特高压直流输电控制系统与讲义控制保护装置
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。
直流输电控制保护-保护概述
直流开关场电流差动保护组 直流滤波器保护组
直流极母线差动保护 直流中性母线差动保护 直流极差保护
电抗器过负荷保护 电容器不极引线与接地极保护区
双极中性线保护组 转换开关保护组 金属回线保护组 接地极引线保护组
交流开关场保护区
换流变差动保护组 换流变过应力保护组 换流变不平衡保护组 换流变本体保护组 交流开关场和交流滤波器保护组
对于双调谐滤波器,还应装设谐波过电流保护。
交流滤波器及并联电容器保护
在交流滤波器分组中发生过负载、接地故障或电 容器故障引起的保护跳闸，只应跳开此分组的断 路器，而过压保护动作则应跳开整组以及各分组 的断路器。
由于在交流滤波器中及在并联电容器组中都有大 量的电容器单元，少量的电容器单元故障对滤波 器特性的影响不大，往往并不需要立即切除相关 的滤波器分组，而可以根据损坏的电容器单元数 的多少，采取不同的保护措施。
不正常运行状态：电气元件正常工作遭破坏，但没有发 生故障。
过负荷，最常见的不正常运行状态 频率降低 系统振荡
电力系统保护
故障发生，必须迅速消除故障——保护 电力系统保护是利用故障发生时电力系统的异
常电压与电流等信息，判断故障的存在与否， 然后再采用相应的保护动作策略，完成隔离故 障区域的重要使命。 保护装置的原理结构
流系统，严格来说是一种系统后备保护。 当交流系统的电压过低，以至无法恢复交流系统
时，本保护动作出口，启动ESOF顺序，跳交流 开关。
直流低电压保护
保护区域是换流器 在通信系统故障或者在相关主保护拒动时，若逆
投旁通对
同时触发6脉动换流器接在交流同一相上的一对换流 阀
形成直流侧短路，快速降低直流电压到零，隔离交直 流回路，以便交流侧断路器快速跳闸
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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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
• 随着电力电子技术、计算机技术和控制理论的迅速发展， 直流输电的建设费用和运行能耗也不断下降，可靠性逐 步提高，越来越显示出其优越性。
的故障(如果是有源滤波器)。
3、换流站交流侧故障
• 换流站交流设备包括换流变压器、交流开关场设备、交流 母线、交流出线、交流馈线等。主要故障包括换流变故障、 交流侧三相短路、交流侧单相短路、交流滤波器故障、站 用电系统故障等。
– （1）与直流系统相连的交流系统故障。包括换流站远端交流系统 短路故障、换流母线故障、交流系统功率振荡或次同步振荡、交 流系统持续的扰动、换流站内交流母线电压的欠压和过压等对直 流系统产生的扰动。
• 按照故障的设备区域分为
– 换流器故障 – 直流开关场与接地极故障 – 换流站交流设备故障 – 直流线路故障等。
• 直流保护策略的设计和配置应考虑故障情况下暂态性能要求，主要是 各种短路、接地故障以及过电流和过电压。
• 此外直流系统还配备了针对交流系统扰动的有关控制保护
– 次同步振荡 – 交流系统故障对直流系统的扰动 – 直流控制系统误动对直流系统的扰动等
（强迫分量）和由直流主回路参数所决定的暂态振荡分量（自由分 量）。 - 在此阶段，控制系统中定电流控制开始起到较显著的作用，整流侧和 逆变侧分别调节使滞后触发角增大，抑制线路两端流向故障点的电流。
• 3、稳态阶段
- 最终，故障电流进入稳态，整流侧和逆变侧提供的故障电流稳态值
被控制到等于各自定电流控制的整定值，两侧流入故障点的电流方向 相反，故障点电流为两者之差。
高压直流输电控制保护装置
高压直流输电控制保护装置冗余与可靠性王明新中国电力科学研究院系统所电力系统仿真中心及直流输电研究室通信地址：北京市海淀区清河镇小营东路15号邮编：100085摘要本文参照我国电力系统保护装置的设计原则，结合自直流输电技术投入商业运行后,出现的微机控制保护装置特点，对“葛南”直流输电系统、“天广”直流输电系统，以及“三常”直流输电系统三个高压直流输电系统的控制保护装置的冗余配置进行了评价。
本文认为，必须明确被控制和保护的设备与控制保护装置本身的不同冗余概念；“三取二”配置是微机保护设备的最佳冗余配置，因为它能有效地解决保护装置本身电子元件故障造成的误动与拒动。
本文对直流输电各种二次系统冗余方式优、缺点进行的论述，仅供直流输电系统，以及电力系统控制保护装置的设计和运行维护参考。
关键字：系统的可靠性、电子设备冗余、控制保护配置一．前言对于任何系统及设备，它们的高可靠性和可用率是人们所期望的。
为了提高一个系统或设备的可靠性，必须保证组成系统的各个设备及元件的高可用率，并且有相应的冗余，防止个别元件损坏，造成系统或设备不能运行。
电力系统的高可靠性，除了由一次设备的性能质量和系统结构的稳定性保证外，还要由二次控制保护系统保证；即：二次系统对一次系统设备进行控制和保护，自动切除故障部分，避免系统停运或设备损坏。
二次系统是由大量电子元件及微处理器构成，它们的可靠性是整个系统可靠性的重要组成部分。
