直流输电--换流器保护

高压直流输电系统故障分析及其保护方案摘要：因为高压直流输电系统承载的电流容量高、功率易调整、电网连接便利，适合应用在较远距离的电能输送、城市商业区电缆供电等。

但是，根据现阶段高压直流输电系统看，故障问题仍然存在，对社会经济发展与人们生命安全构成威胁。

因此，做好输电系统保护成为重要研究课题。

鉴于此，笔者结合实践研究，就高压直流输电系统故障分析与保护方案进行简要分析。

关键词：高压直流输电系统；故障分析；保护方案社会经济的进步、企业经济效益的提高，高压直流输电系统发挥了重要作用，因为其特点优势也得到广泛推广与应用。

不过，怎样保证高压直流输电系统运行稳定和安全性也得到了重视。

一、高压直流输电系统发展高压直流输电和交流输电技术对比，前者有着较强的稳定性，安全性、调节迅速，在较远距离大容量输电和电网连接中得到了广泛应用。

根据当前电网建设发展状态分析，我国中部与东部沿海区域电力使用达到84%；水能资源多在西部、西南区域，导致中部、东部沿海城市大容量电力输送困难。

此外，城市电网建设存在动态无功问题、短路电流较高、电网运行安全性等成为所关注的问题；而通过高压直流输电系统可以有效处理该问题。

当前，国内特高压输电技术有待进一步完善，加之直流输电操控性强，在隔离故障上效果显著，运行管理方便；通过直流输电能够有效处理电网管理不足，确保电网系统之间不受影响，确保稳定性。

高压直流输电的推广应用，其内换流器经济投入少、换流站使用率高，今后发展空间较大。

二、直流输电故障问题现状笔者以某城市电网直流输电为例，该电网为城市最大电网但仍然存在不足。

500千伏电网是该城市电网电力吞吐的主网架，其安全水平较低，供电稳定性与水平无法达到标准要求，无功功率降低。

针对这一问题，选择将直流输电系统安装在500千伏城市环网和市外受电通道中，系统两端交流电网短路容量无法传输，保证500千伏电网输送顺利。

220千伏电网作为该城市电网的主体供电网络，供电效果差、无功电源容量低；经过系统研究和分析，选择把柔性直流输电系统安装在220千伏分区电网的主要联络通道中，提升了电网供电水平，效果显著。

直流输电缩略词AC交流电流AC-SC交流站控alpha触发角BCD二进制编码的十进制BLER误码率BP双极CB断路器CPU中央处理器DC-SC直流站控DFRS直流线路故障恢复DVC直流电压控制ES接地刀ESOF紧急停运FASOF快速停运FR移相闭锁gamma熄弧角OLT空载加压试验HMI人机界面HVDC高压直流输电HSNBS高速中性母线开关HVDC高压直流输电系统HW硬件I&M启动和监视系统IdE直流中性线电流IdH500KV直流换流器电流Idref计算的直流电流指令IdrefAC稳定控制直流电流指令IdrefDC运行人员下发直流电流计算指令IdrefMAN运行人员手动设定的电流指令Imarg裕度电流Imax最大直流电流限制Imin最小直流电流限制Imode电流控制模式INV逆变侧Iref直流电流整定值I/O输入/输出LAN局域网WAN广域网LED发光二极管OLT空载升压OWS操作员工作站PCL极电流限制功能PCOC极电流指令配合PmodBP双极功率控制模式POAC稳定控制功率指令计算PODC设定功率功率指令计算PPT极间功率转移Pref功率整定值PSD功率摇摆阻尼PSS功率摇摆稳定RCD100切换逻辑模块Rdc直流线路阻抗Rearth电极线和接地极阻抗RECT整流侧RVC整流侧电压计算SER顺序事件记录SW软件TCC分接头控制TFR暂态故障录波TNA暂态网络分析仪Uref直流电压整定值Ud直流电压Ud1极1直流电压Ud2极2直流电压Ud RECT CALC计算的整流侧电压Ud RECT MEAS测量的整流侧电压UdEarth电极线接地极直流电压降Udio换流变阀侧理想空载直流电压UdL500kV直流线路电压UdN直流中性线电压Uprim换流变压器原边电压Usec换流变压器副边电压VBE阀基电子设备VDCL低压限流功能MCB微型断路器MRS金属回路开关MRTB金属回路转换开关SER顺序事件记录TFR暂态故障录波SERVER服务器OWS操作员工作站DWS站长工作站EWS工程师工作站TWS培训工作站α触发延迟角β超前触发角γ关断角μ换相角CEC电流误差特性CMC电流裕度补偿COCA稳定控制电流指令计算COCB双极功率模式电流指令计算CSD可控停运CT电流互感器DS隔离刀闸DC直流电流直流输电术语高压直流输电系统high voltage direct cur-rent transmission system，HVDC transmission sys-tem以高压直流的形式输送电能的系统。

