高压直流输电-直流控制与保护演示幻灯片.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,*,Click,chap.5,直流控制与保护,Click,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,*,Chap.5,直流控制与保护,高压直流输电,2024/11/21 周四,1,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,2024/11/21 周四,2,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,2024/11/21 周四,3,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,2024/11/21 周四,4,5.1,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,高层,低层,慢,快,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,2024/11/21 周四,5,5.2,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：,2024/11/21 周四,6,5.2,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：,2024/11/21 周四,7,5.2,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,2024/11/21 周四,8,5.2,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,（,U,1,）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,2024/11/21 周四,9,5.2,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,2024/11/21 周四,10,5.3,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,2024/11/21 周四,11,5.3.1,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,o,控制特性曲线,定,min,控制,2024/11/21 周四,12,5.3.2,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,o,控制特性曲线,2024/11/21 周四,13,5.3.3,定电流控制,定电流控制,(Current Control),控制特性方程,:,选,I,d,为控制对象的原因,P,d,的变化主要由,I,d,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,2024/11/21 周四,14,5.3.3,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,I,d,下降过多时，协助整流站定电流控制，使,I,d,迅速恢复正常值。,I,d,2024/11/21 周四,15,5.3.3,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,I,d,；,规定：,控制配置,直流基本控制特性,I,d,稳态运行工作点,2024/11/21 周四,16,5.3,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,I,d,稳态运行工作点,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,2024/11/21 周四,17,5.3,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,2024/11/21 周四,18,5.3.4,定电压控制,定电压控制,(Voltage Control),控制特性方程,:,选,U,d,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,2024/11/21 周四,19,5.3,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,2024/11/21 周四,20,5.3.5,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。,2024/11/21 周四,21,5.3.5.1,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,2024/11/21 周四,22,5.3.5.1,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,=180,0,的角度解锁逆变器，建立直流电压（,0.70.8p.u.,）；,以,=150,0,的角度解锁整流器；,同时减小两侧,，建立直流电流。,2024/11/21 周四,23,5.3.5.1,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,=60,0,7,0,0,的角度解锁整流器；,以,=110,0,12,0,0,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。,2024/11/21 周四,24,5.3.5.1,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,2024/11/21 周四,25,5.3.5.2,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,=120,0,15,0,0,，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,2024/11/21 周四,26,5.3.5.3,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：,=120,0,15,0,0,（整流器）,=110,0,12,0,0,（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,2024/11/21 周四,27,5.3.5.4,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,，,2024/11/21 周四,28,5.3.6,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,组合控制特性,2024/11/21 周四,29,5.3.6.1,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,，,潮流反转示意图,新逆变器,:,新,整流,器,:,2024/11/21 周四,30,5.3.6.2,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,，,2024/11/21 周四,31,5.3.7,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,2024/11/21 周四,32,5.4,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,、,I,dmin,、,I,dmax,2024/11/21 周四,33,5.4,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,2024/11/21 周四,34,5.4,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,2024/11/21 周四,35,5.4,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,min,=3,0,5,0,min,I,dmax,I,dmin,=,0.1p.u.,2024/11/21 周四,36,5.4,改善直流控制特性的其他控制,直流工程控制特性,2024/11/21 周四,37,Thank You!,Chap.5,直流控制与保护,结束,文 俊,华北电力大学,电气与电子工程学院,柔性电力技术研究所,hbdl_wenjun,2024/11/21 周四,38,双极方式,HVDC,原理图,双极双桥,葛洲坝,南 桥,209kV,I,d,I,d,500kV,500kV,500kV,198kV,220kV,2024/11/21 周四,39,交流系统相对强度规定,短路比：,有效短路比：,换流母线短路容量,额定直流功率,换流站无功,补偿总容量,2024/11/21 周四,40,某直流工程控制特性,2024/11/21 周四,41,BPP,启停电路图,旁,通对,（,By Pass Pair,，,BPP,）,2024/11/21 周四,42,