因此，控制保护系统除了保证相关一次设备的可靠性外，必须确保本身的高可靠性，这是本文重点讨论的问题。
由于控制保护系统使用了大量的电子元件，容易发生故障，仅一套设备不能保证系统长期运行的可靠性；因此，需要冗余配置。
在当今电子技术高速发展时期，大规模集成电路和实时微处理器的广泛应用，给控制保护设备本身的冗余提供了可靠的技术保证。
冗余方式的选择，需要根据具体设备在系统中的作用和对可靠性、经济性的影响来确定。
二、电力系统保护的配置原则电力系统继电保护，随着电力系统一同诞生，并随着电力系统的扩大而不断地发展，交流系统的继电保护从具体的电力系统设备，像发电机、变压器等元件保护和输电线路等系统保护，向着综合的系统保护方向发展，例如，电力系统安全稳定装置；由传统的继电器保护发展到微机保护。
特高压直流输电控制系统与控制保护装置
特高压直流输电控制系统硬 件构造
40
特高压直流控制保护旳特点
• 2. 新增功能 • 适应多种运行方式 • 单个换流器投退控制 • 直流融冰控制
41
单个换流器旳投退控制
42
特高压直流控制保护旳特点
• 3. 技术进步 • WINTDC 云广 • DC800 向上 • 主机采用高性能计算机 最新Intel双核处理器，
关量信号 • TDM (Time Division Multiplexed) 用于串行传
播模拟量信号
23
葛站保护分区
24
直流保护区域划分(大地回线)
25
控制保护软件
• ABB技术 • 由MACH2 系统功能块编程，生成图形文献。
• 简朴旳点击、拖动、放下即完毕。再通过编 辑，生成对应代码，下载到对应存储器中。
Converter unit firing
control
Voltage measuring
system
Id
5
葛站直流控制保护系统
6
三常直流工程龙泉站直流控 制保护系统框图
7
国内常规直流控 制保护设备
• 两种类型旳直流控制保护系统
• ABB、南瑞、四方
•
MACH 2系统
• SIEMENS、许继
•
4.特高压直流输电控制系 统与控制保护装置
• 4.1 常规高压直流输电控制系统与控制保护 装置
• 4.2 特高压直流输电控制系统与控制保护装 置旳特点
1
换流站二次设备
1. 运行人员控制和SCADA系统 2. 直流控制 3. 直流保护 4. 交流保护 5. 通信系统 6. 调度自动化 7. 能量计费系统 8. 暂态故障录波器 9. 直流线路故障定位器 10. 站主钟系统
第六章高压直流系统的控制.ppt
对于整流器，可使α ＝０，则cosΦ= 1， 但为确保触发前阀上有足够的电压，有 一个最小α 角的限制，大约为５°正常 运行时α 角的范围为15 ° -20 ° 。 对于逆变器，为了避免换相失败，在换 相电压易号之前换相必须完成，所以γ 必须要大于某一临界值。50Hz系统可采 纳的裕度为15 °，60Hz为18 °
6.2 控制的基本方式
Id
Vd 1 Vd 2 Rl
当越前角β 恒定时
E'1 c o s V d1 Id R c 1 ' V d 2 E 2 cos Id R c2
' ' E c o s E o s 1 2c Id R R R c 1 l c2
当熄弧角γ 为恒定时
用控制极进行调节，不但调节范围大， 而且非常迅速，是直流输电系统的主要 调节手段，用改变发电机励磁和换流变 分接头来进行调节其速度较慢，如改变 换流变分接头通常每挡需要5s-6s，而改 变α 或β （或γ ）则只需要20ms-30ms， 通常这两种方法是配合使用的。
直流输电系统基本的控制方式有：
' V E d2 2 cos Id R c2
' ' E c o s E o s 1 2c Id R R c 1 R l c2
改变直流电流（或功率）的方式：
1 调节整流器的触发延迟角α 或逆变器 的越前角β （或熄弧角γ )，即调节加到 换流阀控制极的触发脉冲相位，简称控 制极调节。 2 调节换流器的交流电势Ｅ１、Ｅ２， 一般靠调节发电机励磁或改变换流变压 器分接头来实现。
二、控制系统的基本要求
1）为了避免电流流过阀和其它载流元件出现 危险的状况，应限制电流的最大值。 2）要求限制由于交流系统的波形而引起的直 流电流波动。 3）尽可能使功率因数保持较高的值。 4）尽可能防止逆变器换相失败。 5）为了使功率损耗最小，要求保持线路送端 电压恒定并且等于额定值。 6）为控制所输送的功率，有时则要求控制某 一端的频率。
±800kV 特高压直流输电工程技术
±800kV 特高压直流输电工程技术摘要：特高压直流输电技术是目前世界上最先进的输电技术，具有远距离、大容量、低损耗、少占地的综合优势，可以更安全、更高效、更环保地配置能源，是实现能源资源集约开发、促进清洁能源发展、有效解决雾霾问题的重要载体，更是转变能源发展方式、保障能源安全、服务经济社会发展的必由之路，也是中国抢占世界能源发展制高点、带动电工装备业“走出去”的重要举措。
关键词：特高压;?直流输电;?换流站;1特高压直流输电工程技术1.1特高压换流技术特高压换流是特高压直流输电工程的关键技术，其核心设备为换流阀。
目前中国投运及在建的±800kV特高压直流输电工程所使用的换流阀主要有5000A/±800kV和6250A/±800kV两种类型，其中后者的输送性能相对于前者有大幅度的提升。
文章将对这两种类型的特高压换流阀基本参数和性能进行对比分析。