特高压直流输电换流阀控制系统应用摘要：在目前我国的电力行业中，特高压直流输电因为其传输速度快、输送距离远、输送过程中损耗小，并且具有更灵活的功率调节度，以及更实惠的造价成本，在我国电力系统中被广泛的应用。

关键词：特高压直流输电；换流阀；应用1.特高压直流输电技术的概述1.距离远、功率大我国目前电力系统普遍采用的特高压直流输电技术，从根本上解决了高功率电力的超长距离传递技术难题,并且特高压直流输电因为其电力输送主要采用串联的方法，降低中间转换所带来的能量耗费,减少电力损耗概率，提高电力输送效益，还可以确保供电电网结构的清晰安全,提高了电网的稳定性，后期运维修理都更加方便，减少维护成本。

1.控制灵活因为使用了特高压直流输电技术，在电能输送的整个流程中,其电能传输功率的高低、电流大小，都可以通过自身控制系统加以管理,从而减少了电能输送量过大而导致供电负担的现象的产生,从而有效提高了供电整体安全和可靠性。

1.错误率低与传统电压传输技术比较而言,高压直流输电技术还有效降低电力输送过程因线路失常以及电力系统短路等导致的故障,从而有效降低大功率电力在长途输送中的故障率，提高电力输送送达效率。

1.稳定性高我们还往往还利用特高压直流输电系统采用与交换输电设备主回路串联的结构优势,采取功率调制的调节方法,来抑制并降低，交换线路工作时功率振动、低频震荡等现象，大大提高交流电的暂态和动态稳定性。

1.换流阀控制保护系统工作原理但在我国的电力系统中，交流控制系统形无法承受强功率冲击，但特高压直流输电一旦发生直流控制系统闭锁故障,就会形成高压冲击,从而导致电气设备的损坏。

所以我们要了解特高压换流阀的机制与运作原理，保证其安装及应用的严格品控，才能实现它的保护功能，保障电力系统长久稳定的运行。

换流阀其实最基本的原理就是采用结构分层，冗余配置，提高运行的可靠性。

将直流输电换流站和直流输电线路的全部控制功能按等级分为若干层次，形成控制结构，保护设备。

高压直流输电用电压源换流器交流侧阻抗要求及测试方法随着电力系统的发展，高压直流输电技术越来越受到重视。

作为高压直流输电的核心部件，电压源换流器在交流侧需要满足一定的阻抗要求。

本文将介绍高压直流输电用电压源换流器交流侧阻抗要求及测试方法。

一、高压直流输电用电压源换流器交流侧阻抗要求电压源换流器在交流侧需要满足一定的阻抗要求，主要包括以下几个方面：1. 阻抗大小：电压源换流器在交流侧的阻抗大小应该足够大，以保证电压源换流器的稳定性和可靠性。

一般来说，阻抗大小应该大于500毫欧姆。

2. 阻抗频率特性：电压源换流器在交流侧的阻抗频率特性应该符合系统的要求，以保证系统的稳定性和可靠性。

一般来说，阻抗频率特性应该在50赫兹到1千赫兹范围内保持稳定。

3. 阻抗相位特性：电压源换流器在交流侧的阻抗相位特性应该符合系统的要求，以保证系统的稳定性和可靠性。

一般来说，阻抗相位特性应该在0度到90度范围内保持稳定。

二、高压直流输电用电压源换流器交流侧阻抗测试方法电压源换流器在交流侧的阻抗测试主要包括以下几个步骤：1. 测试设备准备：测试设备主要包括阻抗测试仪、电压源换流器和电缆等。

