特高压系统及大容量机组保护

特高压系统及大容量机组保护第1页，课件共44页，创作于2023年2月从IEC的内部报告说起Thequestionofhowtodefinemeasuringrelaysandprotectionequipmentisacauseofconcernthroughouttheindustry.Fromastandardizationviewpoint,existingproductsareeasilydefinedandtheapplicableboundariesofstandardscanbedetermined.Increasingly,however,protectionfunctionsarebeingabsorbedintocommunicationsandcomputingfunctionsanddeterminingtheboundariesforwhatareeffectivelyhardwarestandards,isdifficult.（TC95/BeijingMeeting，SMB/2403/RForIECuseonly2002-11-15）第2页，课件共44页，创作于2023年2月特高压系统及大容量机组保护的

部分进展1.±800kVHVDC控制保护系统2.特高压交流保护3.大容量机组保护4.通道研究

5.相关技术规范和标准化建设第3页，课件共44页，创作于2023年2月1.HVDC控制保护系统2002年承接国家电网公司的重大科技攻关项目：《超高压直流输电控制和保护系统开发研究》《直流控制保护技术引进与设备开发》第4页，课件共44页，创作于2023年2月1.HVDC控制保护系统南瑞继保先后完成如下HVDC工程：1)灵宝背靠背HVDC工程（连接华中和西北电网）（220KV/330KV）2)葛洲坝—上海南桥±500KVHVDC控制和保护系统的改造工程，3)三峡右岸-上海±500KVHVDC控制和保护系统工程后以上项目都已投运第5页，课件共44页，创作于2023年2月1.HVDC控制保护系统南瑞继保正在进行的项目：1)中俄黑河HVDC背靠背工程2)±800kV直流控制保护系统的研究第6页，课件共44页，创作于2023年2月1HVDC控制保护系统HVDC控制保护系统

1.1控制保护系统结构，

1.2直流系统控制

1.3直流系统保护

1.4运行人员控制系统

1.5南瑞继保在±800KV控制和保护系统方面已完成的工作第7页，课件共44页，创作于2023年2月1.1HVDC控制保护系统—结构1)控制保护以每个12脉动换流单元为基本单元进行配置2)直流系统保护应与控制系统主机独立设计，换流变保护、交流滤波器、直流滤波器保护采用独立装置配置。3)控制保护系统单一元件的故障不导致直流系统中任何12脉动换流单元退出运行。4)在高层控制单元故障时，12脉动换流单元控制系统仍然能维持直流系统的当前运行状态继续运行、或根据运行人员的指令退出运行。第8页，课件共44页，创作于2023年2月1.1HVDC控制保护系统-结构5)换流站控制系统的就地控制单元按间隔设计并配置设备。6)站用电源系统和辅助系统控制采用独立主机、不与其它子系统共用主机。7)控制保护系统具有效的防死机和防病毒侵入和扩散的措施。第9页，课件共44页，创作于2023年2月1.2HVDC控制保护系统--控制

