高压直流输电控制保护装置

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1、高压直流输电控制保护装置冗余与可靠性王明新中国电力科学研究院系统所电力系统仿真中心及直流输电研究室通信地址：北京市海淀区清河镇小营东路15号邮编：100085摘要本文参照我国电力系统保护装置的设计原则，结合自直流输电技术投入商业运行后,出现的微机控制保护装置特点，对“葛南”直流输电系统、“天广”直流输电系统，以及“三常”直流输电系统三个高压直流输电系统的控制保护装置的冗余配置进行了评价。本文认为，必须明确被控制和保护的设备与控制保护装置本身的不同冗余概念；“三取二”配置是微机保护设备的最佳冗余配置，因为它能有效地解决保护装置本身电子元件故障造成的误动与拒动。本文对直流输

2、电各种二次系统冗余方式优、缺点进行的论述，仅供直流输电系统，以及电力系统控制保护装置的设计和运行维护参考。关键字：系统的可靠性、电子设备冗余、控制保护配置一．前言对于任何系统及设备，它们的高可靠性和可用率是人们所期望的。为了提高一个系统或设备的可靠性，必须保证组成系统的各个设备及元件的高可用率，并且有相应的冗余，防止个别元件损坏，造成系统或设备不能运行。电力系统的高可靠性，除了由一次设备的性能质量和系统结构的稳定性保证外，还要由二次控制保护系统保证；即：二次系统对一次系统设备进行控制和保护，自动切除故障部分，避免系统停运或设备损坏。二次系统是由大量电子元件及微处理器构成

3、，它们的可靠性是整个系统可靠性的重要组成部分。因此，控制保护系统除了保证相关一次设备的可靠性外，必须确保本身的高可靠性，这是本文重点讨论的问题。9由于控制保护系统使用了大量的电子元件，容易发生故障，仅一套设备不能保证系统长期运行的可靠性；因此，需要冗余配置。在当今电子技术高速发展时期，大规模集成电路和实时微处理器的广泛应用，给控制保护设备本身的冗余提供了可靠的技术保证。冗余方式的选择，需要根据具体设备在系统中的作用和对可靠性、经济性的影响来确定。二、电力系统保护的配置原则电力系统继电保护，随着电力系统一同诞生，并随着电力系统的扩大而不断地发展，交流系统的继电保护从具体的

4、电力系统设备，像发电机、变压器等元件保护和输电线路等系统保护，向着综合的系统保护方向发展，例如，电力系统安全稳定装置；由传统的继电器保护发展到微机保护。经过长期运行实践，积累了丰富的设计和运行经验，这些经验主要体现在以下的配置原则：1〕灵敏性：保护的配置应该能够检测到所有可能的，致使设备处于危险情况的，以及对于系统运行来说不可以接受的故障和异常运行情况。2〕快速性：元件保护采用不同原理的主、备保护配置，或双主、双备配置，以尽可能快的速度停运、隔离故障设备。3〕可选择性：系统保护要求分区配置，没有遗漏，每个区域至少有一个主保护；选择性强，便于故障识别。4〕可维修性：保护的

5、配置应该考虑到装置试验和维护时不会影响到系统的运行，便于保护退出和投入。为了便于检修，避免相互影响，保护装置与主设备分离，尽可能靠近主设备就地安置；随着微机化，逐渐演变成一定区域的集中安置。5〕可靠性：保护装置冗余配置，每套冗余配置的保护有自己独立的硬件设备，包括专用电源及输入、输出电路。避免保护装置故障，引起主设备或系统停运。6〕安全性：为了保证设备和人身的安全，保护及跳闸回路的配置宁可误动也不拒动。跳闸回路应为独立的双跳圈、双操作电源。这些保护配置原则，主要是针对一次设备的保护而言的。直流系统保护配置的基本原则是从交流保护的原则得到的。为了保证直流系统的可靠性，主设

6、备一般采用容量、元件的冗裕,辅助设备一般采用两套，轮换工作。直流系统保护的配置增加了以下原则：1〕可控性：通过控制的方法减轻对设备的危害程度，以及切除故障的设备。2〕集中性：每个独立运行的换流系统的所有保护集中放置在一套保护装置中。双极部分的保护也应配置在每个极保护中，并有自己的测量回路。采用集中完全冗余配置。3〕独立性：每套冗余保护装置的功能应相同，硬件和电源应该是完全分开的、独立的。保护尽量不依赖于两端换流站之间的通信；必须采取措施以避免一端换流器故障时引起另一端换流器的保护动作。4〕全面性：所有可能的故障必须有两套以上的冗余保护装置可以保护。保护的区域要重叠，对于

7、每种故障，要有一个范围确定的快速保护作为主保护，一个范围扩大的慢速保护，或是降低灵敏度的保护作为后备保护。如果可能，主后备保护最好采用不同的原理。5〕唯一性：双极部分的故障引起保护动作，不应造成双极停运。双极站内直接接地运行方式时，某一极的故障必须停运双极，以避免较大的电流流过站接地网。本极的关于极或双极部分的保护无权停运另外的极。9随着科学技术的进步，直流控制保护系统对主设备不同区域、不同原理的控制保护功能可以放在同一个实时并联多处理器系统中实现。为了保证整个系统运行的可靠性，落实对主设备保护的配置原则，同时防止控制保护设备本身故障的影