（1）运行条件5000A/±800kV和6250A/±800kV换流阀均为全封闭户内设备，其长期运行温度为10～50℃，长期运行湿度为50%RH，并要求阀厅内长期保持微正压条件。
（2）基本参数与±800kV/5000A换流阀相比，±800kV/6250A换流阀的输送容量提升了25%，其晶闸管导通电压由原来的8.5kV降为7.2kV，晶闸管关断时间由原来的500μs降为450μs，增强抵御换相失败的能力。
（3）阀塔结构设计目前±800kVUHVDC换流阀典型阀塔结构均为悬吊式二重阀结构，整个阀塔通过悬式绝缘子悬吊于阀厅顶部。
每个二重阀为一个6脉波整流/逆变桥的1相，由2个单阀串联构成，而双12脉动阀组的1相则由4个二重阀串联构。
其中，高端阀厅12脉动阀组的悬吊部分的绝缘按直流600kV设计，低端阀厅12脉动阀组的悬吊部分的绝缘按直流200kV设计。
在每个单阀两端采用并联氧化锌避雷器来实现过电压保护，并在阀塔的顶部和底部安装屏蔽罩，以改善换流阀周围电场分布特性，避免换流阀对地产生电晕发电。
控制系统与直流保护介绍
龙泉换流站控制系统与直流保护介绍一、高压直流输电系统的基本介绍1、高压直流输电工程的组成部分：交流开关场、换流变、换流阀、直流开关场及直流输电线路。
2、特点适合大功率、远距离输电；输电线路相对于交流输电线路要经济的多；为全国大范围联网提供了便利的条件；填补了我国直流输电技术的空白。
直流设备对环境的要求较高；我国在直流输电方面起步较晚，主要依靠国外技术支持，因此现阶段直流输电设备较昂贵。
3、前景随着我国充分利用丰富的水利资源，大力发展水电建设，直流输电将发挥其重大的经济及社会效益。
二、控制与保护系统设备介绍（按位置及控制区域）1、盘柜介绍：PCP pole control and protectionBCP bipole control and protectionACP ac control and protectionAFP ac filter control and protectionDFT dc field terminationBFT bipole field terminationAFT ac field terminationASI Auxiliary system interfaceTFT Transformer Field TerminationATI auto transformer interfaceCP control pulseCRC cyclic redundancy checkDCOCT dc optical current transducerDPM digital signal processorGWS gate workstationOWS operator workstationEWS ENGINERRING WORKSTA TIONERCS electronic reactive control systemFP fire pulseI/O input/outputLAN local area networkCAN Control Area NetworkTDM Time Division MultiplexLFL line fault recorderMACH2 Modular Advanced Control HVDC(High V oltage Direct Current) and SVC(Static Reactive Power Compensation) 2nd editionDOCT digital optical current transducerOIB optical interface boardRPC reactive power controlSCM Station Control monitoringTHM thyristor monitoringVCU valve control unitCCP cooling control and protectionCFC Converter Firing ControlETCS Electronic Transformer Control SystemHDLC High-level Data Link ControlPCI Peripheral（外围设备）Component Interconnection SCADA Station Control and Data Acquisition(获得)TCC Tap Changer ControlACS自动监视系统COMM通讯程序（主计算机的软件部分）DSP数字信号处理器ETCS电力变压器控制系统GUI图形用户界面GWS网关站（远控）I/O输入/输出MACHMC1（2）主计算机EWS工程师工作站OWS操作员工作站PC个人电脑P IS设备信息系统SUP监视器TFR故障录波VSS软件库ESD静电释放PCB印刷电路板2、板卡介绍：PS801 高性能的DSP板（6个DSP板）PS820 HDLC通讯与监控板（6个DSP板）PS830 I/O处理板PS831 CAN/HDLC光桥PS832 CAN/CAN桥PS841 交流电压测量板PS842 交流电压测量板PS844 电压分配板PS8451A 电流测量板PS850 控制I/O板PS851 110V数字输入板PS853 数字量输入板PS860 高性能的输入/输出板PS862A 隔离模拟测量板PS868 PT100与4-20mA输入板（小电流/电压测量板）PS870 总线连接板PS871 I/O总线连接板PS872 时间同步板（从主时钟分配一个秒脉冲同步信号到最多五个本地用户）PS873 总线延伸与终端板PS876 TDM光通讯板PS877 VCU传输/接收板PS880 21槽底版PS891A 电源板PS900 阀控中央处理单元PS906 阀控16通道光通道输入/输出板控制系统三、控制主要包含的内容控制系统主要包括——ACP控制：断路器、隔离刀闸的顺序控制，主变的分接头控制等。