在进行测试之前，需要对测试设备进行准备和校验。

2. 测试连接：将测试设备与电压源换流器的交流侧进行连接，并进行相应的校验和测试。

3. 测试数据处理：将测试数据进行处理和分析，得出电压源换流器交流侧的阻抗大小、频率特性和相位特性等参数。

4. 结果分析：根据测试结果进行分析和评估，得出电压源换流器交流侧的阻抗是否符合要求。

总之，电压源换流器在交流侧的阻抗是高压直流输电系统中至关重要的一环，需要进行严格的测试和评估。

只有保证阻抗符合要求，才能保证系统的运行稳定和可靠。

柔性直流输电系统控制研究综述一、本文概述随着能源转型和可再生能源的大规模开发，电力系统的稳定性和可靠性面临着前所未有的挑战。

柔性直流输电系统（VSC-HVDC）作为一种新型的输电技术，以其独特的优势在解决这些问题中发挥着重要作用。

本文旨在对柔性直流输电系统的控制研究进行全面的综述，以期为未来该领域的研究提供有价值的参考。

本文将简要介绍柔性直流输电系统的基本原理和主要特点，阐述其在现代电力系统中的应用场景和优势。

接着，将重点回顾和梳理柔性直流输电系统在控制策略方面的研究历程和主要成果，包括基本控制策略、保护控制策略、优化控制策略等。

还将对柔性直流输电系统控制中的关键技术问题，如换流器控制、系统稳定性分析、故障穿越能力等，进行深入的分析和讨论。

通过本文的综述，读者可以对柔性直流输电系统的控制研究有一个全面而深入的了解，掌握该领域的研究现状和发展趋势，为相关研究和工程实践提供有益的参考和借鉴。

本文也期望能够激发更多学者和工程师对柔性直流输电系统控制技术的深入研究和探索，共同推动该领域的技术进步和应用发展。

二、柔性直流输电系统控制技术概述柔性直流输电系统（VSC-HVDC）作为新一代直流输电技术，以其独特的优势在电网建设中逐渐占据重要地位。

其核心在于采用了电压源型换流器（VSC），这种换流器能够通过快速控制其开关状态来实现对直流电流和电压的灵活调节，因此得名“柔性”。

柔性直流输电系统的控制技术是确保其高效、稳定运行的关键。

柔性直流输电系统的控制技术主要包括换流器控制、系统控制和保护控制三个方面。

换流器控制直接决定了VSC的运行特性，其核心任务是实现有功功率和无功功率的独立控制。

这通常通过控制VSC的触发角和调制比来实现，从而确保直流电压和电流的稳定。

系统控制则关注于整个直流输电系统的稳定性和经济性。

这包括直流电压控制、有功功率分配、无功功率补偿等。

系统控制需要综合考虑交流侧和直流侧的动态行为，确保在各种运行工况下系统都能够保持稳定。

高压直流输电复习解答1.根据图1简述直流输电的基本原理，画出等值电路图. 并写出直流电压、直流电流与交流电压的关系表达式。

基本原理：图中包括两个换流站，CS1为整流站，CS2为逆变站，交流系统Ⅰ侧电压经CS1后产生的直流电压，而CS2将直流电压逆变为交流系统Ⅱ侧的电压，若，则可实现交流系统Ⅰ通过直流线路向交流系统Ⅱ输送功率，若，则可实现交流系统Ⅱ向交流系统Ⅰ输送功率，由此可见可以实现两个交流系统通过直流线路的功率交换。

等值电路：2.简介“背靠背”换流方式。

定义：将整流站和逆变站建在一起的直流输电系统优点：1)费用相对较低2)易于双向调节区域潮流3)需要时随时可通过旁路转换成交流联接目前应用较多，主要是互联电网时限制短路电流的增加，提高电网运行的稳定性，以及不同频率电网之间互联时起变频站作用。

此外在系统增容时能够限制短路容量，以避免大量电气设备的更换。

3.列举直流输电的优点与适用场合：优点：1)输送相同功率时，线路的造价低2)线路有功损耗小3)适合海下输电4)不受系统稳定极限的限制5)直流联网对电网间的干扰小6)直流输电的接入不会增加原有电力系统的短路电流容量7)输送功率的大小和方向可以快速控制和调节，运行可靠适用场合1)远距离大功率输电2)海底电缆输电3)不同频率或者同频率非同步运行的两个交流系统之间的联络4)用地下电缆向用电密度高的大城市供电5)交流系统互联或者配电网增容时作为限制短路电流的措施之一6)配合新能源的输电4.两端直流输电的运行接线方式.主要分为单极线路方式、双极线路方式两大类，具体如下：单极线路方式：1)单极一线式：用一根空导线或者电缆，以大地或者海水作为返回线路组成的直流输电系统2)单极两线式：导线数不少于两根，所有导线同极性。

