高压直流输电_控制教材
高压直流输电技术PPT课件
这篇文章发表后,正弦波立
即在电气工程领域得到应用
。 论文中提出,正弦交流电路如同直流电路一样,电压和电流有效值之比为一
常数,称之为阻抗;因此,在线性电路中是遵守欧姆定律的。他从电气参数
计算上说明了采用正弦函数波形交流电的理由。
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传统的直流输电系统
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传统的直流输电系统
传统直流输电系统是建立在发电和配电均为交流电基
础上的。
传统直流输电是先将送端的交流电整流为直流电,由
直流输电线路送到受端,再将直流电逆变为交流电,送 入受端的交流电网。
传统直流输电系统经历了汞弧阀换流器和晶闸管阀换
流器两个阶段。
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网;二是当两个相同工作频率的交流电网联网形成更大的交流电网后,受 到系统运行稳定性差和短路容量增大等限制。
3.在电缆输电方面,由于电缆电容远大于架空线路,电缆电容的充放电电
流产生很大损耗,严重限制了电缆输电距离和效率。
在一定条件下的技术经济比较结果表明,采用直流输电更为合理,且比
交流输电有更好的经济效益和优越的运行特性。因而,直流输电重新被人 们重视。
机或电动机的故障退出与重新接入以及运行调整,极大地提高了
可靠性。
4台 3kV/300kW
发电机
输电线路16km
避雷器
避雷器
总电压12kV、电流100A
2台 1kV/100kW
电动机
1台 3kV/300kW
电动机 2台
500V/50kW 电动机 2台
3kV/300kW 电动机
典型的 Thury串联 系统
高压直流输电系统PPT课件
(3)过负荷能力
通常,交流输电线路具有较高的持续运行能力,受发热
条件限制的允许最大连续电流比正常输送功率大得多, 其最大输送容量往往受稳定极限控制。
直流线路也有一定的过负荷能力,受制约的往往是换流
站。通常分2h过负荷能力、10s过负荷能力和固有过负荷 能力等。前两者葛上直流工程分别为10%和25%,后者 视环境温度而异。
以下是维持高功率因数的几个原因:
在给定变压器和阀的电流和电压额定值的 条件下,使换流器的额定功率尽可能高;
减轻阀上的应力; 使换流器所连接的交流系统中设备的损耗
和电流额定最小; 在负荷增加时,使交流终端的电压降最小; 使供给换流器的无功功率费用最小。
控制特性
图4.1.2 理想的稳态伏安特性(Vd是在整流器上测量的值;
当电压降低时,也会面临换相失败和电压不稳定的风险。 这些和低电压条件下的运行状况有关的问题可通过引入 “依赖于电压的电流指令限制”(VDCOL)来防止。当 电压降低到预定值以下时,这个限制降低了最大容许直流 电流。VDCOL特性曲线可能是交流换相电压或直流电压 的函数。图示出了这两种类型的VDCOL。
Id
Vdorcos Vdoi cos Rcr RLRci
Pdr VdrId
P di VdiIdP drRLId 2
图3.1.1 HVDC输电联络线 (a)示意图;(b)等值电路;(c)电压分布。
高压直流系统通过控制整流器和逆变器的 内电势(Vdorcosα)和(Vdoicosγ)来控制 线路上任一点的直流电压以及线路电流 (或功率)。这是通过控制阀的栅/门极 的触发角或通过切换换流变压器抽头以控 制交流电压来完成的。
高压直流输电控制
直流输电系统控制1 直流输电系统控制的基本原理如图1-1中所示的直流输电联络线,它表示一个单极联络线或双极联络线中的一个极,相应的等值电路和电压分布情况分别如图1-1(b)和1-1(c)所示。
(a)接线图(b)等值电路(c)电压分布情况图1-1从整流器流向逆变器的直流电流为:直流系统通过控制整流器和逆变器的内电势αcos dor V 和γcos doi V 来控制线路上任一点的直流电压以及线路电流(或功率)。
这是通过控制阀的栅/门极的触发角,或者通过改变换流变压器抽头来控制其交流电压来完成的。
栅/门极的控制速度很快(1到10ms),而变压器抽头切换速度较慢(每级切换为5到105),这两种方式相互补充,栅/门极控制最先开始动作,随后分接头缓慢调节改变,使换流器控制角(整流器的触发角和逆变器的熄弧角)恢复到正常范围。
功率反送(又称为潮流反转)是通过两端直流电压反向来实现的。
在选择控制特性时,应该考虑下列要求:(1)防止交流系统电压的变化引起直流电流的大波动。
(2)保持直流电压在额定值附近。
(3)保持送端和受端的功率因数尽可能高.(4)防止逆变器的换相失败.运用换流器的快速控制来防止直流电流的大波动,这是保证直流输电系统满意运行的一个重要要求。
直流线路和换流器的电阻很小,因而αcos dor V 或γcos doi V 的微小变化就能引起直流电流的大变动。
例如,整流器或逆变器的电压变化25%,将引起直流电流变化达100%.这意味着,如果触发角和熄弧角保持恒定,任一端的交流电压幅值小的变化会引起直流电流在一个很大的范围内变动,对电力系统来说,这样大的波动是不可能接受的。
此外,这种大的电流变化可能高到足以损害阀和其它设备。
所以,防止直流电流波动的快速控制对系统的正确运行是至关重要的。
如果没有这种控制,直流输电系统将是不实用的。
由于所以,要得到高功率因数,必须保持整流器触发角和逆变器的熄弧角尽可能小。
但是,为了确保触发前阀上有足够的电压,整流器有一个最小触发角限制,一般为︒5。
高压直流输电
总计
0.82
0.69 0.057 0.018
直流输电与交流输电的可靠性相当
*
.