±800kV特高压直流输电控制保护系统
±800kV特高压直流输电控制保护系统发布时间：2022-12-05T09:02:49.209Z 来源：《福光技术》2022年23期作者：罗理[导读] 大规模长距离的电力输送主要是依靠特高压直流输电技术，但是在实际使用中也会存在诸多问题，需要建立完善的控制保护系统来保障电力传输的安全稳定性和传输的效率。
因此，在现阶段加强对于±800kV特高压直流输电控制保护系统的研究具有十分重要的现实意义。
国网湖南超高压变电公司湖南长沙 410000摘要：大规模长距离的电力输送主要是依靠特高压直流输电技术，但是在实际使用中也会存在诸多问题，需要建立完善的控制保护系统来保障电力传输的安全稳定性和传输的效率。
因此，在现阶段加强对于±800kV特高压直流输电控制保护系统的研究具有十分重要的现实意义。
关键词：±800kV；特高压；直流；输电；控制；保护；系统1直流输电系统概念直流输电系统由直流线路、逆变站、整流站、交流侧电力滤波器、直流侧电力滤波器、换流变压器、无功补偿装置、直流电抗器以及保护、控制装置等构成，通常是两端直流输电系统，其中整流站和逆变站属于换流站，通过整流站和逆变站能够实现交流电力和直流电力的转换，换流站是直流输电系统比较重要的组成部分。
首先由交流系统的送电端将交流功率通过换流变压器送到整流器，完成交流功率到直流功率的转化，然后将直流功率通过线路传输到逆变器，逆变器又会将直流功率转化为交流功率，最终传输到交流电力系统的受电端。
2特高压直流输电控制保护系统的分层结构针对控制保护系统进行分层处理，主要是依据电器的等级和工作环节进行分类。
为了保障系统的安全稳定运行，技术操作人员应该充分掌握系统的输电情况，及时发现并处理系统运行过程中存在的故障问题。
系统分层结构如图1所示。
3特高压直流保护配置原则3.1三重化保护配置为了保证直流输电工程运行的安全稳定性，一般常规的HVDC工程中会设置双重化的主保护和测量传感器，达到保护直流输电工程的目的。
特高压直流输电控制系统与控制保护装置-2022年学习资料
控制保护系统层次结构-西门子技术-Load Dispat中Center-Operator Controlaster Clack-Lhepre-Remote-的-LAN Print Server-Interfac -Network Printer-Local Area Network-Station-Pole 1-Po 1-Pol 2-Pde 2-DC-Control Level-Protection-Digital Con rols-VBE-YBE-Valves-Field Bus-nn-Process Level-T-Tm T measured-AC Filter-DC Yard Transformer 1-Transformer -Feeder-values-片8
直流控制系统示意图-HVDC control system-To inverter-P-order-Cur ent-Converter-Power-unit-amplifier-firing-△P-od-respo se-U-d response-Voltage-measuring-5
葛站直流控制保护系统-国调、网省调-SPDne-能量计费-路由1-路由2-核拟屏-远动LAN1-远动AN2 故障录波系纯-GPSA-GPSR-穷-保护子站-远方通信接口-IHGB-ttf-运行人员-运行人员事件报警 录事什报警记录-程-故章灵波-打机-牛服器-备房器-远动工作站A/B:-终端-打印机系统-数据采集单元-计 -保护规约转换-培训仿真播-主算机-在士AH-防火墙-花流密-安流始家：-被容接斑-设：液羽-隔离装置-直 -喻障定位-串口-计管利-计算机-该口-站长-培训员-换流变保护-交流洗波器保扩-直流波波器保护-TIM总 -滤被器开关保扩-交流波波器耳线保打-00V母差保护-线路保护-业主M[S系锐-开关保护-10···1-V E/TM-对站通讯接口-站通讯口-葛洲坝站控制保护系统整体结构示意图
1000kv特高压直流输电控制与保护设备技术导则
1000kv特高压直流输电控制与保护设备技术导则一、背景介绍在现代社会中，电力输送是至关重要的基础设施之一。
而1000kv特高压直流输电控制与保护设备技术则是这一领域中的重要一环。
本文将从深度和广度的角度，对这一技术进行全面评估，并撰写一篇有价值的文章，进行探讨与总结。
二、1000kv特高压直流输电的定义与意义1000kv特高压直流输电是指在1000千伏电压等级下进行的直流输电。