双极线路方式：1)双极线路中性点两端接地方式2)双极中性点单端接地方式3)双极中性线方式4)“背靠背”换流方式5.延迟角、换相角(重叠角)、超前角、熄弧角的概念。

ICS中国南方电网有限责任公司企业标准Q/CSG XXXXX—2015柔性直流输电换流器技术规范Technical specification of converters for high-voltage direct current (HVDC) transmission using voltage sourced converters (VSC)（征求意见稿）XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施中国南方电网有限责任公司发布目次前言 (III)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)3.1 额定直流电流 rated direct current (1)3.2最大直流电流maximum direct current (2)3.3 短时过载（过负荷）直流电流short time overload direct current (2)3.4 额定直流电压rated direct voltage (2)3.5 额定直流功率rated direct power (2)4 文字符号和缩略语 (2)4.1 文字符号 (2)4.2 缩略语 (2)5 使用条件 (2)5.1 一般使用条件的规定 (3)5.2 特殊使用条件的规定 (3)6 技术参数和性能要求 (3)6.1 总则 (3)6.2 换流器电气结构 (4)6.3 阀设计 (5)6.4 机械性能 (6)6.5 电气性能 (7)6.6 冗余度 (7)6.7 阀损耗的确定 (8)6.8 阀冷却系统 (8)6.9 防火防爆设计 (8)6.10 阀控制保护设计 (8)7 试验 (9)7.1 试验总则 (9)7.2 型式试验 (9)7.3 例行试验 (11)7.4 长期老化试验 (11)7.5 现场试验 (12)8 其它要求 (12)8.1 质量及使用寿命 (12)8.2 尺寸和重量 (12)8.3 铭牌 (12)8.4 包装和运输 (12)8.5 安装 (12)8.6 备品备件 (13)8.7 专用工具和仪表 (13)附录 A （资料性附录）换流器技术参数表 (1)附录 B （资料性附录）换流器及其附属设备损耗表 (1)前言本标准参照了IEC62747《基于电压源换流器的高压直流系统术语》及IEC62501《高压直流输电用电压源换流器阀-电气试验》，规定了柔性直流输电用换流器的使用条件、技术性能和参数要求。

高压直流输电(HVDC)高压直流输电是将三相交流电通过换流站整流变成直流电，然后通过直流输电线路送往另一个换流站逆变成三相交流电的输电方式。

它基本上由两个换流站和直流输电线组成，两个换流站与两端的交流系统相连接。

直流输电线造价低于交流输电线路但换流站造价却比交流变电站高得多。

一般认为架空线路超过600-800km，电缆线路超过40-60km直流输电较交流输电经济。

随着高电压大容量可控硅及控制保护技术的发展，换流设备造价逐渐降低直流输电近年来发展较快。

我国从国外引进设备和技术建设的葛洲坝一上海1100km、士500kV,输送容量的直流输电工程，已于190年建成并投入运行。

直流输电技术的主要优点是不增加系统的短路容量便于实现两大电力系统的非同期联网运行和不同频率的电力系统的联网;利用直流系统的功率调制能提高电力系统的阻尼，抑制低频振荡，提高并列运行的交流输电线的输电能力。

它的主要缺点是直流输电线路难于引出分支线路绝大部分只用于端对端送电。

加拿大原计划开发和建设五端直流输电系统现已建成三端直流输电系统。

实现多端直流输电系统的主要技术困难是各种运行方式下的线路功率控制问题。

目前，一般认为三端以上的直流输电系统技术上难实现经济合理性待研究。

换流站的主要设备包括换流器、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、直流避雷器及控制保护设备等。

换流器又称换流阀是换流站的关键设备，其功能是实现整流和逆变。

目前换流器多数采用晶闸管可控硅整流管)组成三相桥式整流作为基本单元，称为换流桥。

一般由两个或多个换流桥组成换流系统，实现交流变直流直流变交流的功能。

换流器在整流和逆变过程中将要产生5、7、11,13、17、19等多次谐波。

为了减少各次谐波进入交流系统在换流站交流母线上要装设滤波器。

它由电抗线圈、电容器和小电阻3种设备串联组成通过调谐的参数配合可滤掉多次谐波。

一般在换流站的交流侧母线装有5,7,1,13次谐波滤波器组。

单极又分为一线一地和单极两线的方式。