28
chap.1 绪论1.2.1 高压直流输电的优点
➢ 三、从经济性看,HVDC具有如下优点:
√ 1. 线路造价低 输送同样功率条件下,直流架空线路节省1/3 的导线,1/3~1/2的钢材,造价为交流线路的 60%~70%。
· 等价距离: HVDC与HVAC总投资费用相等时,输电线路 的长度。
√ 500kV架空线路:400-600km √ 800kV架空线路:700-900km √ 电缆线路: 20-40km
*
.
34
1.3 chap.1 绪论HVDC的历史与国外发展现状
➢人类输送电力已有一百多年的历史。输电方式是 从直流输电开始的。
*
.
16
chap.1绪论1.1.2.4 背靠背直流输电系统
Back-to-back HVDCtransmission, b-tbHVDCtransmission
·背靠背直流输电系统:直流线路长度为零的
HVDC系统。又称为“背靠背换流站” ,“非同步 联络站”,或“变频站” 。
· 接线方式:单极、双极或同极方式
高压直流输电
HVDCtransmission
*
.
1
chap.1 绪论
HVDC
High Voltage Direct Current transmission
*
.
2
chap.1 绪论
主要参考书
·韩民晓,等编著.高压直流输电原理与运 行 .北京:机械工业出版社,2009.
·浙江大学发电教研组直流输电科研组.直 流输电.北京:水利电力出版社,1985.
高压直流输电控制课件
培训与演练
对高压直流输电系统的操 作人员进行培训和演练, 提高其应对故障的能力和 水平。
06 高压直流输电的未来发展 与挑战
技术发展趋势
更高电压等级
随着技术的进步,高压直流输电 系统的电压等级将进一步提高, 以实现更远距离、更大容量的电
力传输。
柔性直流输电技术
柔性直流输电技术以其独特的可 控性和灵活性,将在未来高压直
详细描述
高压直流输电是将直流电能从电源侧通过换流站传送到受端 的过程,其传输容量大、电压等级高,能够实现远距离、大 容量的电力传输,且传输过程中电能损耗较低,稳定性较好 。
高压直流输电的应用场景
总结词
高压直流输电适用于大规模、远距离的电力传输,尤其适用于海底电缆、城市 供电等场景。
详细描述
由于高压直流输电具有稳定、高效、灵活等优点,因此广泛应用于海底电缆、 城市供电、可再生能源并网等场景,能够满足不同地区、不同用户的电力需求 。
控和操作。
控制系统功能
自动控制
远程监控
根据预设的控制策略,自动调节高压直流 输电系统的运行状态,确保系统稳定、安 全、经济运行。
通过通讯设备接收上层调度系统的指令, 远程监控高压直流输电系统的运行状态, 并进行相应的操作。
故障诊断
优化调度
根据传感器反馈的运行数据,对高压直流 输电系统进行故障诊断,及时发现并处理 系统中的异常情况。
智能化与自动化
高压直流输电系统的控制将更加智能化和自动化,能够更好地应对复 杂多变的运行环境和条件,提高电力传输的可靠性和稳定性。
感谢您的观看
THANKS
传感器实时监测高压直流输电 系统的运行状态,并将数据反 馈给控制器,形成闭环控制。
通过通讯设备,控制系统与上 层调度系统进行信息交互,实 现远程监控和操作。
直流输电-4-控制.
