高压直流输电控制.pptx

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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第1页/共52页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第2页/共52页直流输电工作原理功率正送整流侧整流侧逆变侧逆变侧注意：只有很小的电压差注意：只有很小的电压差直流输电原理第3页/共52页直流输电工作原理功率反送整流侧整流侧逆变侧逆变侧注意：电流方向不改变注意：电流方向不改变直流输电原理第4页/共52页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

2、。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。直流输电控制要求第5页/共52页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。直流输电控制要求第6页/共52页控制位置要求：远方调度中心、集控中心换流站主控室控制系统就地设

3、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第7页/共52页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第8页/共52页交直流站控系统，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 TMI TSI水冷系统监控

4、 VCT直流输电控制系统结构第9页/共52页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第10页/共52页直流输电控制系统结构第11页/共52页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、

5、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第12页/共52页人机控制界面顺控流程人机界面第13页/共52页交流场单线图人机界面第14页/共52页直流场单线图人机界面第15页/共52页极控系统控制主机与I/O连接原理直流控制硬件第16页/共52页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第17页/共52页模拟量测量I/O单元直流控制硬件第18页/共52页开关量I/O单元直流控制硬件第19页/共52页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/

6、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第20页/共52页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第21页/共52页极启动/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；直流控制软件第22页/共52页启动顺序（续）：确认

7、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。直流控制软件第23页/共52页极停：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

8、流控制软件第24页/共52页紧急停运：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。直流控制软件第25页/共52页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

9、CFC控制脉冲发生单元 CPG 无功功率控制 RPC开关顺序控制 SSQ直流控制功能第26页/共52页模式顺序控制 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 直流控制功能第27页/共52页电流/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

10、单极电流控制模式直流控制功能第28页/共52页极功率极功率/电流控制功能概况图电流控制功能概况图 ：直流控制功能第29页/共52页功率/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。直流控制功能第30页/共52页双极功率控制

11、：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。直流控制功能第31页/共52页双极功率控制：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第32页/共52页低压限流(VDCL)：低压限流(Voltage Dependent Current Li

12、mit)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。直流控制功能第33页/共52页低压限流静态特性：直流控制功能第34页/共52页低压限流的功能概况图：直流控制功能第35页/共52页无功控制：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

13、型中的哪一组滤波器。直流控制功能第36页/共52页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第37页/共52页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

14、第38页/共52页无功控制辅助功能（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。直流控制功能第39页/共52页 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

15、方向，再解锁两站，提升功率/电流到指定值。直流控制功能第40页/共52页独立控制下，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。直流控制功能第41页/共52页功率反向控制自动曲线直流控制功能第42页/共52页 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

16、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。直流控制功能第43页/共52页 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第44页/共52页控制模式手动控制手动解锁设定电压参考值，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第45页/共52页过负荷限制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第46页/共52页长期过

17、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直流控制功能第47页/共52页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的不同，具有不同的过负荷运行允许时间 根据当前已经过负荷运行的时间的不同，具有不同的短时过负荷能力 直流控制功能第48页/共52页高晶闸管结温限幅过负荷限制实时计算晶闸管结温，在晶闸管结温过高时限制电流 冷却水温过高，限制电流每次限制直流电流指令下降5%一定时间内，温度仍然过高，直流电流指令继续下降5%；直到晶闸管温度下降到小于参考值，或电流限幅器达到最小值 直流控制功能第49页/共52页功率回降保护功率回降冷却系统温度超标功率回降双极功率平衡功率回降其它直流控制功能第50页/共52页谢谢大家第51页/共52页感谢您的观看！第52页/共52页