高压直流输电 直流控制与保护.ppt

2019 12 30 Chap 5直流控制与保护 高压直流输电 2019 12 30 2 课程安排 第五章直流控制与保护5 1直流控制系统的配置5 2直流控制原理5 3直流基本控制及其控制特性5 4改善直流控制特性的其他控制 2019 12 30 3 第五章直流控制与保护 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 12 30 4 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 2019 12 30 5 5 1直流控制系统的配置 分层结构 两端直流输电控制系统一般分为6个层次等级 双极方式HVDC原理图 双级控制级 极控制级 换流阀控制级 系统控制级 换流器控制级 单独控制级 可合并 可合并 2019 12 30 6 5 2直流控制原理 HVDC等效电路 1 整流器等效电路 逆变器等效电路 外特性方程 2019 12 30 7 5 2直流控制原理 HVDC等效电路 2 整流器等效电路 逆变器等效电路 外特性方程 2019 12 30 8 5 2直流控制原理 直流电流 其中 理想空载直流电压 或 定 等效电路 定 等效电路 2019 12 30 9 5 2直流控制原理 直流功率 意味着可以通过改变角度 或 和交流电压 U1 数值来调节直流电流和功率 双极方式HVDC原理图 定 等效电路 定 等效电路 2019 12 30 10 5 2直流控制原理 直流控制手段触发脉冲相位控制 调节 或 换流变分接头控制 调节换流变分接头两类控制手段比较 2019 12 30 11 5 3直流基本控制及其控制特性 基本控制保证HVDC正常运行所必需的最低限度的控制 包含 定触发角控制定电流控制启停控制换流变分接头控制 定关断角控制定电压控制潮流反转控制 控制配置 2019 12 30 12 5 3 1定触发角控制 控制特性方程 特点 关于 的下倾的直线簇 增加 直线向下平移 通常 2019 12 30 13 5 3 2定关断角控制 关断角可直接测量 但不可直接控制 控制特性方程 特点 关于 的下倾的直线簇 增加 直线向下平移 通常 2019 12 30 14 5 3 3定电流控制 定电流控制 CurrentControl 控制特性方程 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 协调控制1 控制配置 2019 12 30 15 5 3 3定电流控制 配合原则整流站定电流控制为主逆变站定电流控制为辅逆变站定电流控制目的当Id下降过多时 协助整流站定电流控制 使Id迅速恢复正常值 2019 12 30 16 5 3 3定电流控制 基本控制原则 电流裕度法 一直沿用至今 被证明是十分有效的控制方法 稳态 暂态运行下都必须保持足够的电流裕度 Id 规定 控制配置 2019 12 30 17 5 3直流基本控制及其控制特性 两站控制协调配合方式1整流站 定电流 定 min控制逆变站 定关断角 定电流控制HVDC系统特性 直流基本控制特性 静态稳定换相失败风险低弱受端系统时可能出现换流母线电压不稳定 2019 12 30 18 5 3直流基本控制及其控制特性 极弱受端系统时可能出现另一种电压不稳定 三交点不稳定 稳态运行工作点 其中 N B 稳定运行点A 不稳定运行点 两站控制协调配合方式1的适用性 强受端系统 2019 12 30 19 5 3 4定电压控制 定电压控制 VoltageControl 控制特性方程 选Ud为控制对象的原因 减少逆变站发生电压不稳定的几率配合整流站的定电流控制 实现对直流功率的控制 协调控制2 控制配置 三交点不稳定 2019 12 30 20 5 3直流基本控制及其控制特性 两站控制协调配合方式2整流站 定电流 定 min控制逆变站 定电压 定电流控制 定关断角HVDC系统特性 静态稳定换流母线电压不稳定风险低轻载时逆变器吸收无功大 稳态运行工作点 适用性 弱受端系统 2019 12 30 21 5 3 5启停控制 