直流电流给定值修改
原则是:保证整流侧的Id给定值Id0z始终比逆变侧的至少大ΔId0 整流侧修改
命令↑ → Id0z ↑ 命令↓ →
(通信)
U d 0 z cos
αmin
定电压
人工特性
→
Id0n ↑
A
(通信)
定δ
Id0n ↓ → Id0z ↓
定电流
定电流
I d 0
逆变侧修改
命令↑ → Id0z ↑ → Id0n ↑
I d 0 z1
(通信)
Id 0z 2
Id 0z 2
I d 0 z1
给定速率匀速变化
命令↓ → Id0n ↓
→
Id0z ↓
(通信)
17
四、
换流器控制
1
3
5
1、分相控制(常规)
每相脉冲与其对应的同步信号同步
4 同步 信号
6
2 脉冲 形成
控制信号
-B
1 2 3 4 5 6
α
1
α
2
+C
-A
+A
特点:三相电压对称时,脉冲等间隔(60°,12桥为30°) ,但不 对称时,则不等间隔;或者谐波造成过零点畸变,也会造成不等间 隔 → 非特征谐波 → 交流电压进一步畸变 非特征谐波产生:脉冲不对称;换流变、交流系统阻抗不对称;AC 电流谐波;电压或相位不对称 谐波↑ → 交流电压波形畸变↑ → 脉冲不对称↑ 谐波不稳定(放大倍数足够大)
I B
‘ B
A
I d 0
E
0.1pu
F 0
天广HVDC正常控制模式
C D
Id 0 Id
H G
《高压直流输电》教学大纲
《高压直流输电》课程教学大纲课程名称:高压直流输电(High Voltage DC Transmission)课程编号:CN115130B学分:2总学时:32适用专业:电气工程及其自动化先修课程:电路原理,电机学,电力系统分析。
一、课程的性质、目的与任务:本课程是“电气工程及其自动化”专业的一门专业课,是一门理论性和实践性很强的课程。
本课程的目的在于向学生介绍高压直流输电技术的发展及其特点,换流电路的工作原理,换流站及其主设备,高压直流输电线路,谐波及滤波器,高压直流系统的控制及高压直流输电技术的发展前景。
完成本课程的学习后,能够认识有关高压直流输电技术的基本问题和现象,并为以后从事本专业的工作打下基础。
二、教学基本要求:熟悉和掌握直流输电的基本原理、整流器及逆变器的工作原理、换流站主设备的工作原理、直流架空线路等值参数的计算、换流装置交流侧和直流侧特征谐波产生原因以及减少换流器谐波的方法、高压直流系统控制的基本方式及其实际应用。
理解和掌握整流器与逆变器的工作原理、换流站主要设备的工件原理大地回路的工作原理、交流滤波器和直流滤波器的原理、直流输电系统主要控制方式的基本原理了解高压直流输电的发展历史及发展前景、直流输电的优缺点、直流输电的分类、换流电路的组成及功能、换流站的平面布置、高压直流线路的额定电压与分裂导线、高压直流架空线路的电晕效应及直流电缆线路;三、教学内容:(一)高压直流输电的基本概念3学时1.高压直流输电的发展历史,包括国外的发展概况以及我国高压直流输电的发展情况2.直流输电的基本原理3.直流输电系统的分类:单极线路方式;双极线路方式4.直流输电的优缺点a.输送相同功率时,线路造价低b.线路有功损耗小c.适宜于海下输电d.没有系统的稳定问题e.能限制系统的短路电流f.调节速度快,运行可靠5.交流输电与直流输电比较的等价距离6.直流输电的发展前景(二)换流电路的工件原理6学时1. 整流器的工作原理a.理想情况下的工作原理b.考虑延迟角(即α>0)的情况c.考虑延迟角(α>0),又考虑换相电感(μ>0)的情况2. 逆变器的工作原理a.逆变的基本概念b.逆变器的工作原理(三)换流站及其主设备3学时1.晶闸管换流器a.对晶闸管元件的基本要求b.晶闸管元件的分类及选择c.晶闸管阀的结构2.换流变压器a.换流变压器的特点b.换流变压器容量和电抗值的选择c.对换流变压器分接头高压的要求3.直流电抗器4.换流站的平面布置(四)高压直流输电线路4学时1.高压直流架空线路的额定电压与分裂导线2.高压直流架空线路的电晕效应a.直流电晕的基本特点b.直流电晕损耗的计算方法c.无线电干扰3.直流架空线路的等值参数4.直流电缆线路5.大地回路(五)谐波和滤波器6学时1.换流装置交流侧的特征谐波a.换流变压器阀侧线电流b.换流变压器交流侧线电流c.双桥12脉波时换流变压器交流侧线电流2.换流装置直流侧的特征谐波a.换流器直流侧的谐波电压b.直流侧的谐波电流3.交流滤波器a.滤波器的分类b.交流滤波器的阻抗特性c.调谐滤波器的参数d.交流滤波器的选择设计e.交流滤波器的配置及评定准则4.直流滤波器5.阻尼型滤波器6.消除谐波的其它方法a.磁通补偿法b.谐波注入法c.直流纹波注入法(六)高压直流系统的控制6学时1.引言a.控制系统的配置b.控制系统的基本要求2.控制的基本方式3.定电流控制:控制特征、控制原理4.定电压控制5.定触发角控制6.定熄弧角控制:定熄弧角控制系统的控制特性、定熄弧角控制的基本原理7.功率控制和频率控制:定功率调节器的工作原理、频率控制8.控制系统的实际应用:联合控制特性、直流输电的快速相位控制(七)高压直流输电技术的发展前景4学时1.引言2.高压直流断路器3.多端直流输电4.发电机-整流器单元5.发电机-二极管整流器单元6.强迫换相7.现有交流输电设备变为直流的应用8.紧凑型换流站四、教学参考书:1.李兴源编著,高压直流输电系统的运行与控制,1998第一版,科学出版社,19982.赵畹君主编,高压直流输电工程技术,2005年第二版,中国电力出版社3.(新西兰)J.阿律莱加著,任震等译,高压直流输电,1987第一版,重庆大学出版,19874.林永生等编著,高压直流输电,1982第一版,上海科学技术出版社,1982六、考核说明:1.考核方式:考查。
