特高压直流输电换流阀短路保护原理及特性研究
高压直流输电换流阀晶闸管控制单元原理分析
工 业 技 术
高压直 流 输 电换 流 阀品 闸管 控 制 单元 原理 分析
陈 兴 旺 梁帅 奇 胡 宗 亚
（、 １河南省汝州市电业公司， 河南 汝州 ４ ７ ０ ２深圳迈瑞 医疗电子股份有限公 司 ３ 国网电科 院继电保护研 究所， ６ ５０ 、 、 江苏 南京 ２ ００ ） １０ ３
注意 的一 些事 项 。
关键 词 ： ｖＣＵ ， ＴＣＵ，ＶＣ ， Ｓ ＴＣＲ ， Ｃ， 流 阀 ＴＳ 换 中 图 分 类 号 ： Ｍ８ 文 献 标 识 码 ： Ｔ ９ Ｂ
为了耐受更高的电压 ，高压直流输 电的换流 阀都是 由晶闸管 级串联 产生触 发脉冲 ， 而此时当阀体 中其它晶闸管级导通 时 ， 便也会 在该 晶闸管 组成的 ； 例如 贵广直流输 电工程 中 ， 采用西 门子 的光控 阀 ， 每个换流 阀体 两端 瞬间产生一个高电压 ； 这时 ， 如果不能在该 电压达 到击 穿门槛 电压前 包含 了 ７ 个 晶闸管 级； 南直流工程 中采用 的是原 Ｂ Ｃ的电控阀 ， ８ 葛 Ｂ 每个 迅速触发 晶闸管 ， 晶闸管就会被 击穿而损坏 。Ｔ Ｕ中的保 护性 触发电 该 Ｃ 换流阀体则包含 了 １０ 晶闸管级 。Ｓ ＣＳ ｔ ａ Ｃ ｍ ｅ ｓｔ ） Ｔ Ｒ 路正 是实现了这样的功能 。 ２个 Ｖ （ ａ ｃＶ ｒ ｏ ｐ ｎａ ｒ Ｃ ｔｉ ｏ中 （ ｙｉｏ ｏｔ ｌｄＲ ａｔ） Ｓ （ ｙｉｏ Ｓ ｉｈｄＣ ｐｃｏ 体 ， Ｔ ｒｔ Ｃ ｎ ｏｅ ｅｃ ｒ￣Ｔ Ｃ Ｆ ｒｔ ｗｔ ｅ ａａｉ ｒ ｈ ｓｒ ｒｌ ｏ＂ Ｓ ｈ ｓｒ ｃ ｔ） 如下 图 ２ 所示为 Ｔ Ｕ过压保 护电路示意 图。它 的基 本原理是 ： Ｃ 随着 也根据补偿的电压等级和选用 晶闸管 的耐压 等级 ，由不 同数量 的晶闸管 晶闸管两端 电压 的升高 ， 电阻 Ｒ 上 的电压越 大 ； ８ 另外 ， Ｔ Ｕ内部 通过 在 Ｃ 级 串联组成。如下所示为三广直流工程换流 阀中晶闸管级 电气连 接的示 模 拟电路搭建一个基 准 电压 ， Ｒ 上的 电压大 于该基准 电压 时 ， 产生 当 ８ 就 意图 同的阀体可 能稍有 区别 ） 。每个晶闸管级一 般都包括 以下几个 部 触发 脉冲触 发晶闸管 ， 同时回报过压保护 Ｉ 脉冲 。通过调节 Ｒ 的阻值 ， Ｐ ８ 分 ：直 流 均 压 电 路 （ 示 的 Ｒ 图 ６和 Ｒ ） Ｔ、交 流 均 压 电 路 （ 示 的 可以调 节 Ｔ Ｕ的过压保护门槛值 ， 图 Ｃ 以适应不 同耐压等级 的晶闸管 。 Ｒ ／３Ｃ ／２、 闸管控 制单 元 Ｔ Ｕ Ｆｙｉｏ Ｃ ｎ ｏｅ ｎ） 晶 闸管 １ ／１ ） Ｒ Ｃ 晶 Ｃ ｆ ｒｔ ｏｔ ｌｄＵ ｉ ｈ ｓｒ ｒｌ ｔ 和 Ｔ （ｈｒ ｔ ） 中 Ｖ Ｕ ｉ ｏ－ ｈ ｙｓｒ Ｔ ｉ ｏ 。其 Ｃ Ｗａ ｅＣ ｎ ｖ ｔ ｌ ｄ Ｕ ｉ 阀控单 元 ，它 负责 向 ｒ ｌ ｎｔ ｏｅ ）为 Ｒ１ Ｔ Ｕ发送光 触发信 号 Ｆ （ｒ ｕｓ ， Ｃ Ｐ ｉ Ｐｌ） Ｆｅ ｅ Ｃ’ 接收 Ｔ Ｕ的光 回报信号 Ｉ（ ｄｅｔｎ Ｃ Ｐ ｎｉ ｉ １ ａｏ Ｐ ｌ） ｕｅ ｓ。 Ｃ２ 个 晶闸管 级 中晶 闸管控 制单 元是 核 心 ，它具 有 以下几项 基本 功 Ｒ３ 能 ： 收触发 命 令触 发 晶闸管 ， 闸 接 晶 管 过压保 护 ， 向恢 复期 间 的 ｄ／ｔ 反 ｖ ｄ 保护 ， 监视 晶闸管状 态 旺 常 、 坏或 损 过压保护） 回送相应 的光脉 冲信号 并 ，／ ｋ ２ Ｔ Ｕ 侏｝Ｉ路 ｃ 过 ，Ｕ 惑 ｔ ３ Ｃ ４Ｉｌ＇ ｉ［ 护 Ｔ ＵＬ ；ｌ， ． Ｉｏ Ｐ 下面就 以我们 在 Ｓ Ｃ和直流融冰 Ｖ 跚 感 等项 目中大量使用 的 Ｔ Ｕ为例 ， Ｃ 分析 ５反 向恢复保护 。 、 晶闸管在 由导通到关断 的发 向恢 复期 间 ， 由于阻断 图 １ Ｔ 外 部 接 线 图 ＣＵ 它的工作原理 。 特 胜尚未 完全恢复 ， 时如果 在其两端 出现过高 的 ｄ／ｔ 此 ｖ 扰动 ， 损坏 ｄ 就会 １取能 。 Ｃ 、 Ｔ Ｕ的取能部分会通过上 图的 Ｓｕ ｂｒ ｉ ｕ 和 Ｃ 、５ ｎ ｂｅ Ｃｒ ｉ ｃ ｔ ３Ｒ 得 晶闸管 。Ｃ Ｔ Ｕ的反 向恢复保护 功能 就是在 反向恢 复期间探测 ｄ／ 的变化 ｖｔ ｄ 到约 ２ Ｖ和 １Ｖ两种 电源 。通过调 节阻容 回路的参数 ， ２ １ 可确保 ｃ 、５中 率 ， ｄ／ 扰 动超过 门槛值时便 产生触发 脉冲触发 晶闸管导通 ， 而保 ３Ｒ 当 ｖｔ ｄ 从 流过 电流 的相位提 前晶闸管两端的电压 ９ 度 ， ０ 电路 的取能 在晶闸管两端 护晶 闸管 。 图 ３ 如 所示为 Ｔ Ｕ反 向恢复保护 电路示 意图 ， Ｃ 它基本原理是 ： 的电压还处在负半周 的上 升阶段 时就已经开始 ； 因此 ， 当晶闸管 两端电压 阀体解锁后 ， Ｔ Ｕ监测 到 晶闸管两端 的电压 由导 通到熄 弧 ， 当 Ｃ 即其两 端 为正时 Ｔ Ｕ就储备 了足够 的能量 ， 内部 电路 正常工作 。 Ｃ 确保 的电压 由零变为负时 ， 便启动时 间窗 口发生回路 ， 这个时间窗 口的宽度可 ２回报光脉冲 Ｉ 信号 。共有两种情 况可产生 Ｉ， 、 Ｐ Ｐ第一种情况 是当晶 根据晶闸管本身 的特 『要求进行调 整 ， 为 ｌ ｓ 生 一般 ｍ 以内。如果 ｄ／ｔ ｖ 监测 ｄ 闸管两端 电压达到约 ２ Ｖ时 ，Ｃ ４ Ｔ Ｕ向 Ｖ Ｕ发送 Ｉ 脉 冲， Ｃ Ｐ 表明晶 闸管级 已 回路在这个 时间窗 口内监测 到晶 闸管两端 的电压变化率大 于门槛值 （ 这 满足触发条件 ， 告诉 Ｖ Ｕ可 以发触 发脉 冲 Ｆ Ｃ ， Ｐ了； 的 ，Ｃ 相应 Ｖ Ｕ只有在接 个门槛值也可 根据晶闸管 的｝ 『进行调整） 争生 ， 就会产生一个 触发脉 冲触 发 收到 Ｉ Ｐ脉冲后 ， 才允许 向 Ｔ Ｕ发送 Ｆ Ｃ Ｐ触发信 号 ； 另一种 隋况是 当 Ｔ Ｕ 晶闸管。 Ｃ 监 测 到 晶闸 管两 端 的 电压 达 到 了预 先设 定 的过压 保 护 门槛 值 时 （ 如 ６总结与展望 。上述 以我们实 际研制的 Ｔ Ｕ为例 ， 了它的基本 、 Ｃ 分析 ６０ Ｖ， 自动发 出触发脉 冲触发 晶闸管 ， ８０ ） 便 使晶 闸管免于 击穿而损 坏 ， 同 工作机理 。该 Ｔ Ｕ装置 已经大量应用 于 Ｓ Ｃ项 目、 Ｃ Ｖ 直流融冰项 目和高压 时在此刻也 向 Ｖ Ｕ发 出 Ｉ 光 脉 冲，表 明晶闸管处于保护性触 发的异常 直流输电换流 阀运行试验合成 回路 中。