高压直流输电-控制 PPT课件

高压直流输电控制技术 2010 12 2020 4 7 1 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 2020 4 7 2 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 2020 4 7 3 直流输电工作原理 功率正送 直流输电原理 2020 4 7 4 直流输电工作原理 功率反送 直流输电原理 2020 4 7 5 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 直流输电控制要求 2020 4 7 6 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 直流输电控制要求 2020 4 7 7 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 直流输电控制要求 2020 4 7 8 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 直流输电控制系统结构 2020 4 7 9 交直流站控系统 负责执行交 直流设备的投切 起停 运行方式转换 状态监视 测量等功能 主要包括 站控系统的主机 分布式现场总线和分布式I O等设备 主要设备 交流开关场监控ACC交流滤波器场监控AFC站用电监控SPC辅助系统监控ASC直流开关场监控DFT 极区域 BFT 双极区域 换流变监控TMITSI水冷系统监控VCT 直流输电控制系统结构 2020 4 7 10 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 直流输电控制系统结构 2020 4 7 11 直流输电控制系统结构 2020 4 7 12 PCS 9500直流控制保护系统控制程序分布控制主机 程序负责全部直流控制逻辑PCP ACC AFC SPC ASI保护主机 程序负责全部直流保护逻辑PPR测控I O板卡 程序负责简单信号处理开关 刀闸控制接口板卡模拟量测量板卡开关量采集板卡开关量输出板卡 直流控制功能软件 2020 4 7 13 人机控制界面顺控流程 人机界面 2020 4 7 14 交流场单线图 人机界面 2020 4 7 15 直流场单线图 人机界面 2020 4 7 16 极控系统控制主机与I O连接原理 直流控制硬件 2020 4 7 17 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 2020 4 7 18 模拟量测量I O单元 直流控制硬件 2020 4 7 19 开关量I O单元 直流控制硬件 2020 4 7 20 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 2020 4 7 21 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 直流控制软件 2020 4 7 22 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 2020 4 7 23 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 直流控制软件 2020 4 7 24 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 直流控制软件 2020 4 7 25 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 直流控制软件 2020 4 7 26 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 2020 4 7 28 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 直流控制功能 2020 4 7 29 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 直流控制功能 2020 4 7 30 极功率 电流控制功能概况图 直流控制功能 2020 4 7 31 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15 2 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 2020 4 7 32 双极功率控制 双极功率控制是HVDC双极运行时的基本控制模式 任一极都可以设置为双极功率控制模式 如果两个极都处于双极功率控制模式下 双极功率控制功能为每个极分配相同的电流参考值 以使接地极电流最小 如果两个极的运行电压相等 则每个极的传输功率是相等的 如果一极处于降压运行状态而另外一极是全压运行 则两个极的传输功率比和两个极的电压比一致 直流控制功能 2020 4 7 33 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 2020 4 7 34 低压限流 VDCL 低压限流 VoltageDependentCurrentLimit 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 直流控制功能 2020 4 7 35 低压限流静态特性 直流控制功能 2020 4 7 36 低压限流的功能概况图 直流控制功能 2020 4 7 37 无功控制 无功功率控制是整个直流极控系统中一个必不可少的重要功能 目的是控制与换流站相连的交流系统性能 无功 谐波 其包括以下功能 根据换流站与交流系统的无功交换量决定投 切滤波器组 根据滤波器组的状态 对可投 切的滤波器组进行优先级排序 决定投 切哪一类型的滤波器组 以及该类型中的哪一组滤波器 直流控制功能 2020 4 7 38 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 2020 4 7 39 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 直流控制功能 2020 4 7 40 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 Gammakick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 2020 4 7 41 正常 反向功率方向控制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 直流控制功能 2020 4 7 42 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 直流控制功能 2020 4 7 43 功率反向控制自动曲线 直流控制功能 2020 4 7 44 正常 降低直流电压控制高压直流输电系统既可以在正常直流电压模式下运行 也可以在降低直流电压模式下运行 直流电压最低可以运行在额定值的70 一般当直流输电设备无法承受正常的电压时 采用降低直流电压的运行模式 降压运行既可以由运行人员起动 也可以由保护起动 全压运行只能由运行人员起动 联合控制下的全压 降压的手动切换在主控站发出 由相应的顺序程序自动完成两站间的协调 独立控制下 电压模式切换命令只会影响本站 必须由运行人员人为协调两站 直流控制功能 2020 4 7 45 空载加压试验控制作用 测试直流极在较长一段时间的停运后或检修后的绝缘水平试验条件 整流模式进行当前直流电压低于0 1p u 平波电抗器和极母线间解开另一侧阀闭锁 未充电 未投入空载加压试验 直流控制功能 2020 4 7 46 控制模式手动控制手动解锁设定电压参考值 1 05p u 电压上升设定电压参考值到零 电压下降手动闭锁自动控制自动解锁 电压上升到1 05p u 保持一段时间 电压自动下降到最小值手动闭锁 直流控制功能 2020 4 7 47 过负荷限制OLL长期过负荷短时过负荷高晶闸管结温限幅功率回降 直流控制功能 2020 4 7 48 长期过负荷长期过负荷即系统固有过负荷能力与环境温度 阀厅温度 阀和换流变冗余冷却是否可用有关一般小于1 1p u 直流控制功能 2020 4 7 49 短期过负荷设计环温 40c 内 冗余冷却可用的情况下 具有3秒1 5倍过负荷能力 以及2小时1 1倍过负荷能力不同的环境温度下 具有不同的短时过负荷能力阀冷却与换流变冷却的冗余系统可用 不可用的情况下 具有不同的短时过负荷能力根据当前过负荷电流值