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。
直流输电的控制与调节PPT课件
Vd
Id
定γ角控制
19
控制熄弧角的方式
实测控制(闭环控制) 预测控制(开环控制) 混合式控制
20
实测式定熄弧角控制(闭环控制)
γ
ε
Vc
γ0
加法器
控制放大器
相位控制器
ε=γ0-γ
cos γ cos β
2Id
Rci 1.35k2
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基本控制策略的应用及讨论: 低压限流 VDC(O)L
当电压降低到一个预定值以下时,限流装
置经过一定的延时后,减小最大允许直流
电流值。
Vd
逆变器的特性与整流器
α0 A γmin
的VDCOL匹配以保持电
B I
流裕度。
F
L
E
C
D H
GJ
0
KI
1
Id
38
低压限流 VDC(O)L 特性
Io
常规VDCL
9
Id
Vdr Vdi RL
=Vd 0r cos Vd 0i cos
Rcr RL Rci
整流侧: Id
Vd 0r
cos
Rcr
Vd
E1 (Vdi ) IDC Act 0 cos Id
逆变侧: Id
Vdi
Vd 0i Rci
cos
IDC Act 0 ( ) cos Vd0i cos Id
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基本控制策略的应用及讨论:
定电Vd流控制(CC:)
定电压控制(VC:)
Vd
Id
定α控Vd 制(Rectifier) VVd d
Id
定β控制(Inverter ) Vd
高压直流输电系统课件x
高压直流输电系统课件x一、教学内容本节课我们学习的教材是《科学》四年级上册,第二章第四节“高压直流输电系统”。
本节内容主要包括高压直流输电的原理、优点以及应用。
通过学习,使学生了解高压直流输电的基本概念,掌握直流输电的特点和优势,并能够运用所学知识分析生活中的电力传输问题。
二、教学目标1. 让学生了解高压直流输电的原理和优点。
2. 培养学生运用科学知识解决实际问题的能力。
3. 提高学生的科学思维能力和团队合作能力。
三、教学难点与重点重点:高压直流输电的原理和优点。
难点:直流输电在实际应用中的优势和挑战。
四、教具与学具准备教具:PPT课件、模型电路、实验器材。
学具:笔记本、彩笔、实验报告单。
五、教学过程1. 实践情景引入:通过展示我国西电东送工程的图片,引导学生思考高压直流输电在实际生活中的应用。
2. 知识讲解:(1)讲解高压直流输电的原理:利用PPT课件,详细介绍高压直流输电的原理,引导学生理解直流输电的优点。
(2)分析直流输电的优点:通过对比直流输电和交流输电的优缺点,使学生明确直流输电在长距离、大容量输电方面的优势。
3. 例题讲解:出示例题:某电力公司计划建设一条从A地到B地的直流输电线路,两地距离为500公里,输电电压为±500kV。
请计算该输电线路的输电功率。
引导学生运用所学知识解决问题,培养学生的实际应用能力。
4. 随堂练习:布置练习题:某输电线路采用±660kV的直流输电,两地距离为700公里,求输电线路的输电功率。
5. 实验环节:组织学生进行实验,观察实验现象,巩固所学知识。
6. 板书设计:高压直流输电原理、优点及应用。
7. 作业设计作业题目:(1)某电力公司计划建设一条从A地到B地的直流输电线路,两地距离为600公里,输电电压为±500kV。
请计算该输电线路的输电功率。
(2)某输电线路采用±800kV的直流输电,两地距离为800公里,求输电线路的输电功率。
高压直流输电PPT课件
加拿大的纳尔逊河两回±500kV,约940km 4000MW
三峡——华东 三回±500kV,约900~1100km 7200MW
三峡——广东 一回±500kV 960km 3000MW
10
2、背靠背直流联网工程 3、跨海峡直流海底电缆工程
➢三峡-常州 三峡-广东 贵州-广东 灵宝背靠背直流输电 舟山 嵊泗 2006年12月19日开工,云南楚雄—广东 ±800kV,500万kW, 1438km,2009年单极投产,2010年双极投产 2007年5月21日,四川—上海±800kV特高压直流输电示范工程 在上海奠基。 向家坝—四川—(途径重庆、湖南、湖北、安徽、浙江)上 海奉贤,1600万kw,2000km,投资180亿,计划于2011年建成。
11
1.2 直流输电系统的构成
一.直流输电的基本概念
直流输电是将发电厂发出的交流电经过升压变压器后,又 换流设备(整流器)整成直流,通过直流线路送到受端, 再经换流设备(逆变器)换成交流供给交流系统。 按它与交流系统连接的节点数可分为 两端
多端
12
直流输电系统的构成
换流变 压器1
~
+ Id
整 流Vd1 器
4