多年来 的运行 情况表明 ， Ｔ Ｕ Ｃ Ｐ 该 Ｃ 状态 ；Ｃ Ｖ Ｕ内部的可编程逻辑期间 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ通过这 两种 Ｉ Ｐ信号发生时刻的 装置 陛能可靠稳定 。 不 同来区别某 Ｉ 信号是 电压建立 Ｉ还 是过压保护触发 Ｉ。 Ｐ Ｐ Ｐ 另外 ， 当某一 需要指 出的是 ，Ｃ Ｔ Ｕ属 于高电位 装置 ， 环境 恶劣。 工作 因此 ， 研制过程 个 晶闸管损坏时 ， Ｔ Ｕ无法发 出 Ｉ 则 Ｃ Ｐ信号 ，Ｃ Ｖ Ｕ会据此判断该 晶闸管 已 中， 在满足 功能 的前提 下 ， 抗干扰 实验 的验证 是十分 重要 的， 它直接 决定 经损坏 ； Ｃ Ｖ Ｕ程序会设置 一个报警级别 ： 如损坏 ２ 时报警 ， 于 ２ 时 了整个 高压阀体能否正常工作 。 个 大 个 我们除 了对该装置单独进行严格 的 Ｅ Ｃ Ｍ 跳闸 。 实验 外 ； 实际搭 建了高压阀体 ， 还 按照相应 的规 范对整个 阀体也进行 严格 ３正常触发 。一般 晴况下 ， 、 当阀体解锁后 ，Ｃ Ｔ Ｕ会在每个周波 都收到 的型式试验 ； 个过程发现并解决 了大量 的问题 。 这 这也是装置大量使用且 来 自 Ｖ Ｕ的光触发信号 ， Ｃ 通过光 电转换 、 放大等产 生晶闸管触 发所 运行 稳定的保证 。 信号 需 要的电脉冲信号 ， 触发晶闸管。需要说 明的时 ， 当晶闸管被触发 时如果 当前 ， 更大容量 的可关 断型功率器件 如 ＩＢ 随着 Ｇ Ｔ的不断开发 ， 型 轻 由于某种原因没有导通 ，则这个触发信号会持续加 在晶闸管 的门极 直到 高压 直流输电和 Ｓ ＧＳ ｔ ａ ｅｅ ｔ） Ｖ （ａｃＶ ｒＧ ｎｒ ｏ￣在快速发展 ， 中 Ｓ Ｇ有逐 ｔｉ ａｒ 其 Ｖ 它导通或其两端电压变负为止 ，Ｃ Ｔ Ｕ的这一特 Ｉ也有效地保护 了晶闸管。 渐取代 Ｓ Ｃ的趋势 。它们 的高压阀体是 由可关断器件 串联而成 的 ， 生 Ｖ 造价 ４保护性触发 。阀体在正常 的运行 过程中 ， 、 会经常发生 的陡坡冲击 、 更为昂贵 ； 于每个可关断型器件也有— 个控制单元 ， 为门级驱动 对应 被称 局部��
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。
换流器短路保护87CSD保护动作原因分析及处理建议
换流器短路保护87CSD保护动作原因分析及处理建议摘要：某直流受端换流站由于交流系统为弱系统，在500kV交流出线发生一回线永久性故障，同时另一回线串补旁路时，直流系统容易发生换相失败，换流阀及阀组避雷器运行条件将进一步恶化，避雷器频繁动作，甚至发生局部闪络击穿，形成短路故障电流通道，导致阀短路保护动作，造成直流闭锁。
本文就阀短路保护87CSD保护动作原因进行分析，提出改善直流运行情况的处理建议，避免由于交流线路故障导致直流闭锁事件的发生。
关键词：换相失败；阀短路保护；直流闭锁引言换流器是高压直流输电系统中最重要的元件，其故障形式和机理与交流系统中的一般元件有很大差别，而其中阀短路是换流器最严重的一种故障。
为防止阀短路时换流阀遭受过应力，高压直流输电工程中通常配置了阀短路保护作为换流器主保护。
换流器交流侧电流大于直流侧电流是阀短路故障的主要特征。
阀短路保护判据中用到了几种不同类型的电流互感器，当换流变压器空载充电或交流系统发生故障时，可能会出现由于电流互感器暂态特性不一致而引起阀短路保护误动的现象。
当换流器发生短路故障时，逆变侧的阀短路电流通常比整流侧的阀短路电流小很多，因此，当逆变侧的阀短路时可能会由于故障电流较小而发生拒动。
然而，某直流受端换流站却是由于交流侧系统故障引起换流阀D桥避雷器频繁动作导致阀短路保护87CSD保护动作。
2019年9月9日，某直流受端换流站500kV交流系统甲线A、C相遭受雷击导致直流双极发生换相失败，随后甲线跳闸、甲线串补旁路，乙线串补间隙自触发动作旁路，极Ⅱ极保护换流器D桥短路保护87CSD1段保护动作，极Ⅱ极控系统ESOF。
极Ⅱ换流变进线开关跳闸，极Ⅱ转为极隔离状态，极1正常运行，直流场运行方式转为极1大地回线接线方式运行，直流功率由3000MW降至1500MW。
经对换流器相关设备进行检查，只发现阀厅避雷器动作次数较多，其它均未发现设备异常。
本文就换流器阀短路保护动作原因进行分析，提出改善直流运行情况的处理建议。
特高压直流换流阀的性能研究
特高压直流换流阀的性能研究摘要：我国能源资源与负荷逆向分布的现实情况以及未来电力需求的巨大空间急切需要发展特高压直流输电技术。
特高压直流输电对换流站的工程技术要求很高，换流阀的可以实现交直流的转换，是换流站的技术核心。
目前工程施工中针对换流阀的安装难点已有相应的控制方法，但并不完善。
相信随着直流工程的发展，换流阀将会更加合理有效的使用在换流站中，为未来特高压直流输电发挥更多的作用。
关键词：特高压；直流；输电系统特高压直流输电技术是指采用直流电压进行输电的技术。
直流输电作为特高压输电的一种形式，是目前解决高电压、大容量、远距离输电和电网互联问题的重要手段。
随着电力系统的需求扩大和电力电子技术不断发展，特高压直流输电技术日渐成熟，换流站作为特高压直流输电的龙头，其可靠性要求特别高，尤其是换流站的核心元件换流阀，由成千上万个元部件组装，结构复杂，安装难度高。
一、特高压直流输电性能特点特高压直流输电的原理为：发电系统发出交流电，升压后，送电端的换流器将交流电整流为高压直流电，通过直流输电线路将高压直流电输送到受电端，受电端再通过换流器将直流电逆变成交流电，最终送入送电端的交流电网[1]。
与交流输电相比，直流输电技术具有线路造价低、输送容量大、输电距离远、控制灵活、节省输电走廊占地的特点。
因此我国电力远距离大规模输送必然选择特高压直流输电技术。
阀控系统二、换流阀施工技术研究1.换流阀的工作原理换流阀是特高压直流输电中实现整流、逆变功能的重要设备，是特高压直流输电系统中的关键部件，它的运行情况与整个特高压直流系统的稳定运行息息相关。
换流阀安装于室内，采用空气绝缘和水冷却方式。
换流阀的类型有汞孤阀、晶闸管阀和IGBT换流阀。
为满足功率输送要求，变电站大多采用晶闸管阀。
换流阀由晶闸管、晶闸管控制单元、阻尼电容、饱和电抗器、阻尼电阻、均压电容、均压电阻等元部件组成。
其中，晶闸管是换流阀的核心元件，换流阀的通流能力取决于晶闸管的好坏，将多个晶闸管元件串联可以得到想要的系统电压。
浅述高压直流输电系统故障和保护
浅述高压直流输电系统故障和保护摘要：随着高压特高压电网在我国的开展，直流输电技术在实际工程逐渐得到广泛应用。