这是一项十分先进并具有前瞻性的技术，其意义在于提高了电力输送的效率和可靠性，同时有助于减少能源损耗、降低成本，对于解决长途输电和跨区域输电等问题具有重要意义。
三、1000kv特高压直流输电控制与保护设备技术概述1. 控制技术在1000kv特高压直流输电中，控制技术是至关重要的一环。
这涉及到对输电系统的运行状态、功率调节、电压调节等方面的控制，需要借助先进的控制设备和技术手段来实现。
2. 保护设备技术与控制技术相似，1000kv特高压直流输电的保护设备技术也是不可忽视的。
它涉及到对输电系统的故障检测、故障隔离、设备保护等方面，需要确保输电系统的安全稳定运行。
四、深入探讨1000kv特高压直流输电控制与保护设备技术1. 控制技术深入在实际控制技术中，我们需要考虑到电压、功率、电流等多方面的因素。
如何通过先进的控制算法和设备，实现对输电系统的精准控制，是一个值得探讨的话题。
2. 保护设备技术深入在保护设备技术方面，我们需要深入探讨如何通过先进的保护装置，实现对输电系统的智能保护和故障定位。
这涉及到对设备的性能、可靠性等方面的要求，以及与控制技术的协同工作等内容。
五、对1000kv特高压直流输电控制与保护设备技术的个人观点和理解在我看来，1000kv特高压直流输电控制与保护设备技术是一个十分复杂而又具有挑战性的技术领域。
它不仅需要我们拥有扎实的专业知识，更需要我们具备创新意识和解决问题的能力。
只有不断地进行研究和实践，才能不断地推动这一领域的发展，并为实现更高效、更安全的电力输送贡献自己的力量。
直流输电与FACTS技术-Ch3-高压直流输电系统的控制与保护
端平波电抗器和直流线路上的电感，而R的值包含了两端平波电抗器的
电阻值以及直流线路的电阻值。
R
L
整流器
Id
逆变器
U dr
U di
α为整流器的延迟角；
直流系统中的直流电流
Id
Udr
U di R
β为逆变器的超前角；
直流线路的输送功率 整流器的Vd-Id 特性
Pd Ud Id Udr Ud0r cos Rcr Id （2-17）
3.2 换流器基本控制方式及其配置
3.2.2 整流器的基本控制配置
Ud ( p.u.)
1.2 A
1.0 0.8 0.6
min
SB N
M
定Id
T
整流器特性 逆变器特性
Imax
R
0.4 U
C
D 0.2
VDCL I
C'
0E
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 Id ( p.u.)
Imin
(a)
3 高压直流输电系统的控制与保护
3.1 两端直流输电系统的基本控制原理
U d0r
Rcr
R
Rci
Id
Ud0r cos
U dr
Udi Ud0i cos
U d0i
整流器
线路
从整流侧流向逆变侧的直流电流为
逆变器
Id
U d0r
cos Ud0i cos
R Rcr Rci
或ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Id
U d0r
cos Ud0i cos
R Rcr Rci
3 高压直流输电系统的控制与保护
3.1 两端直流输电系统的基本控制原理
高压直流输电控制系统
高压直流输电控制系统
直流输电控制系统组成
直流输电控制系统组成
直流控制系统组成
– – – – 与远方控制中心（如国调、网省调）的接口子系统 运行人员控制系统 交直流站控系统 直流极控制系统
直流输电控制系统组成
直流输电控制系统组成
直流输电控制系统组成
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
PROT. block/deblock
Protections
SWC
TCC
Switch orders Switch orders s Switch orders s Firing pulse es Step orders
Ud
AC Filters
Id
直流极控系统介绍－功能
无功控制RPC
– 控制目标： • 满足换流器消耗无功需要，使直流系统与交流 系统交换的无功为设定值。 • 满足谐波滤波需要，使直流系统注入交流的谐 波达到允许范围。 • 控制交流电压在设定值
交直流站控介绍
• 站控系统从I/O接口至系统主机整个环节均采用 完全双重化设计 双重化设计确保不会因为任 完全双重化设计，双重化设计确保不会因为任 一系统的单重故障而发生停运，也不会因为单 重故障而失去对换流站的监视。 重故障而失去对换流站的监视 • 站控系统具有完整的自身内部监视和自诊断能 力 以便在故障时容易定位问题所在 站控系 力，以便在故障时容易定位问题所在。站控系 统具有足够高的的可靠性、可用率和可维护性。 • 交流站控独立配置。直流站控根据不同厂家的 交流站控独立配置 直流站控根据不同厂家的 设计，可单独配置，也可用集成到直流极控中。
特高压直流输电控制与保护技术的研究
第37卷第15期电力系统保护与控制Vol.37 No.15 2009年8月1日Power System Protection and Control Aug. 1,2009特高压直流输电控制与保护技术的研究王 徭（华北电力大学，北京102206）摘要：随着特高压大电网和交直流并网的开展，直流输电技术逐渐被广泛应用在实际工程中。
