检测ΔI dl,整流侧ΔI dl大于15%(270 A)动作,逆变侧ΔI dl大于40%(720 A)动作。
由于天广直流投运初期行波保护动作频繁,并造成1次误动和1次拒动,2002年底经过SIEMENS 和我方共同分析和研究,正常运行时逆变站行波保护退出,并将行波保护的动作条件进行了如下改进:(1) d u/d t大于17.5%(6 ms开始采样);(2) ΔU dl大于40%(11.5 ms总延时,其中4 ms U dl平波延时,总的延时7.5 ms);(3) 在上面两条件满足时再检测ΔI dl,整流侧ΔI dl大于15%(270 A)动作,逆变侧ΔI dl大于40%(720 A)动作。
动作条件修改后,行波保护没有发生过误动和拒动现象。
故障再启动方面:天广直流线路再启动顺序为极Ι不允许再启动,极Π可以进行一次全压再启动。
4 结语(1) 天广直流投运初期行波保护动作频繁,主要原行波保护很难正确响应过渡电阻大于100 Ω的直流线路高阻接地故障。
经修改动作条件后,误动和拒动没再发生。
天广直流投运初期行波保护灵敏度较高,d u/d t 和ΔU采样都是在6个采样周期内完成,即0.75 ms,通过专家对行波保护两次不正确动作进行分析,误动的原因是灵敏度过高。
为避免干扰误动,后来改为行波保护在双极运行时逆变站不投入运行,在线路故障时,快速保护只有整流站的行波保护,逆变站必须依靠后备保护(如低电压保护、纵差)动作,保护系统可靠性降低。
(2) 对于过渡电阻较大的直流线路高阻接地故障,行波保护保护很难正确反应,需要进一步优化行波后备保护(低电压保护、纵差保护、横差保护等)的配合问题。