本文叙述了高压直流输电系统各种故障，包括换流器故障（阀体或与其相关的设备故障、逆变失败和换流器内部短路）、各种情况下的换相失败和外部（交流系统和直流输电线路）故障等以及向对应的保护措施（过电流保护），并提出了直流输电工程中存在的问题和解决方案。
关键词：直流输电换流器故障过电流保护通过所学的电力系统继电保护和高压直流输电所知，在交流系统中，我们用继电保护和断路器来检测和消除故障，直流输电系统的换流站与交流系统相连，因此基本保护思想与交流系统有着密切联系。
同时，直流输电系统本身固有的特性也决定了保护思想与传统保护思想有所不同。
主要特征有：直流断路器的限制，直流输电系统换流器控制速度和换流装置的顺序连接等。
因此直流系统中发生的故障常常是通过对换流器的控制来消除的，有些故障可以通过自身的调节功能来恢复。
一、换流站可能经受的基本故障类型在直流输电的实际工程中，直流控制系统是保护的重要组成部分，系统装置误动，换相失败，由雷电或污秽引起的绝缘失效等都将引起换流站故障和扰动。
结合换流站的过电流和过电压两个主保护功能，分析换流站可能经受的基本故障类型有：1、换流器故障换流器故障类型可以粗略分为三种：A、阀体或与其相关联的设备的故障。
对于晶闸管阀体，主要故障类型包括：为触发和误触发两种。
B、逆变失败。
该故障是逆变器最常见的故障类型，而且该故障通常有其他内部或外部故障引起。
C、换流器内部短路。
未触发指的是根据导通顺序某一阀体应该被触发而未被触发的故障；而误触发指的是根据导通顺序某一阀体不应被触发而被触发。
如果阀体触发故障发生在逆变电路，则其影响要大于整流电路。
但如果在整流电路中。
阀体触发故障反复出现，则可能引起直流输电系统的电压和电流崩溃。
逆变失败是指在逆变电路中，应该关断的阀体没有及时完全关断，从而导致应该开通的阀体不能及时承载系统电流所引起的故障。
高压直流换流站换流阀开关电磁瞬态特性实验研究
高电压技术 第３７卷第３期２０１１年３月３１日Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ ３１，２０１１高压直流换流站换流阀开关电磁瞬态特性实验研究余占清，何金良，曾 嵘（清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室，北京１０００８４）摘 要：高压直流换流站中，换流阀开关电磁瞬态是稳态电磁骚扰分析和换流器均压设计的关键考虑因素。
因此基于高压换流阀运行实验系统搭建了换流阀开关瞬态特性测量系统，获得了换流阀开通和关断过程中电压、电流瞬态波形，分析了电压、电流和磁场的频率特性，研究了换流阀工作电压、工作电流和结温对开通和关断过程的影响。
结果表明，开通过程中电压呈指数变化，开通时间约为数μｓ；随着工作电压、工作电流和结温的升高，开通时电压下降时间随之上升，变化幅度可达２０％以上；关断时间受运行电压、电流、结温的影响不明显，电流增大时，关断过程电压峰值也增大。
因此，换流阀瞬态特性分析时，需考虑运行参数对开通和关断过程的影响。
关键词：高压直流；换流阀；电磁瞬态；开关过程；电磁骚扰；晶闸管中图分类号：ＴＭ７２１．１文献标志码：Ａ文章编号：１００３－６５２０（２０１１）０３－０７３９－０７基金资助项目：国家自然科学基金（５０９０７０３６）。
Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆＣｈｉｎａ（５０９０７０３６）．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｖａｌｖｅｓ ｉｎ ＨＶＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ＳｔａｔｉｏｎｓＹＵ Ｚｈａｎ－ｑｉｎｇ，ＨＥ Ｊｉｎ－ｌｉａｎｇ，ＺＥＮＧ Ｒｏｎｇ（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｏｆ ｖａｌｖｅｓ ｉｎ ＨＶＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｕｒｎ－ｏｎ ａｎｄ ｔｕｒｎ－ｏｆｆ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｊｏｒｆａｃｔｏｒ ｆｏｒ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ（ＥＭＤ）ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｉｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｇｒａｄｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｄｅ－ｓｉｇｎ．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ａ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｗａｖｅ－ｆｏｒｍｓ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ａｃｒｏｓｓ ｖａｌｖｅ，ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｉｔ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｎｅａｒ ｉｔ ｗｅｒｅ ｇａｉｎｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｖａｌｖｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ，ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ，ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｊｕｎｃ－ｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｕｒｎ－ｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｕｒｎ－ｏｎ ｔｉｍｅ ｉｓ ａｂｏｕｔ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｉｃｒｏ ｓｅｃｏｎｄｓ．