据了解,目前世界上Байду номын сангаас有日本和俄罗斯两国拥有 1000千伏特高压交流电网,且都是短距离输电。 正负800千伏直流输电技术国际上尚无运行经验, 关键技术和设备有待进一步研究开发。南方电网采 用特高压输电技术,可以有效缓解长距离“西电东 送”输电走廊资源紧张局面,提高电网安全稳定水 平,输电能力也将明显提高。
➢英法海峡 ±270kV 72km 2000MW ➢波罗底海(瑞典-德国)单极450kV 海底250km,架空12km 600MW ➢日本纪伊 ±500kV 海底51km,架空51km 2800MW ➢巴坤(马来西亚) 三回±500kV,海底670km,架空660km 2130MW ➢舟山 嵊泗
高压直流输电直流控制与保护课件
整流器等效电路
外特性方程:
Udr Ud 0r cos dxr Id
2019/9/15
Байду номын сангаас
6
逆变器等效电路
Udi Ud 0i cos dxi Id
chap.5 直流控制与保护
5.2 直流控制原理
HVDC等效电路-2
整流器等效电路
外特性方程:
Udr Ud 0r cos dxr Id
直流控制保护系统的重要性
直流输电运行性能、保护均极大地依赖于控 制系统。
直流控制保护系统的基本功能
起停控制
直流功率大小及方向控制
抑制HVDC不正常运行及对所连交流电网的干扰
故障保护
2019/9/15
3
chap.5 直流控制与保护
第五章 直流控制与保护
直流控制保护系统的特点
分层结构 多重化设计
定电流控制 (Current Control)
控制特性方程: Id Idref
选Id 为控制对象的原因
Pd 的变化主要由Id决定
有效限制故障电流的上升 两侧换流站均装设定电流控制,因此需要协
调配合。
2019/9/15
协调控制1, 控制配置
14
chap.5 直流控制与保护
5.3.3 定电流控制
双极方式HVDC原理图, 定γ等效电路,定β等效电路
9
chap.5 直流控制与保护
5.2 直流控制原理
直流控制手段
触发脉冲相位控制:调节α(或β)
换流变分接头控制:调节换流变分接头
两类控制手段比较
项 目 触发脉冲相位控制 换流变分接头控制
调节范围
高压直流输电HVDC课件(1).ppt
37
高压直流输电
❖ 1、高压直流输电的发展 ❖ 2、高压直流输电工程的特点 ❖ 3、高压直流输电工程的系统构成 ❖ 4、柔性直流输电 ❖ 5、高压直流输电系统构成方式 ❖ 6、中国的高压直流输电工程
2024年11月25日
1
HVDC
HVDC
High Voltage Direct Current
Rectifier
❖ 7、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。
2024年11月25日
12
直流输电应用的场合:
❖ 1、远距离大功率输电; ❖ 2、海底电缆送电; ❖ 3、不同频率或同频率非周期运行的交流系统
之间的联络; ❖ 4、用地下电缆向大城市供电; ❖ 5、配合新能源输电;
2024年11月25日
AC system
2024年11月25日
AC system
Inverter Line/Cable
2
一、HVDC的发展
❖ 电力技术的发展是从直流电开始的,早期的直流 输电是从直流电源送往直流负荷,不需要经过换 流,如1882年在德国建成的2kV、1.5kW、 57km向慕尼黑展览会的送电工程。
❖ 采用直流输电,必须解决换流问题。因此,直流 输电的发展与换流技术的发展有密切的联系。
有功、无功 量控制、系
统保护
电容电压平 衡控制、阀
保护
SM 1 SM 2 SM n
SM 1 SM 2 SM n
控制器
阀基控制 VBC
阀 基 控 制 器 机 柜
SM 1 SM 2 SM n
T1 iSM
T2
桥臂电感 合闸电阻 变压器
调压器 交流电源
SM 1 SM 2 SM n
特高压直流输电控制系统与控制保护装置PPT课件
• 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。
25
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
• 改变换流变抽头位置(Vd=1.35Ecos -dId)
• (1)换流变压器保护 • (2)交流开关场和交流滤波器保护
• 5)接地极线路和接地极保护区 • 6)直流线路保护区
33
12脉动换流器主要 故障点示意
34
• 4.2 特高压直流输电控制系统与控制保护装 置的特点
35
双12脉动换流器串联/极
36
特高压直流控制保护的特点
• 1. 硬件结构
• 直流控制双重化
19
运行人员控制
•
西门子
ABB
• 主机
Alpha工作站
PC
• 操作系统 UNIX
Windows NT*
• LAN网 星型拓扑结构 星型拓扑结构
20
现场总线(西门子技术)
21
现场总线 (ABB技术)
• 现场总线采用CAN和TDM总线 • CAN (Control Area Network) 用于串行传输开
• 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 26
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% • 例:三常、三广