在直流输电系统和换流技术研究的基础上，结合云广±800 kV特高压直流输电工程，系统地介绍了直流输电控制保护系统的分层冗余结构以及不同故障对应的保护措施，并提出了直流输电工程中存在的问题和解决方案。
特高压直流输电控制保护系统的研究对特高压大电网和交直流并网的可靠、有效运行具有十分重大的意义。
关键词: 特高压直流输电工程；换流技术；直流输电控制保护系统Study on the control and protection system of ultra high voltage direct current transmissionWANG Yao(North China Electric Power University, Beijing 102206, China)Abstract: With the development of the ultra high-voltage transmission network and AC-DC merging into the network, ultra high voltage direct current (UHVDC) transmission technology is widely used in practical engineering. Based on the DC transmission system and the conversion between AC and DC by considering ± 800 kV Yun-Guang project, the paper systematically introduces the redundant and hierarchical structure and protection measures corresponding different faults of the control and protection system of UHVDC.Then it brings forward the problems and solutions of a UHVDC project. The study is great significant to the high-voltage transmission network and AC-DC merging into the network.Key words: ultra high-voltage transmission network; conversion; control and protection system of HVDC中图分类号： TM72; TM77 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2009)15-0053-060 引言早在18世纪末，法国就曾用2 000 V直流发电机，将电能经56 km直流输电线路送给用户。
特高压直流输电控制保护装置的实时故障录波单元设计
特高压直流输电控制保护装置的实时故障录波单元设计作者：梁雯虹张亚琼来源：《硅谷》2011年第07期摘要：随着电网规模的日益扩大，故障录波对于电力系统的安全可靠运行起着十分重要的作用，讨论基于VxWorks操作系统的PowerPC主处理板上集成故障录波单元，SDHC，SATA硬盘提供海量存储，千兆以太网通信的一种应用于特高压直流输电的故障录波方法。
关键词：故障录波；特高压直流输电；VxWorks；PowerPC中图分类号：TM8文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0410057－011 背景特高压直流输电（UHVDC）是指±800kV（±750kV）及以上电压等级的直流输电及相关技术。
特高压直流输电的主要特点是输送容量大、电压高，可用于电力系统非同步联网。
随着十一五、十二五国家规划的特高压直流输电项目越来越多，推进直流输电控制保护系统国产化，不仅是市场竞争的需要，也是进一步提高我国重大技术装备和产业研发水平、增强企业核心竞争力、带动国内相关产业链全面进步的重大举措。
随着国内电网规模日益扩大，就需要一个能够准确进行故障元件诊断、事故后数据分析、保护动作行为评价等功能完善的电网故障信息综合分析系统。
这对于电力系统的安全可靠运行起着十分重要的作用，因此故障录波单元是控制保护系统的重要组成部分。
2 总体结构录波单元集成整套装置的主CPU板内，主CPU板使用了高性能的PowerPC嵌入式处理器，主频高达1.5GHZ，CPU上运行嵌入式实时操作系统VxWorks，录波单元与变电站后台软件之间由以千兆以太网联接。
本装置有控制系统和测量系统，故障信息分别来自这两个系统，控制系统的故障信息通过机箱背板的VME总线送给主CPU板，测量系统的故障信息通过光纤送给CPU板，CPU板使用大容量的SDHC卡以及SATA硬盘用于存储故障信息。
嵌入式CPU板上运行嵌入式实时操作系统VxWorks，它完成录波数据的存储、处理、分析、通信和定值设置等功能。
特高压直流输电控制保护系统研究
特高压直流输电控制保护系统研究摘要：特高压直流输电是当前电力输送管理的重要方式，进行控制保护系统的合理应用，不仅能提升特高压直流输电效率和质量，更能在减少供电损耗的同时，保证输电安全性。