Ｔｕｒｎ－ｏｎ ｔｉｍｅ ｒｉｓｅｓ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｎｇｖｏｌｔａｇｅ，ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅｓ ａｒｅ ｕｐ ｔｏ ２０％．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｕｒｎ－ｏｆｆ ｔｉｍｅ ａｒｅ ｎｏｔ ｏｂｖｉｏｕｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｔｕｒｎ－ｏｎａｎｄ ｔｕｒｎ－ｏｆｆ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＨＶＤＣ；ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｖａｌｖｅｓ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ；ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ；ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ０ 引言换流阀是高压直流换流站的核心器件，换流阀工作时，开关动作会伴随产生上升沿为数μｓ的电磁瞬态。
高压直流输电系统阀短路保护动作特性分析
万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据高压直流输电系统阀短路保护动作特性分析作者：张颖， 邰能灵， 徐斌， ZHANG Ying， TAI Nengling， XU Bin作者单位：张颖,邰能灵,ZHANG Ying,TAI Nengling(上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海市,200240)， 徐斌,XU Bin(南瑞继保电气有限公司,江苏省南京市,211100)刊名：电力系统自动化英文刊名：AUTOMATION OF ELECTRIC POWER SYSTEMS年，卷(期)：2011,35(8)被引用次数：3次1.刘振亚特高压电网 20052.杨勇高压直流输电技术发展与应用前景[期刊论文]-电力自动化设备 2001(09)3.张文亮;周孝信;郭剑波±1 000 kV特高压直流在我国电网应用的可行性研究[期刊论文]-中国电机工程学报2007(28)4.董云龙;方太勋;卢宇HVDC换流阀合成试验控制及保护系统设计与开发[期刊论文]-电力系统自动化 2006(16)5.梅念;李银红;刘登峰高压直流输电中阀短路保护的动作方程研究[期刊论文]-中国电机工程学报 2009(01)6.王俊生;李海英;曹冬明±800 kV特高压直流保护阀组区测量点配置的探讨[期刊论文]-电力系统自动化2006(22)7.王俊生;朱斌逆变侧换流变阀侧连接线单相接地动作策略分析[期刊论文]-电力系统自动化 2010(23)8.王俊生;沈国民;李海英±800 kV特高压直流输电双极区保护的若干问题探讨[期刊论文]-电力系统自动化2006(23)9.张民;石岩;韩伟特高压直流保护动作策略的研究[期刊论文]-电网技术 2007(10)10.杨光亮;邰能灵;郑晓冬高压直流输电控制保护多重化分析[期刊论文]-电力系统自动化 2010(15)11.常勇500 kV高岭换流站换流变空载充电励磁涌流分析[期刊论文]-电网技术 2009(01)12.赵畹君高压直流输电工程技术 200413.浙江大学发电教研组直流输电科研组直流输电 198514.戴熙杰直流输电基础 199015.朱声石差动保护采用P级电流互感器的问题[期刊论文]-继电器 2000(07)16.李长云;李庆民;李贞直流偏磁条件下电流互感器的传变特性[期刊论文]-中国电机工程学报 2010(19)1.杜欣慧.胡殿霞高压直流输电中换流器保护电路的仿真分析[期刊论文]-华侨大学学报（自然科学版） 2013(2)2.郑涛.祁欢欢.范莹基于阀短路保护的HVDC换流器区内故障定位新方法[期刊论文]-电力系统自动化 2013(5)3.文继锋.张晓宇.程骁.熊蕙.李海英.陈松林换流变压器直流偏磁与饱和保护[期刊论文]-江苏电机工程 2013(2)引用本文格式：张颖.邰能灵.徐斌.ZHANG Ying.TAI Nengling.XU Bin高压直流输电系统阀短路保护动作特性分析[期刊论文]-电力系统自动化 2011(8)。
特高压直流输电系统最后断路器保护及关键技术分析
特高压直流输电系统最后断路器保护及关键技术分析曹丹中国能源建设集团湖南火电建设有限公司Technology analysis of Last Circuit Breaker in Ultra High Voltage Direct Current SystemCao Dan(China Energy Engineering Group Hunan Power Construction Company Limited)摘要：特高压直流输电系统以其输电容量大、送电距离远等优点，目前已成为我国主要的电能传输方式。
当直流逆变站突然切除全部交流线路时，可能导致交流侧的电压急剧升高，破坏系统稳定性。
为此，逆变站配置的最后断路器保护用于快速识别交流侧突然甩负荷的场景，并迅速切断线路与阀组之间联系，从而保障整体系统的稳定运行。
本文对最后断路器保护进行介绍，分析了最后断路器保护运行过程中的相关技术，为相关工作者提供参考借鉴。
关键词：特高压直流输电系统，最后断路器保护1 引言我国幅员辽阔，东西部能源分配极度不平衡，风、光、煤炭等自然能源储备集中分布在西部地区，而高负荷、高密度的用电需求则集中在东部平原地区。
特/超高压直流输电线路以其造价相对较低，具备大容量、远距离的送电能力，且避免了交流输电系统的功角稳定问题，是我国目前交直流混联电网的主要输电网架[1]。
实际上，目前的特/超高压直流输电线路仍然存在一些问题。
在其正常稳定运行的过程中，交流侧线路与换流阀之间的断路器维持闭合状态。
当逆变站设备发生某些故障，导致逆变站交流侧负荷突然全部丢失，即最后一条交流线路发生跳闸。
此时，由于换流母线上通常配有大量无功补偿设备，逆变器仍然继续运行，直流系统持续向逆变测输入电流，大量功率将流向无功补偿设备，从而导致交流电压急剧升高，危及一次设备的安全[2]。
随着我国特高压输电网架的迅速发展，当前的交直流混联系统结构愈加复杂。
逆变站作为特高压直流输电系统的关键核心，其交流侧的甩负荷问题不容忽视。