高压直流输电与柔性交流输电课件
应用场景比较
高压直流输电和柔性交流输电在不同应用场景中各有优势。
高压直流输电适用于远距离大容量电力输送、电网互联、城市供电等场景,能够 提高电网的稳定性和可靠性。而柔性交流输电适用于分布式电源接入、可再生能 源并网、城市配电网改造等场景,能够提高电网的灵活性和可调度性。
优缺点比较
高压直流输电和柔性交流输电各有优缺点,适用场景不同。
05
实际案例分析
高压直流输电典型案例
案例一
苏格兰到英格兰的HVDC 输电项目
案例二
魁北克到纽约的HVDC输 电项目
案例三
巴西的伊泰普水电站 HVDC输电项目
柔性交流输电典型案例
案例一
上海南汇风电场的柔性交流输电系统
案例二
丹麦的哥本哈根电网的FACTS应用
案例三
美国加州的San Gorgonio风电场的柔性交流输电 系统
案例对比分析
1 2
技术经济性分析
投资成本、运行维护费用、可靠性等方面的比较
环境和社会影响比较
对环境的影响、对当地经济的影响等方面的比较
3
未来发展趋势和前景展望
高压直流输电与柔性交流输电在未来电网发展中 的地位和作用
THANK YOU
高压直流输电与柔性交流输电课 件
• 高压直流输电技术介绍 • 柔性交流输电技术介绍 • 高压直流输电与柔性交流输电的比
较 • 高压直流输电与柔性交流输电的未
来发展 • 实际案例分析
01
高压直流输电技术介绍
高压直流输电的定义与特点
总结词
高压直流输电是一种利用直流电进行大容量、远距离电力传输的技术,具有输送容量大、损耗小、稳定性高等特 点。
高压直流输电具有输送功率大、控制性能好、受干扰影响小等优点,但设备成本高、损耗较大。而柔性交流输电具有响应速 度快、调节范围广、可实现快速控制等优点,但设备成本较高、对电能质量有一定影响。在实际应用中,应根据具体需求和 场景选择合适的输电方式。
高压直流输电系统课件pptx
自20世纪初开始研究,随着电力 电子技术的发展,高压直流输电 技术逐渐成熟并广泛应用。
工作原理及结构组成
工作原理
通过换流站将交流电转换为直流电进 行传输,接收端再通过换流站将直流 电转换回交流电。
结构组成
主要包括换流站、直流输电线路、控 制系统等部分。
优缺点分析
优点 线路造价低,适合长距离输电;
没有交流输电的稳定问题,传输容量大;
优缺点分析
• 可实现异步联网,提高电网稳定性。
优缺点分析
01
缺点
02
03
04
换流站设备复杂,造价高;
直流输电对通信有干扰;
不能直接给交流负载供电。
02
换流站设备与技术
换流站功能及类型
功能
将交流电转换为直流电进行传输,同时实现电压等级的变换 。
类型
根据换流站所处位置及作用,可分为整流站、逆变站和背靠 背换流站。
06
高压直流输电系统发展趋势与挑 战
国内外发展现状对比
国内外高压直流输电 系统规模和数量对比
国内外高压直流输电 系统应用领域差异
国内外高压直流输电 系统技术水平比较
未来发展趋势预测
高压直流输电系统技术创新方向 高压直流输电系统市场规模预测 高压直流输电系统应用领域拓展趋势
面临挑战和机遇
01
02
可靠的硬件设备
采用高质量的硬件设备,确保保护系统的稳定性和可靠性。
典型案例分析
案例一
某高压直流输电系统故障 分析
故障描述
某高压直流输电系统在运 行过程中发生故障,导致 系统停运。
故障原因分析
经过检查发现,故障原因 为控制策略失效,导致系 统无法稳定运行。
高压教材第四篇课件--第十二直流输电中的高电压技术--第六节直流输电系统中的过电压及其防护(下)
从出现频度、幅值(倍数)、对绝缘的影响等方面来考虑,选择以下几种 内部过电压作介绍:
(一)全电压起动过电压
这种过电压与交流系统中的合空线过电压及阶跃电压突然加到一串联的 L-C回路上的暂态过程有些相似。
当直流线路正常投入时,控制系统中的起动装置会调节触发角使直流电 压从零经一定的时间间隔(数百毫秒或更大)逐渐升到额定值,在这样的软 起动过程中不会出现过电压。但是,如果全部整流桥在误动作的情况下,突 然作全电压起动,而直流线路的末端又处于断开状态,则在平波电抗器和导 线的电感对系统中电容所组成的回路中将发生振荡。其等效电路如图12-19 所示。
要想降低设 要想降低设
备备的的正绝绝好缘缘水水在平平,,q’就就点得得先先迎设设面法法降降相低低或或逢限 限,制制作作形用用在在成绝绝最缘缘上上大的的过过过电电压压幅幅值值。。
电压。 这个冲击电压波的波前时间T1处于零(故障 点)到数千μs(离故障点数公里处)的范围内。
● 直流避雷器运行条件的特点
过沿绝缘子的泄漏和电晕放 电慢慢下降,而且Cl>>Cp, 所以在过电压发展过程中, 可认为Ul一直保持着2Udc的 对地电压,而在放电振荡过 程中极电压Up将
超换过流U站l。内发生接地故障这的可种能性过虽电然不压大,还但有还是另有可一能个的,分特别量是,在绝即缘电子或磁套管耦被合严重分污染量时。。 不难判断,这一分量与
这当种系过 统电发压生与故交障上流或述系进统行电中操的作容合时耦空线合过电分压量及阶是跃电同压极突然性加到的一,串联也的 会L-C回抬路上高的健暂态全过程极有p些’相点似上。 的过电压。
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直流控制功能
无功控制辅助功能(可选择是否投入)