分类正常启动正常停运故障紧急停运 故障后的 自动再启动为减小启停过程产生的过电压和过电流 以及对两侧系统的冲击 正常启停按照一定步骤顺序进行 2019 12 30 22 5 3 5 1正常启动控制顺序 正常启动控制类型先建电压 后建电流先建电流 后建电压 2019 12 30 23 5 3 5 1正常启动控制顺序 1 正常启动控制方法1 先建电压 后建电流 的控制顺序合两侧交流断路器 使换流变压器和换流器带电 合两侧直流线路开关 使直流线路与换流器相连 以 1800的角度解锁逆变器 建立直流电压 0 7 0 8p u 以 1500的角度解锁整流器 同时减小两侧 建立直流电流 2019 12 30 24 5 3 5 1正常启动控制顺序 2 正常启动控制方法2 先建电流 后建电压又称 BPP法 旁通对启动法 的控制顺序使两侧换流器形成BPP 合两侧交流断路器 使换流变压器和换流器带电 合两侧直流线路开关 使直流线路与换流器相连 以 600 700的角度解锁整流器 以 1100 1200的角度解锁逆变器 同时减小两侧 建立直流电压 0 4 0 8p u 逐渐增大电流指令 建立直流电流 2019 12 30 25 5 3 5 1正常启动控制顺序 正常启动时间一般为几秒 几十分钟受端系统越弱 正常启动时间越长 双极方式HVDC原理图 2019 12 30 26 5 3 5 2正常停运控制顺序 BPP法的主要步骤逐渐减小电流指令 降低直流电流 使 1200 1500 延时20 40ms后 闭锁整流器 直流电流为零后 闭锁逆变器 投入BPP 断开两侧直流线路开关 断开两侧交流断路器正常停运时间一般为几百ms受端系统越弱 正常停运时间越长 双极方式HVDC原理图 BPP电路 2019 12 30 27 5 3 5 3故障紧急停运控制顺序 故障紧急停运 交直流系统故障中的停运过程 目的 抑制直流电流 迅速消除故障点电弧控制顺序快速移相 1200 1500 整流器 1100 1200 逆变器 直流电流为零后 闭锁整流器 闭锁逆变器 投入BPP断开两侧直流线路开关断开两侧交流断路器故障紧急停运时间 一般为几十ms 双极方式HVDC原理图 BPP电路 2019 12 30 28 5 3 5 4自动再启动控制顺序 目的 直流线路瞬时故障后 迅速恢复送电主要步骤整流器紧急移相经过100 500ms的弧道去游离时间 按正常启动恢复HVDC的运行 双极方式HVDC原理图 2019 12 30 29 5 3 6潮流反转控制 每侧控制系统均具有 三段式组合控制 常用方法阀不闭锁方式阀闭锁方式 2019 12 30 30 5 3 6 1阀不闭锁方式潮流反转 实现方法1 反置裕度整定2 控制系统自动调节 双极方式HVDC原理图 2019 12 30 31 5 3 6 2阀闭锁方式潮流反转 实现方法 先停运 后启动 双极方式HVDC原理图 2019 12 30 32 5 3 7换流变分接头控制 目的保持触发角在合适的角度保持关断角在合适的角度保证直流电压在期望值保证换流变阀侧空载电压恒定控制原则 考虑数秒延时 2019 12 30 33 5 4改善直流控制特性的其他控制 包含 低压限流 VDCOL 控制电流裕度平滑转移控制 Amax控制 电流裕度补偿控制 CMR 各种限制环节 如 min max Idmin Idmax 2019 12 30 34 5 4改善直流控制特性的其他控制 1 低压限流 VDCOL 目的降低晶闸管在连续换相失败时所承受的压力 避免交流系统故障时直流系统的不稳定性 有利于交 直流系统故障后快速恢复功率传输 减少恢复过程中发生连续换相失败的可能性 VDCOL静态特性 2019 12 30 35 5 4改善直流控制特性的其他控制 2 电流裕度平滑转移 Amax控制 3 电流裕度补偿控制 CMR Amax控制 2019 12 30 36 5 4改善直流控制特性的其他控制 4 限制环节HVDC静态稳定工作区 2019 12 30 37 5 4改善直流控制特性的其他控制 直流工程控制特性 2019 12 30 ThankYou Chap 5直流控制与保护结束 文俊 华北电力大学电气与电