特高压直流线路保护原理及动作策略分析
特高压直流线路保护原理及动作策略分析摘要：特高压直流输电系统以其大功率远距离传输、控制快速灵活、损耗低的特点，在现代电力系统中得到了广泛的应用。
目前实际工程中将基于故障初始行波的单端保护作为直流线路的主保护。
虽然行波保护动作速度快，但其耐受过渡电阻能力较差；当发生高阻接地故障时，行波保护灵敏性不够，需要依赖作为后备保护的电流差动保护来识别故障。
但由于分布电容电流、直流控制特性以及区外交流故障的影响，传统电流差动保护具有低整定值、长延时的动作特点，导致故障在直流控制暂态阶段长时间存在而难以切除。
因此，如何充分利用故障过程中直流控制暂态阶段的故障特征实现故障的快速判别，对于提升现有特高压直流线路电流差动保护的动作性能具有重要意义。
关键词：特高压；直流线路；保护原理；动作策略中图分类号：TM721 文献标识码：A1特高压直流输电线路的故障分析与保护1.1特高压直流输电线路故障特点在直流输电线路的网路架构上，在多个方面有着明显的优势。
结构上，分布简单，层次分明；造价上，由于线路不复杂，导线需求相比交流少，可节约大量资金。
输送性能上也比较强。
如图1所示的为直流输电线路双极输电结构，可见，该输电线路的结构对称，在进行相关潮流分析时，由于线路分布参数一致，可大大进行简化。
图1 直流输电线路双极输电结构在2014年，我国建成的哈密南到郑州的高压直流输电线路全长约为2192km。
大多数比较长的输电线路，经过的地理位置条件不一，在不同的地区，气候因素影响重大，线路极易发生故障。
根据国家电网公布的故障数据，在直流输电系统总故障中，线路故障占比50%以上。
其中，线路故障的特点，主要表现在四个方面:1)发生故障后，线路中的故障电流会导致电弧的产生，容易引起火灾，在自然情况没有人为干预的情况下，难以熄灭。
在交流系统中发生这种故障时，通常采用交流断路器切除即可，但在直流系统中，该方法无效。
为了解决这一问题，基本是都是采用控制换流站触发延迟角的方法[1]。
特高压直流输电换流阀控制系统分析
特高压直流输电换流阀控制系统分析摘要：换流阀控制系统在直流输电技术应用中占有重要地位, 在送电端,换流阀控制系统为整流器,利用换流阀控制系统可以将交流电整流为直流电,输送能量; 在受电端, 换流阀控制系统为逆变器, 可以将直流电逆变为交流电,为后端交流电网提供能量。
在特定情况下,通过改变控制策略,也可以让整流器、逆变器之间角色互换。
本文对±800kV特高压直流输电换流阀控制系统控制系统进行分析。
关键词：特高压；直流输电技术；阀控系统1特高压直流输电换流阀控制系统某±800kV特高压直流输电工程,其线路总体长度约为1200km。
该工程的建设对于我国清洁事业发展、产业结构调整以及未来经济可持续发展具有重要意义。
该特高压直流输电工程采用PCSＧ8600换流阀控制系统,本文对其换流阀控制系统应用进行分析,对类似工程系统的建设具有重要参考价值。
1.1阀控系统PCS-8600换流阀控制系统主要由3部分构成：1）控制主机，即CCP,负责换流器触发控制，为每一个单阀生成CP脉冲；2）阀控单元，即VCU,产生FP脉冲并分配到每个晶闸管,同时监视每一个晶闸管工作状态，1个阀控单元主机负责2个单阀；3）晶闸管控制单元，即TCU,为每一片晶闸管生成门极脉冲GP,监视晶闸管状态并通过回报脉冲IP发送给VCU。
阀控系统VCU接收CCP发出的并行控制脉冲，实时地向CCP提供阀的运行状态。
VCU实时接收CCP下发的触发命令，编码后发送给TCU；TCU根据接收到的触发命令完成对本级晶闸管触发；VCU接收TCU返回的监视信息。
若换流阀控制系统出现异常,VCU将采取相应的报警、请求跳闸等措施；若VCU出现异常，VCU发送报警、VCUnotok等信息。
1.2阀控单元（VCU）阀控单元由3面阀控柜和1面阀控接口柜组成。
其中每面阀控柜包含2台PCS-9586阀控制单元（每台装置包含A,B系统），分别对应同一相的2个桥臂（如YYA与YDA）。
特高压直流输电换流阀短路保护原理及特性研究
特高压直流输电换流阀短路保护原理及特性研究发表时间：2018-09-11T15:20:17.627Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：冯育杰金石炜陈兆兴夏鹏侯宇[导读] 摘要：随着特高压直流输电(UHVDC)技术的发展，直流输电已经成为了远距离大容量输电的主要模式，直流输电已得到了越来越广泛的应用。
国网辽宁省电力有限公司检修分公司辽宁省鞍山市 114000 摘要：随着特高压直流输电(UHVDC)技术的发展，直流输电已经成为了远距离大容量输电的主要模式，直流输电已得到了越来越广泛的应用。
在大电网时代，直流输电不仅成为交流输电的一种有力补充，而且成为了电力系统中最具有重要经济和技术意义的环节之一，成为了国内电力科研工作者研究的重要方向。
换流器是高压直流输电系统中最为关键、复杂且昂贵的元件，其故障形式和机理、保护配置和原理与交流系统有着很大的不同。
关键词：特高压；直流输电；换流阀；短路保护；原理；分析 1导言特高压直流输电系统以其更远的输送距离，更大的输送功率，更大区域的非同步互联，更低的功率损耗，灵活的功率调节，更低的线路造价等优势而被越来越多的应用在电力传输领域。
特高压直流输电换流阀的本体，作为关键设备，其运行稳定性、安全性、可靠性是通过设计、制造、安装、调试的全过程质量控制才能得以实现的。
特高压直流输电换流阀的安装过程，是换流阀从图纸和零部件完成到实体阀的最后关键阶段，需要对整个安装过程中影响特高压换流阀性能的关键节点进行合理控制，才能彻底保证特高压换流阀的优良品质，实现更好的长期稳定运行。
2阀短路保护(VSCP)检测原理为了保护换流阀免受由于换流变压器压器直流侧短路造成的过应力破坏，特高压直流输电系统中均设置了阀短路保护;该保护主要通过测量换流变压器压器阀侧电流(IVY，IVD)和直流极母线电流(IDC1/2P)和中性线电流(IDC1/2N)，并计算出最大的换流变压器压器电流和最大的直流电流，正常运行时这2个值是平衡的。
特高压直流输电技术的分析与探究
特高压直流输电技术的分析与探究摘要：特高压直流输电不仅可以改善电网结构，以此有效缓解电能压力，还可以解决我国远距离输电的问题，提高输电的稳定性、安全性和经济性，满足企业生产以及人们生活上的用电需求。
基于此文章对特高压直流输电技术进行分析，探讨了该技术的发展与优化，并研究了技术应用的发展前景，最后提出实际应用策略，以期能够为相关人士提供参考借鉴。