本文在阐述特高压直流输电控制保护系统配置原则的基础上，就保护系统装置的基本功能展开分析，同时基于实时仿真技术，指出要直流控制保护程序的基本流程。
期望能提升特高压直流输电控制保护系统的应用水平，推动我国电力工程的有序发展，关键词：直流输电；特高压；控制保护系统；实时仿真技术电力资源在社会生产生活中发挥着重要作用；新经济形态下，人们对于电力资源的需求量不断增加，采用直流系统进行输电已经成为当前输电管理的重要形式。
在直流输电中，控制保护系统充当着神经中枢的作用，其能在保护构件高效配置的基础上，保证直流输电的效率与稳定。
新时期，我国直流输电规模不断扩大，进行直流输电控制保护系统的深度研究很有必要。
一、特高压直流输电控制保护系统配置原则特高压直流输电控制保护系统在的输电安全管理中发挥着重要作用；输电管理中，直流输电控制保护系统按照分层分布的形式进行结构布局，同时在开放式、分层分布式以及模块化监控系统的支撑下，实现了主机保护配置和直流控制的有效管理，同时，借助于冗余配置体系，特高压直流保护系统得以高效运作，有效的满足了特高压直流输电的效率和质量[1]（见图1）。
在实践过程中，要进一步提升输电控制保护系统的运行效率，还应注重其设计原则和三重保护原则的有效把控。
图1 直流输电控制保护系统分层结构就设计原则而言，应坚持降低双极停运率的控制思想，即要求所有控制保护系统，不仅能在整流运行中应用，同时可以在逆变运行中应用。
具体而言，在保护设备配置中，应将12脉动换流阀组作为最基本的保护单元，对每一个换流器进行单独保护，确保两极保护彼此分开。
同时，需对各个区域进行多重保护，避免单一元件发生故障时，其他组件单元能正常运行。
而在三种保护原则管理中，应注重双重冗余保护的有效设置，要求根据“三取二”的逻辑通过FPGA硬件输出切换、跳闸和闭锁信号，并在光纤的支撑下，对所有的跳闸信号进行传送管理，确保直流输电系统可靠性和稳定性的有效提升[2]。
探讨特高压直流控制保护系统
探讨特高压直流控制保护系统发表时间：2016-11-29T16:54:48.780Z 来源：《基层建设》2016年17期作者：严慧杨光中王昆胡非[导读] 文章对特高压直流控制保护系统进行了综述, 从特高压直流控制保护系统的结构分层开始, 介绍了特高压直流控制保护系统的控制与保护功能配置。
国网无锡供电公司江苏无锡 214061摘要: 特高压直流具有输送容量大、距离远、损耗低等优点，是实现中国能源优化配置的有效途径。
控制保护系统是高压直流输电工程的“大脑”，对工程整体性能和可靠性有重要影响。
文章对特高压直流控制保护系统进行了综述, 从特高压直流控制保护系统的结构分层开始,介绍了特高压直流控制保护系统的控制与保护功能配置。
关键词: 特高压；控制功能；直流保护一、特高压直流控制保护系统的特点800 kV 特高压直流换流站的控制保护系统的设计原则与 500 kV 常规直流换流站工程没有本质的区别, 800 kV特高压直流换流站每个极由两个串联的换流单元组成、每个换流单元配置独立的旁通断路器和隔离开关实现该换流单元的自动投退功能, 因此在控制策略、保护分区以及设备的配置上应尽可能保持各个换流单元的控制保护设备和功能的相对独立性,在满足各种运行方式下的技术性能和功能要求下尽可能方便运行维护人员对控制保护设备的调试、操作和维护。
特高压换流站直流控制和保护系统采用基于微处理器以及数字信号处理器的各标准功能模块构成, 系统设备之间通过高性能的工业标准总线或以太网络连接通信。
系统的所有硬件和软件均为完全双重化或多重化配置, 并具有完善的内部自检功能和切换逻辑, 保证系统运行的安全性和可靠性, 使设备的维护工作量减到最小。
两个极的控制保护系统完全独立, 每一极的高端换流单元和低端换流单元的控制或保护亦完全独立, 某极或某一换流单元的故障或检修不影响另一极或另一换流单元的运行。
二、直流控制系统的功能配置特高压换流站直流控制系统的控制层设备在功能上按照 IEC 对分层结构的定义, 分为双极、极、阀组( 换流单元) 配置, 两个极的控制层设备和每极的高、低端阀组的控制设备物理上均完全独立, 分别布置在主控制楼二层极 1、极 2 控制保护室和辅控楼中, 这种功能配置和设备布置方案便于运行和维护人员在日常运行中的操作、调试和维护, 已具有成熟的运行经验。
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特高压直流输电控制系统 与控制保护装置
换流站二次设备
1. 运行人员控制和SCADA系统 2. 直流控制 3. 直流保护 4. 交流保护 5. 通信系统 6. 调度自动化 7. 能量计费系统 8. 暂态故障录波器 9. 直流线路故障定位器 10. 站主钟系统
常规高压直流输电
• 4.1 常规高压直流输电控制系统与控制保护 装置
直流控制系统示意图
HVDC control system
To inverter
P order Pmod
Power control
Iorder
Current control a m p lifie r
Converter unit firing
control
Id
Iresponse
Ud response
• SIMADYN D控制系统编程软件为STRUC G 。STRUC G为一个图 形编辑器，它用于进行配置、诊断和文件编制。其应用也比较 简单，仅需要使用选取－放置－连接的方法即可。