QPC功能:通过增大点火角/熄弧角来增大换流站 对无功的消耗,避免换流站与交流系统的无功交换 量超越限值。 Gamma kick功能:通过在投/切滤波器组的瞬时 增大/减小alpha/gamma角,使得电压瞬时变化率 减小。
直流控制功能
正常/反向功率方向控制
直流控制功能
极控系统包含控制功能模块 极功率控制/电流控制 PPC 过负荷限制 OLL 直流功率调制 MODS 换流器触发控制 CFC 控制脉冲发生单元 CPG 无功功率控制 RPC 开关顺序控制 SSQ
直流控制功能
模式顺序控制 MSQ 准备顺序控制 RSQ 电压角度参考值计算 VARC 换流变压器分接头控制 TCC 线路开路试验控制 OLT 站间通讯 TCOM
直流控制软件
顺序控制主要内容
极顺序控制:极顺序主要处理极一层的顺序操作, 主要包括模式转换,两站间的起停协调等 极连接/隔离 极起动/停运 功率/电流模式控制 正常/反向功率方向 正常/降低直流电压 连接/隔离直流滤波器 空载加压试验 极隔离并接地/极不接地
直流控制软件
阀厅钥匙联锁 阀厅接地刀闸顺序控制 准备充电顺序 充电/断电 准备运行顺序 闭锁顺序:处理极闭锁时的顺序操作以及保护性 的闭锁。 双极顺序:处理双极相关的顺序操作 控制极逻辑 主/从协调 大地/金属回线转换
直流输电控制系统结构
站控系统 整个换流站范围内的数据采集及信息处理、上 送运行人员控制系统; 全站范围内的开关、刀闸和地刀的操作控制; 顺序控制; 联锁; 同期; 站控系统内部及辅助系统的事件生成和上传至 运行人员控制系统; 在线谐波监视; 对辅助系统的监控(包括站用电系统的控制/监 视,以及对其它辅助系统的监视功能)等。
直流控制功能
无功控制模式
无功控制投入 手动无功控制模式 自动无功控制模式 无功控制退出
直流控制功能
无功控制滤波器投切优先级(从高到低)
绝对最小滤波器:为了防止滤波设备过负荷所需 要投入的最小滤波器组数。在任何情况下必须满足。 最高/最低电压限制:监视交流母线的稳态电压, 避免稳态过电压引起的保护动作。 最大无功交换限制:根据当前运行状况,限制投 入滤波器组的数量,限制稳态过电压。 最小滤波器容量要求:为满足滤除谐波的需要需 投入的最小滤波器组。 无功交换控制/电压控制:控制换流站与交流系统 交换的无功量为设定参考值/控制换流站交流母线 电压为设定参考值
MM I
Power/ Current Orders
PO / IO
Stepping Logic Function
+
IO
+
IO
IO Synch.
+ +
1
CFC
+
PO = Pole power order IO = Current order
sTI
IO BSC Inverter
UD_FILT UD CALC
I d U d
直流控制功能
功率/电流控制PPC
基本控制策略 正常工况下,整流侧通过快速调节alpha角来保 持直流电流恒定;逆变侧为gamma角控制。 与快速控制相配合的换流变抽头的慢速控制策 略为,正常工况下,整流侧抽头控制alpha角为 152.5,逆变侧抽头控制Udi0为1(1.25%)pu。 当逆变侧控制电流时,逆变侧的抽头用于维持 熄弧角gamma为17 2.5 参考值。 控制系统中应有过电压限幅环节对过高的直流 电压进行限幅,避免直流设备承受过应力而损 坏。
直流控制功能
双极功率控制: 双极功率控制有手动模式和自动模式两种 手动模式,由运行人员输入双极功率参考值 自动模式,按指定的自动功率曲线运行
直流控制功能
低压限流(VDCL) : 低压限流(Voltage Dependent Current Limit) 环节的任务是在直流电压降低时对直流电流指 令进行限制,它的主要作用在于: 交流网扰动后,提高交流系统电压稳定性 帮助直流系统在交直流故障后快速可控的恢复 避免连续的换相失败引起的阀应力。
直流控制软件
极停: 正常停运(NOSOF)——直流系统退出到 RFO状态:首先移相至164度,约60ms后闭锁 整流侧;逆变侧在接收到整流侧的闭锁指示信 号后,发ALPHA_90命令。约200ms后投旁通 对,闭锁逆变侧 。任一侧闭锁时都向对侧发出 闭锁的指令。 紧急停运(ESOF)——直流系统退出到冷备 用状态:停运时整流侧同时发出三个指令,跳 换流变交流开关,闭锁对站和闭锁本侧;
人机界面
人机控制界面 顺控流程
人机界面
交流场单线图
人机界面
直流场单线图
直流控制硬件
极控系统控制主机与I/O连接原理
直流控制硬件
I/O单元 本地 I/O 分布式 I/O 分布式控制子系统, 如换流变本体控制、水冷 控制等
直流控制硬件
模拟量测量I/O单元
直流控制硬件
开关量I/O单元
直流控制功能
极功率/电流控制功能概况图 :
Pole Individual Power Control
OVERLOAD LIMITER
Low ambient
TeleCom
MA X MI N
POWER MODULATIONS
Short time ovl. Fast Stop Damping Control [ P] Frequency Stabilization Frequency Control Io Limitation Type 1 Type 2 Type 3 Type 4 Type 5 Thyristor temp.