关键词：特高压；直流输电技术；技术分析1特高压直流输电技术概述我国特高压直流输电是指±800kV及以上的电压，随着近几年我国各地区对输送电容量要求的不断提高，为了使我国电力资源得到合理开发和利用，对特高压直流输电技术的研究正不断深化，现已可以实现超远距离输电这一目标，解决了自然资源和能源分布不均的问题。
直流输电的工作原理是通过换流器将交流电先整流再逆变，输电过程中注重稳定性以及安全性，该技术的应用能够节约设备占地面积、减少输电损耗，满足我国各地区用电逐年递增的使用需求。
为推动能源革命，将其转变为绿色经济，我国电力专家开始广泛关注并对技术进行改进，要求在建项目不可破坏周边的生态环境，以此为基础分析未来发展趋势，总结特高压输电相关设备运行维护经验，确保我国的特高压直流输电技术不断创新完善。
在如今全世界电力系统大规模采用直流输电的情况下，特高压直流输电技术的应用优势较为明显，综合比较现有的高强度输电手段，该技术的经济效益更高、适用范围更广，能够在使用中灵活改变输电方式，电能输送会最终注入交流电网，不仅可以保证地理优势不明显地区资源的合理利用，且能够减少输电过程中的线路损耗，提高一次能源利用率。
2特高压直流输电技术特点2.1电网结构简单，易调控特高压直流输电（UHVDC）在输送过程中中间没有其他的输电落点，可以直接将电力输送到终点，输送容量大、输电距离远，电压高，可用于电力系统非同步联网，可以简单地调控电网的结构。
2.2可以更好地限制短路的电流直流系统可以更好地控制电流的传送速度，可以将系统中出现的短路电流进行控制，这样系统不会因为短路的问题造成容量的增大。
特高压直流换流阀的运行性能及其失效机制
其试 验方 法研 究 的需 要 ，有 必 要研 究换流 阀 的运行 性 能及 其 失效机 制 首先 分析 了换流 阀 的各 个 运行 工况 ，给 出 了不 同运行 工况 的特 点及 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ仿 真波形 。然后 讨论 了换流 阀在不 同工
作周期 （ 开通 、通 态、关 断和 断态 ）下 的运 行状 态，建 立 了等效开 通／ 关 断模 型 ，并结合器 件 的 内
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｙ ｒ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｉ Ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｏ ｆ ＵＨｖＤＣ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ． Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ
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Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｘｉ ａ ｏ Ｄｅ ｎ ｇ ｍ ｉ ｎ ｇ Ｏ ｉ ． Ｓ ｏ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ （ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ３ ０ ）
新型电力系统中的特高压直流输电slcc换流技术
新型电力系统中的特高压直流输电slcc换流技术特高压直流输电（Ultra High Voltage Direct Current Transmission，简称UHVDC）是一种新型的电力传输技术。
UHVDC系统的核心是换流技术，而SLCC（Static Local Current Controller）则是UHVDC系统中的一种主要换流技术。
SLCC是通过控制线路上的换流阀来实现直流电能的传输和变换的技术。
在UHVDC系统中，直流电能是通过换流站的方式进行传输的，而SLCC则是由换流站上的静止开关器件组成的。
它通过对换流电路上的电压和电流的控制，将电能从高压端传输到低压端，或者从低压端传输到高压端。
相较于传统的交流输电系统，UHVDC系统具有更高的输电能力和更远的传输距离。
它能够有效地解决长距离输电中的线损问题，同时减少电网对电力供应的依赖性。
而SLCC作为UHVDC系统中的一项关键技术，能够实现高效、稳定的直流电能传输，为电力系统的安全运行提供了技术保障。
SLCC通过控制换流电路上的开关器件，实现对直流电能的调节和控制。
它能够实时监测电流和电压的变化，并通过控制开关管的通断状态来控制电能的传输。
通过这种方式，SLCC能够保持直流电流的稳定性，减少能量损耗，提高输电效率。
SLCC还具有较强的自适应控制能力。
它能够根据电网负荷的变化，自动调整开关管的控制策略，以实现电力系统的平衡运行。
SLCC还具备防止电网故障扩散和保护电力设备的功能。
当电网发生故障时，SLCC能够及时切断故障区域，保护电力设备免受损害，确保电能的正常传输。
SLCC技术在应用中仍然存在一些挑战。
首先，由于系统的复杂性和高压高温环境的影响，SLCC设备的稳定性和可靠性需要得到充分保证。
其次，应用SLCC技术需要大量的控制与保护措施，这对系统的安全运行提出了更高的要求。
此外，随着电力系统的发展，SLCC技术也需要不断地进行改进和优化，以适应电力系统的发展需求。
特高压直流输电换流阀控制系统应用
特高压直流输电换流阀控制系统应用摘要：换流阀作为换流站中重要的组成设备，能够实现交流电与直流电之间的相互转化，从而能够使得其效果最大化发挥。
而且换流阀控制系统主要功能是触发、监视及保护换流阀，以特高压直流输电为例，在实际开展的过程中需要对换流阀控制系统的原理及配置方式有着一定的了解，这样可以在现有的基础上对其进行优化，从而最大化发挥应用的高效性。
基于此，本文主要围绕换流阀控制系统应用要点开展分析，并阐述了换流阀系统运行维护及缺点处理的要点，仅供参考。
关键词：控制系统；特高压直流输电；应用；换流阀引言：换流阀在实际应用的过程中，要想有效保障特高压直流输电的有效转换，应该加强对交流电向直流电转换工作的重视，同时应该分析由直流向交流转换的要点，这样可以针对各项应用进行分析，从而落实好应用过程中存在的问题，确保可以在现有的基础上进行优化，最大化发挥换流阀控制系统应用的效果。
而且在实际开展应用的过程中，还应该加强对阀控系统主要组成的了解，这样有利于适当的对及控制工作进行优化，解决传统工作过程中所面临的问题。