1)运行方式：对技术上可以实现所有可能的运行方式，根据实际的需要进行了取舍，保留符合实际应用的运行方式，并采用技术手段避免误操作到其它运行方式。2)两个换流器的分接头和触发角需要协调控制，具体的试验结果说明协调控制功能可以保证正常运行情况下12脉动串联阀组均衡运行工况更优，故障处理中对各12脉冲换流器触发角的控制协调一致，不对主设备的带来过应力。第10页，课件共44页，创作于2023年2月1.2HVDC控制保护系统--控制3)阀组正常、故障情况下可以投入/退出，不停运整个直流系统。阀组正常投入/退出过程根据运行工况可以保证电流的平稳或者功率的恒定。4)提高了±800kV直流系统直流电压控制精度，通过对基本控制策略及其与分接头控制的配合进行优化设计，可以确保直流电压控制在最大值不超过额定值的2%PU。第11页，课件共44页，创作于2023年2月1.3HVDC控制保护系统-保护1)完全双重化的保护配置原则，对完全双重化的保护配置原则和其它保护配置原则研究表明完全双重化的保护配置原则在安全性、可靠性、可维护性上更优。2)重点要考虑如何避免故障对双极造成影响、如何处理双极区域的故障、双极区域的保护装置如何配置。第12页，课件共44页，创作于2023年2月1.4HVDC控制保护系统--运行控制运行人员控制系统：一体化设计、分布式、开放性系统，通过规约转换工作站实现系统的集成性和接口的完整性，利用冗余配置确保系统的可靠性，确保安全性。第13页，课件共44页，创作于2023年2月1.5南瑞继保在±800KV控制和保护系统方面已完成的工作：1）完成了控制保护样机设计及生产。2）建立了基于RTDS的±800kV完整详细模型，以及保护样机＋RTDS”的±800kV数字仿真系统。3）建成了±800kV直流动模系统，以及“控制保护样机＋直流动模”的±800kV物理仿真系统。4）完成了±800kV直流控制系统的RTDS仿真系统的详细试验。。第14页，课件共44页，创作于2023年2月1.5南瑞继保在±800KV控制和保护系统方面已完成的工作：5）完成了±800kV直流控制系统的动模仿真主要试验6)完成各项专题研究内容:（1）±800kV直流控制保护系统可靠性研究（2）±800kV直流各种运行方式试验验证（3）±800kV直流系统各种起停方式（4）±800kV直流顺序控制第15页，课件共44页，创作于2023年2月1.5南瑞继保在±800KV控制和保护系统方面已完成的工作：（5）稳态工况试验验证（6）阀组正常投/退（7）串联阀组换流器触发控制的协调（8）串联阀组换流变压器分接头控制的协调（9）±800kV直流无功控制实现（10）动态性能试验以及参数优化（11）直流系统故障及处理策略第16页，课件共44页，创作于2023年2月1.5南瑞继保在±800KV控制和保护系统方面已完成的工作：（12）±800kV专项工程的直流孤岛运行稳定与控制分析动摸试验研究（13）±800kV直流输电控制保护技术及试验研究（14）特高压直流控制保护配置方案及系统结构的优化研究第17页，课件共44页，创作于2023年2月南瑞继保在HVDC控制和保护方面的进展±500kV直流控制保护系统:已完全掌握了±500kV直流控制保护系统的设计、制造、试验和现场调试技术；通过不断的技术改进，国产化直流控制保护系统总体达到了国际先进水平，在设备可靠性以及部分技术性能上实现了超越，优于国外同类系统。第18页，课件共44页，创作于2023年2月南瑞继保在HVDC控制和保护方面的进展±800kV直流控制保护系统:进行了大量的研究工作，掌握了关键技术.对相应的问题都提出了对应的解决方案，确认没有任何不可预见的困难和难点。利用动模系统（拥有自主知识产权的全球第一套交直流混联的动态模拟系统）、RTDS、EMTDC等多种手段结合直流控制保护系统开展的试验与研究，可确保直流控制保护系统满足系统研究的结果以及一次设备的要求。第19页，课件共44页，创作于2023年2月2特高压交流保护南京南瑞继保电气有限公司承担的国家电网公司科学技术项目“特高压交流继电保护原理研究”第20页，课件共44页，创作于2023年2月2特高压交流保护2.1标志性进展

:中标国家电网公司1000kV晋东南－南阳－荆门特高压交流试验示范工程:

1000kV线路光纤距离保护1000kV线路光纤差动保护1000kV主变保护1000kV断路器保护1000kV变电站综合自动化系统第21页，课件共44页，创作于2023年2月2特高压交流保护2.2通过了项目初步验收2007年3月6日，南京国网南京自动化研究院／南京南瑞继保电气有限公司承担的国家电网公司科学技术项目——“特高压交流继电保护原理研究”项目自验收会，通过了自验收。第22页，课件共44页，创作于2023年2月2特高压交流保护2.3