直流控制软件
极启动/停运控制
启动顺序: 闭合阀厅门,把阀厅门钥匙放入锁定位置; 打开阀厅地刀; 将极连接到直流线路和极中性线,连接绝对最 小直流滤波器; 确认‘RFE’(准备充电)的条件都得到满足; 给换流变和极充电;
直流控制软件
启动顺序(续): 确认‘RFO’(准备运行)的条件都得到满足; 起动极,根据联合或者独立控制模式的不同, 起动过程会有所区别; 如果本站解锁(独立控制下)或者两站都解锁 (联合控制下),进入‚运行中‛状态; 如果处于OLT模式,此时换流器处于OLT解锁 状态。
直流输电原理
直流输电工作原理-功率正送
Vdr Vdo cos d I d
整流侧
Vdi Vdo cos d I d
逆变侧
注意:只有很小的电压差
直流输电原理
直流输电工作原理-功率反送
逆变侧
整流侧
注意:电流方向不改变
直流输电控制要求
直流输电和交流输电技术的显著不同在于输电过 程对控制保护系统的依赖性。
直流控制功能
独立控制下,功率反向命令只会影响本站。因此, 两站都必须发出功率反向命令,且必须由运行人员 来完成两站间的协调。
直流输电控制要求
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
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
直流输电控制系统结构
PCS-9500换流站控制保护系统组成
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 直流系统保护
伊敏换流站
高压直流输电控制技术
2010.12
高压直流输电控制技术
直流输电原理 直流输电控制需求 直流输电控制系统结构介绍 直流输电控制硬件介绍 直流输电控制软件功能介绍 直流启停,功率爬升的控制器的工作
直流输电原理
换流器件
采用晶闸管元件(半控器件) 晶闸管导通条件:正向电压+触发脉冲 晶闸管关断条件:电流过零+零电压或负电压
直流输电是建立在阀导通和截止控制上的一种电 能传输方式。直流输电的控制系统运行从不间断, 这与交流系统二次部分只在运行状态改变或故障时 起作用是不同的。
高压控制保护系统是直流输电系统的‚大脑‛, 直接决定直流输电系统的性能。
直流输电控ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ要求
直流输电要求控制系统完成以下基本的控制功能:
直流输电系统的起停控制; 直流输送功率的大小和方向的控制; 抑制换流器不正常运行及对所联交流系统的干扰; 对换流站、直流线路的各种运行参数,如电压及 电流等以及控制系统本身的信息进行监视; 全换流站设备所有设备的监控功能。
直流控制软件
紧急停运: 整流侧发生ESOF时,两站的保护闭锁时序为: 整流侧立即移相,20ms后如果电流低直接闭锁, 否则投旁通对。 逆变侧在接收到整流侧的闭锁指示信号后,发 ALPHA_90命令,约200ms后投旁通对。 逆变侧发生ESOF时,两站的保护闭锁时序为: 整流侧收到逆变站发来的闭锁信号后,立即移 相,60ms后触发本站Y_BLOCK,20ms后如 果电流低直接闭锁,否则投旁通对。 逆变侧立即移相,投旁通对,向对站发闭锁命 令,等待对站闭锁后本站再闭锁。
直流控制功能
电流/功率模式控制:
功率/电流模式控制系统的主要目的是在交流和直 流扰动下仍保持本极直流输送功率或直流电流恒定。 功率控制以运行人员或自动功率曲线整定的功 率参考值为目标 电流控制以运行人员整定的电流参考值为目标 在运行人员命令电流/功率控制转换时,控制系统 自动调整控制逻辑。 换流站运行在以下基本控制模式: 双极功率控制模式 单极功率控制模式 单极电流控制模式
主站运行人员可以起动功率输送方向的转换。在 联合和独立控制下都可以改变功率方向。 联合控制方式下,顺序操作过程如下: 主站发出新的功率方向的请求 主站运行人员输入新的功率定值和升降速率 顺序控制程序自动降低功率/电流到零。电 流降低到零后,确保两站的安全闭锁,等待 一定的放电时间,然后改变功率方向,再解 锁两站,提升功率/电流到指定值。