一、直流输电概述直流输电与交流输电技术相比，直流输电技术在长远距离输电中能够有效发挥自身的优势，而且直流输电、送电力消耗型的较少，送电容量也在不断的拓展，能够符合各项要求，再加上直流输电架空线需要正负极两极导线，而且各个环节结构设计相对较为简单，并且能够有效控制成本，有着较高的稳定性，可以有效传输大容量电能，使得电力系统更加稳定运行，不需要增加交流系统短路容量。
所以，其通过自身的优势得到了广泛运用，并使得投资的效益得到有效提升。
特高压直流输电系统因其容量相对较大，而且距离长以及耗损低的优点，在我国电力系统当中取得了良好的发展前景，再加上特高压直流输电系统已经广泛的融入到各个领域，并且得到了国际的认可。
其中我国电网公司负责建设巴西美丽山二期特高压直流输电工程已投入运营，而且在全球能源互联网稳定发展的推动下，使得特高压直流输电技术，促进我国电力事业的健康发展，从而发挥不可替代的意义，而换流站在直流输电技术当中占据重要的位置，必须要加强对重视，确保可以有效的对换流阀的应用进行调整，使得其能够更加有效的输出能量。
800kv特高压直流输电换流阀关键技术及应用
800kv特高压直流输电换流阀关键技术及应用800kV特高压直流输电换流阀关键技术及应用包括以下几个方面：
1. 特高频PD信号传感技术：这种技术能够创新地实现特高频传感器展频的附加阻抗匹配网络、多层屏蔽谐振、非中心点馈电以及复合结构等关键技术。
这种技术在强电磁环境下可以采集微弱的PD信号，具有超宽频带特性，检测频带范围非常广，中心频率在500MHz至1GHz内可选，并可调节多频谐振点的相对位置以形成抑制窄带干扰频段的阻带。
2. 电磁兼容技术：这种技术主要应用于控制和消除电磁干扰，确保换流阀在复杂的电磁环境中稳定运行。
电磁兼容技术包括控制换流阀的电磁辐射、传导和敏感度，以及抑制电网过电压和雷电冲击等。
3. 阀冷却技术：这种技术主要应用于确保换流阀在高温环境下长期稳定运行。
阀冷却技术包括采用液冷和风冷等多种方式，对换流阀进行散热和降温，同时考虑环保和节能的要求。
4. 监控与保护技术：这种技术主要应用于实时监测换流阀的运行状态，预防潜在的故障。
监控与保护技术包括采用传感器、信号处理和模式识别等技术，对换流阀的电气和机械性能进行实时监测和预警，以及在必要时采取保护措施。
总之，800kV特高压直流输电换流阀关键技术及应用是多学科交叉的领域，涉及电气工程、机械工程、电子工程等多个学科。
这些技术的应用可以提高特高压直流输电的稳定性和可靠性，降低运行成本和维护成本，为电力行业的发展做出贡献。
特高压直流系统中直流转换开关的结构与原理分析
性 负 电阻效应又 使充放 电电流 的振幅不 断增 大 ，从而 实现 总 电流强迫 过零 。由于这 种方式 的控制 过程较为简单 ，从 而回路 的可靠 性较高 。鉴 于其 工作原理 ，断路器与Ｌ ｃ 回路 的参数必须 要较好地配合 。这种方 式的断路器在开 断过程
ห้องสมุดไป่ตู้
含 的 巨大 能量 需要释放 ，而释 放的能量 又会在 回路上 造成 过 电压 ，引起 断路器 断 口间的 电弧重燃 ，造成开 断失败 。 所 以如何快速 吸收这些释放 的能量就成 为断路器 能否成功 开断直流 电流的关键 因素 。在我 国 已建成 的高压 直流换流 站 中，主要使用 的直流 断路器形 式有无源型和有 源型叠加 振荡 电流方式两种 ，其基本结构原理 图如 图１ 所 示，主要 由
一
Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ Ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ）、中性母线开关 （ Ｎ Ｂ Ｓ ，Ｎ ｅ ｕ ｔ ｒ ａ ｌ Ｂ ｕ ｓ
Ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ）以及 中性母 线接 地 开关 （ Ｎ Ｂ Ｇ Ｓ ，Ｎ ｅ ｕ ｔ ｒ ａ ｌ Ｂ ｕ ｓ
次 开断 的过 程是 ：外部 电源充 电开关Ｑ Ｄ 合 闸 向ｃ 充 电， 生电弧。与此 同时 ，合上振荡 回路开关Ｑ Ｄ ， 产生振 荡电流 ，
特高压直流系统中直流转换开关的结构与原理分析
李雨桓
（ 四川 电力送变 电建设 公 司，四川 成都 ６ １ ０ ０ ５ １ ）
摘 要 ：文章 以 ± ８ ０ ０ 千伏 锦屏一 苏南特 高压 直流 输 电Ｓ － 程裕 隆换 流站 为 背景 ，对 直 流转换 开 关 系统 中不 同转换 开 关的结 构 与工作 原理 进行 了说 明 。阐述 了金属 回路 转换 开 关和 大地 回路 转换 开 关在特 高压 直流输 电 系统 中 发挥 的作用 ，并说 明 了特 高压直流输 电 系统 不 同的运 行方 式。 关键 词 ：特 高压直 流输 电；直流 系统；转换 开关 中图分类 号 ：Ｔ Ｍ ７ ２ １ 文献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ ９ — ２ ３ ７ ４（ ２ ０ １ ３ ）３ ６ — ０ １ ０ ８ — ０ ２
特高压直流换流阀原理
特高压直流换流阀原理
特高压直流（UHVDC）换流阀是用于直流输电系统的关键设备，它能够将交流电转换为直流电并输送到目标地点。
以下是特高压直流换流阀的工作原理：
1. 桥式整流器（Rectifier）：特高压直流换流阀的输入端通常是三相交流电源。
在换流阀中，交流电经过桥式整流器将交流电转换为直流电。
桥式整流器由多个晶闸管或二极管组成，控制晶闸管的导通和关断可以实现对直流电压的调节。
2. 滤波器（Filter）：桥式整流器输出的直流电压会存在一些脉动成分，为了减少这些脉动，需要在直流电路中添加滤波器。
滤波器通常由电容器和电感器组成，可以帮助平滑直流电压。
3. 逆变器（Inverter）：逆变器是特高压直流换流阀的输出端，它将直流电转换为可控的交流电输出。
逆变器也由多个晶闸管或二极管组成，通过控制晶闸管的导通和关断来实现对交流电的调节。
4. 控制系统：特高压直流换流阀的工作需要一个复杂的控制系统来
控制和调节整个系统的运行。
控制系统包括计算机控制单元、传感器、监测设备和通信设备等，用于实时监控和调节电流、电压、功率等参数，并根据需要通过控制晶闸管的导通和关断来调整电流和电压。
通过桥式整流器和逆变器的工作，特高压直流换流阀实现了交流电到直流电、直流电到交流电的转换，从而在特高压直流输电系统中发挥关键的作用。
它具有输电损耗小、可远距离传输、抗电磁干扰能力强等优点，被广泛应用于特高压直流输电系统中。
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特高压直流输电换流阀短路保护原理及特性研究