主要评审意见:2.3.1.项目承担单位全面完成了项目研究内容，达到了合同考核目标的要求。2.3.2项目承担单位在进行特高压交流继电保护原理研究的过程中，充分考虑了1000kV系统的特点，较好地解决了1000kV系统继电保护的关键技术问题：第23页，课件共44页，创作于2023年2月2特高压交流保护—解决的关键技术问题2.3.2.11000KV线路和1000KV母线保护，考虑了:（1）分布电容所产生的电容电流对保护的影响问题；（2）短路过程中分布电容所产生的高频分量对保护的影响问题；（3）短路过程中非周期分量对保护的影响问题；第24页，课件共44页，创作于2023年2月2特高压交流保护—解决的关键技术问题2.3.2.21000KV电抗器保护，考虑了电抗器匝间保护原理应用研究；2.3.2.3）1000KV变压器保护，考虑了:（1）变压器结构对保护配置的影响问题；（2）变压器励磁涌流对差动保护的影响问题；2.3.2.4二次电气距离对保护影响问题。第25页，课件共44页，创作于2023年2月2特高压交流保护--主要评审意见3、项目承担单位结合特高压系统电气特性，研究超高压继电保护技术在特高压系统的适用性，改进完善相关保护判据，提出了特高压系统的保护配置方案。4、项目承担单位将研究成果应用于继电保护装置，经仿真试验和动模验证，各项指标满足特高压系统工程化的要求。第26页，课件共44页，创作于2023年2月3大容量机组保护3.1指标性的应用工程:1)800MW火电机组：2003/2004年在辽宁绥中电厂投运（2套）成为国内首家为80万千瓦级机组提供保护的厂家。唯一在800MW及以上容量运行3年以上的国产机组。2)700MW水电机组（2套）：2007年5月22日在广西龙滩电厂投运，首家投运，并拥有完全的自主知识产权。第27页，课件共44页，创作于2023年2月3大容量机组保护--指标性应用工程3)中标华能汕头海门电厂一期2×1036MW机组全套保护，成为国内首家为百万千瓦级机组提供保护的厂家。4)中标广东大唐潮州三百门电厂扩建工程2×1000MW机组保护以及全套500kV母线保护，其中发电机定子和转子接地保护采用了我公司具有自主知识产权的RCS-985注入式定子、转子接地保护原理。第28页，课件共44页，创作于2023年2月3.2百万千瓦级机组保护的关键技术3.2.1百万千瓦级机组内部故障保护的快速性和可靠性采用变斜率稳态比率差动保护原理，比率差动的动作特性采用变斜率制动曲线，真正模拟实际差流不平衡电流曲线。采用工频变化量比率差动保护原理，不受负荷电流的影响，灵敏度高，抗TA饱和能力强。采用电流比率制动和浮动门槛相结合的纵向零序电压匝间保护，区外故障可靠制动，区内匝间故障时灵敏动作。第29页，课件共44页，创作于2023年2月百万千瓦级机组保护的关键技术3.2.2百万千瓦级机组TA饱和问题的处理采用异步法TA饱和判据，区内故障时，差动保护快速动作，区外故障时投入抗TA饱判据，差动保护不误动。第30页，课件共44页，创作于2023年2月百万千瓦级机组保护的关键技术3.2.3百万千瓦级机组静止情况下定子、转子绝缘检测 采用注入式定子、转子接地保护原理，实现不受运行工况影响的发电机定子、转子绝缘检测。第31页，课件共44页，创作于2023年2月4通道设备研究

强弱电空间隔离的设计方法,使整装置电磁兼容能力大为提高。高频通道口可经受住大雷电流而装置仍然正常工作。装置提供的频率和功率估计功能大大方便了现场运行维护人员，智能通道试验判别方法彻底改变了以往人工判别的方法。装置整体突出了智能化、信息化和透明化的特点。第32页，课件共44页，创作于2023年2月5相关技术规范和标准化建设5.1作为主要起草单位参与国家电网公司的企业标准《1000KV系统继电保护通用技术规范》，已讨论多次，即将形成征求意见稿。5.2作为主要起草单位参与起草电力行业标准《高压直流输电系统保护整定规程》。已讨论多次，即将形成征求意见稿。第33页，课件共44页，创作于2023年2月5相关技术规范和标准化建设5.3正在修订《微机发电机变压器组保护装置通用技术条件》5.4起草国家标准《电力系统继电保护动态模拟试验》，将增加SVC及HVDC的相关内容。第34页，课件共44页，创作于2023年2月特高压和大容量设备保护方面的进展—小结1）在HVDC领域，南瑞继保已完全掌握了±500kV直流控制保护系统的设计、制造、试验和现场调试技术；国产化直流控制保护系统总体达到了国际先进水平，在设备可靠性以及部分技术性能上实现了超越，优于国外同类系统。第35页，课件共44页，创作于2023年2月特高压和大容量设备保护方面的进展—小结±800kV控制保护系统:进行了大量的研究工作，对其中的关键技术有较深刻的理解，对相应的问题都提出了对应的解决方案，确认没有任何不可预见的困难和难点。第36页，课件共44页，创作于2023年2月特高压和大容量设备保护方面的进展—小结2）在特高压交流保护方面，已完成1000