• 程序存储 闪存卡
• 多功能I/O模块
SU200 6MD66
• 升级产品
WinTDC 系统
MACH 2系统简介
• MACH 2系统是一种以当代PC机为核心的开放式控制系统，
其系统集成度、自检覆盖率都很高，具有当今的先进技术
水平。
• MACH 2主机单元基于高性能工业计算机硬件，包括：CPU 为Pentium III处理器、采用PCI总线的主板、数字信号处理器 插件PS801和PS820。
• Hidraw可以运行在任何一台兼容的Windows NT/95 PC机上， 它有一个图形用户接口(GUI)，其应用比较简单，仅需要使
• 改变换流变抽头位置(Vd＝1.35Ecos －dId)
• 调节范围小；分级调节；调节速度慢。
•
辅助控制手段
• 控制原则
• 整流站控制直流电流
• 逆变站控制直流电压
基本控制配合1
• 整流站控制Id • 由电流调节器控制Id Id ＝Ido • 由换流变抽头调节控制换流器α α=15º±2.5º
• 逆变站控制Ud • 由关断角调节器控制γ γ＝17º • 由换流变抽头调节控制Ud Ud ＝ Udo±1%
•
直流控制系统
双重化设计
•
直流保护系统
三重化设计
• 2）基于ABB技术的直流控制保护系统
•
直流控制系统
双重化设计
•
直流保护系统
双重化设计
运行人员控制
•
西门子
ABB
• 主机 PC
• 操作系统
• LAN网 结构
Alpha工作站
UNIX
Windows NT*
星型拓扑结构
星型拓扑
现场总线（西门子技术）
现场总线 （ABB技术）
Voltage m e a su rin g
system
葛站直流控制保护系统
三常直流工程龙泉站直流控 制保护系统框图
国内常规直流控 制保护设备
• 两种类型的直流控制保护系统
•
ABB、南瑞、四方
•
MACH 2系
统
•
• 系统
SIEMENS、许继
SIMADYN D
•
都能满足业主提出的控制保护功
控制保护系统层次结构
• 逆变站控制Ud • 由关断角调节器控制γ γ＝17º • 由换流变抽头调节控制换流变阀侧电压Udi0不变。
• 例：葛南 •
两站直流控制的基本配合
• • 整流站 • 逆变站
ABB Id αmax
西门子 Id
Ud
Ud
Id
代码，下载到对应存储器中。 • 不同的应用有对应的功能块库。
• 西门子技术
• STRUC G 软件编程，生成图形文件。 • 简单的点击、拖动、放下即完成。 • 有统一的功能块库。
直流控制
• 控制直流功率的手段
• 改变角(Vd＝1.35Ecos －dId)
• 调节范围大；连续调节；调节速度快。
•
主要控制手段
• 基于ABB技术（ MACH 2 ）的直流控制保护系统
•
特点: 换流变保护、交/直流滤波器保护改用自主技术
•
RCS-977A换流变压器保护 ，
•
RCS-976D直流滤波器保护 ，
•
RCS-976A系列数字式交流滤波器保护。
• • 3）基于AREVA技术的直流控制保护系统
直流控制保护系统冗余设计
• 1）基于西门子技术的直流控制保护系统
• 现场总线采用CAN和TDM总线 • CAN (Control Area Network) 用于串行传输
开关量信号 • TDM (Time Division Multiplexed) 用于串行
传输模拟量信号
葛站保护分区
直流保护区域划分(大地回线)
控制保护软件
• ABB技术
• 由MACH2 系统功能块编程，生成图形文件。 • 简单的点击、拖动、放下即完成。再通过编辑，生成相应
（ABB技术）
控制保护系统层次结构
（西门子技术）
国内直流工程运行控制层设备 配置
国内直流工程控制保护设 备配置
SIMADYN D系统简介
• 西门子开发
• 广泛应用于各行业高速控制系统
• SIMADYN D系统是一种多处理器总线结构，高速数字化可编程 控制系统。由于此系统随着电子技术的发展而不断升级，具有 当今的先进技术水平。
用选取－放置－连接的方法即可，即：用户可以通过从图
标库中选取相应图标，然后放置在图中，并将图标连接起
来即可。
• 升级产品
DCC-800 系统
控制保护主机（ABB技术）
• MACH 2系统主机
• 通用PC 机(Pentium III, PCI源自线，无硬盘)• PS820 ）
+专用板卡 （PS801和
• 例：三常、三广
基本控制配合2
• 整流站控制Id • 由电流调节器控制Id Id ＝Ido • 由换流变抽头调节控制换流器α α=15º±2.5º
• 逆变站控制Ud • 由电压调节器控制Ud Ud ＝ Udo • 由换流变抽头调节控制γ γmin＝17º
• 例：天广、贵广
基本控制配合3
整流站控制Id • 由电流调节器控制Id Id ＝Ido • 由换流变抽头调节控制换流变阀侧电压Udi0不变。
• 操作系统 Windows NT*
• 软件编程 Hidraw
• 程序存储 闪存卡
•
主计算机（MC ）
MACH 2系统主机
主计算机结构
国产直流控制保护系统的类型
• 1）许继 DPS-2000
• 基于西门子技术（ SIMADYN D ）的直流控制保护系统
•
特点: 人机界面改用自主技术
•
• 2）南瑞 PCS-9500