摘要：随着特高压直流输电(UHVDC)技术的发展，直流输电已经成为了远距离大
容量输电的主要模式，直流输电已得到了越来越广泛的应用。
在大电网时代，直
流输电不仅成为交流输电的一种有力补充，而且成为了电力系统中最具有重要经
济和技术意义的环节之一，成为了国内电力科研工作者研究的重要方向。
换流器
是高压直流输电系统中最为关键、复杂且昂贵的元件，其故障形式和机理、保护
配置和原理与交流系统有着很大的不同。
关键词：特高压；直流输电；换流阀；短路保护；原理；分析
1导言
特高压直流输电系统以其更远的输送距离，更大的输送功率，更大区域的非
同步互联，更低的功率损耗，灵活的功率调节，更低的线路造价等优势而被越来
越多的应用在电力传输领域。
特高压直流输电换流阀的本体，作为关键设备，其
运行稳定性、安全性、可靠性是通过设计、制造、安装、调试的全过程质量控制
才能得以实现的。
特高压直流输电换流阀的安装过程，是换流阀从图纸和零部件
完成到实体阀的最后关键阶段，需要对整个安装过程中影响特高压换流阀性能的
关键节点进行合理控制，才能彻底保证特高压换流阀的优良品质，实现更好的长
期稳定运行。
2阀短路保护(VSCP)检测原理
为了保护换流阀免受由于换流变压器压器直流侧短路造成的过应力破坏，特
高压直流输电系统中均设置了阀短路保护;该保护主要通过测量换流变压器压器阀侧电流(IVY，IVD)和直流极母线电流(IDC1/2P)和中性线电流(IDC1/2N)，并计算出最大的换流变压器压器电流和最大的直流电流，正常运行时这2个值是平衡的。
当
换流变压器压器阀侧电流幅值高于直流电流则可作为阀短路或其他相间短路的判据，在交流侧电流过大时，换流器被立即跳闸。
3特高压直流输电换流阀
特高压直流输电工程通常采用双极十二脉动换流器单元系统，电压等级在
±800kV及以上，电流可以从4000A到最高6250A。
该特高压双极直流输电系统包括2个完整的可独立输电的单极直流系统，即极1直流系统和极2直流系统。
每
个完整的单极系统包含2个单极换流器单元，分别安装在整流换流站和逆变换流站。
每个换流站内的单极换流器单元由2个12脉动阀组串联组成。
一个阀厅仅
包含一个12脉动阀组。
因此每个换流站共分四个独立阀厅，即极1高压阀厅、
极1低压阀厅、极2高压阀厅、极2低压阀厅。
锡盟站换流阀设备由西安西电电
力系统有限公司自主制造，换流阀采用空气绝缘、水冷却的户内悬吊式双重阀结构。
每个阀厅换流阀阀组由6个双重阀阀塔组成。
根据电流流向不同，双重阀阀
塔分为2种结构，即电流上结构和电流下结构。
阀侧星形接法的3相双重阀阀塔
是其中一种结构，阀侧三角形接法的3相双重阀阀塔是另一种结构。
每个阀厅换
流阀阀组通过冷却水管、管母金具、光纤分别与换流阀冷却系统、换流变压器、
换流阀控制单元对应连接。
在换流阀整体设计中，综合考虑了各种相关的复杂因素，如过电压与绝缘配合、阀电子电路单元抗电磁干扰、主回路电气件合理布局
和散热、换流阀的防火和抗震等要求、机械性能和电气性能要求、安装维护便捷
要求等，按特定装配工艺，将换流阀的各个组成部件通过标准化作业组装在一起，具有安装快捷，维护方便的特点，有效保证了换流阀和整个直流输电系统的稳定性、可靠性及安全性。
4ＲTDS仿真分析
利用ＲTDS仿真系统对酒泉—湖南特高压直流输电工程中所配置的换流阀短
路保护进行仿真试验及功能验证。
相关系统参数如下:系统为双极全压大地回线方
式运行，额定容量8000MW，直流线路额定电压为800kV，整流站交流系统电压
为750kV，逆变站为525kV，其控制方式均为典型方式控制。
模拟整流站极Ⅰ高
端阀组Y/Y绕组阀桥臂100ms短路故障，IVD为低端阀组交流侧电流，IDNC为双
极中性线电流，IDCP为极母线电流。
故障发生后，在397ms时MAX(IVY，IVD)－MAX(IDC1/2P，IDC1/2N)＞［0.5×ID_NOM+0.2×MAX(IDC1/2P，IDC1/2N)］，整流站
极Ⅰ高端阀组Y桥阀短路保护动作，故障电流最大21.6k A，使得整流站高端阀组
执行换流器X闭锁，高端阀组隔离。
逆变站换流阀过流保护(DCOCP)检测到故障
电流大于动作定值，即Max(IVY，IVD，IDCN)＞Iovc_set，经延时后高端阀组执行
换流器Y闭锁，极Ⅰ高端阀组封脉冲闭锁，退出运行。
逆变站故障发生后，换流
变压器阀侧故障短路电流最大2.1kA，系统检测到换相失败，导致Y桥阀短路保
护动作，逆变站高端阀组执行换流器X闭锁，高端阀组隔离。
换流阀直流侧短路故障(全压0.1 p.u.功率情况下的故障7模拟：一是整流站(以高端阀组为例)在ＲTDS仿真系统中，模拟整流站极Ⅰ直流母线与双极中性线之间100 ms短路故障，仿真试验时，换流变压器阀侧故障短路电流峰值为19.2kA，Y桥阀短路保护动作，D桥阀短路保护动作，整流站高压阀组执行X闭锁，将高
端阀组隔离。
逆变站由于DCOCP动作导致高压阀组执行换流器Y闭锁，极Ⅰ高压阀组封脉冲闭锁，退出运行。
二是逆变站(以低端阀组为例)在ＲTDS设置模拟逆变站极Ⅰ直流母线与双极中性线之间3s短路故障，换流变压器阀侧故障电流峰值达到5.4kA，逆变站低端换流器换相失败被检测到，延迟进行控制系统切换，然后
双桥换相失败保护动作，极Ⅰ低端换流器执行换流器Y闭锁，换流器隔离。
整流
站在逆变站执行换流器Y闭锁后执行正常闭锁停运，极Ⅰ低端阀组封脉冲闭锁退
出运行。
三是仿真试验结果：首先换流阀发生阀短路故障时，其特征是交流侧交
替发生两相短路和三相短路，由于流过故障阀的电流发生反向而导致其故障电流
量剧烈增大，故障时具有交流侧电流激增，直流线路电压、电流和输送功率同时
减小的现象。
其次整流站发生阀短路故障时比逆变站严重得多，而逆变站发生阀
短路故障同时将触发换相失败保护动作。
最后当系统输送功率为额定功率时，阀
侧故障电流可达到额定值的数倍，此时无论整流站或逆变站的差流很大，制动电
流较小，保护可以可靠动作，而当系统输送功率为最小功率时，即0.1 p.u.时，由
于整流站故障电流比逆变站故障电流大得多，使得整流站差流值较大，逆变站差
流值较小，逆变站存在出现保护拒动的可能。
5结论
换流阀短路保护作为特高压直流输电工程控制保护中的重要组成部分，为避
免换流阀因故障损坏提供了可靠保护。
通过对该保护的配置及动作逻辑进行了分
析并结合ＲTDS验证了该工程所配置的换流阀保护具有较高的灵敏性及可靠性，
本文的分析结论对该工程的后续建设及研究具有一定的技术支撑和参考意义。
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