高压直流输电的控制和保护系统策略分析

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1、万方数据东南大学硕士学位论文将此送回极控制保护系统PCP，实现直流极控制保护系统PCP对可控硅状态的监测功能。高压直流输电系统的特点：1)高压直流输电系统相对于传统的高压交流输电系统，不需要考虑交流相位问题以及和功率角度问题，所以就没有稳定性方面的问题，直流输电系统可实现两个交流系统通过无高压直流线路的高压直流系统的实现非同步方式运行，可以提高交流电网系统的稳定性。2)两个电力系统以交流方式联网时，会增加电网系统短路的容量，如果两个电力系统通过高压直流系统联网，不管发生怎样的故障情况，高压直流线路上通过电流的增加不会太大，同时交流系统短路的容量也不增

2、大。3)高压直流输电系统的整流站可以通过在短时间实现调节换流阀运行的角度，保持高压直流输电系统直流电流运行的稳定：高压直流输电系统的逆变站角度调节同样需要的时间很短暂，可以实现多个高压直流输电回路之间的直流运行功率潮流水平的转移。4)相对交流A／B／C三相线路来说，直流输电的线路只需要正负两极造价相对低；同时线路的损耗小，经济性高。5)高压直流输电线路发生短路故障，控制和保护系统同时动作，迅速闭锁整流站和逆变站的换流阀，电压迅速降低至零，同时原本运行水平很高的直流电流迅速降至零，不存在短路电流难过零点不容易熄灭电弧的问题。交流线路发生短路故障，重合闸

3、启动，如果在熄弧过程中短路电流重燃，交流线路保护的动作后果通常三相跳闸，中断电能传输。高压直流线路的短路故障的消除时间通常在O．3s左右，高压直流输电系统可以通过全压再启动一次方式和降压方式第二、第三次再起动，一般情况下，在超高压直流输电系统中如果高压直流输电系统双极运行，会进行一次全压再启动，二次降压再启动；如果高压直流输电系统单极运行，会进行一次全压再启动，不成功在进行一次降压再启动。当直流线路故障消除后，高压直流系统可以恢复正常方式运行，继续保持电能输送，可靠性高。同时高压直流输电系统故障后的恢复特性良好，在大雾、雾霾等恶劣天气条件下、设备绝缘

4、下降甚至恶化的情况下，高压直流系统可以在降压条件下继续运行，不中断电能传输，连续运行的可靠性高。当然，尽管高压直流输电系统有着许多的优点，但高压直流输电系统同样也不可避免存在一些缺点，比如建设高压直流输电系统的一次性投资大，常规一条超高压直流输电系统投资30一50亿人民币，一条特高压直流输电系统投资150—200亿人民币。换流器在高压直流输电系统运行过程中需要消耗大量的无功功率，无功功率在数量上可达额度直流输送功率水平的40％左右：同时高压直流输电系统在运行过程中会多种频次的谐波产生，因此建设高压直流输电系统需要同时配套建设大量的无功补偿装置和滤波设

5、备。所以高压直流输电系统比较适合于进行长距离，大容量的功率输送功率，特别是沿海跨海岛屿之间的直流输电，以及通过地下电缆输电向大城市供电；同时在需要将频率不同的交流系统进行联网，或者将相同频率、实际运行不同步状况行下的交流万方数据第1章绪论电网系统进行联网运行时，可以利用高压直流输电系统实现。当电网系统联网或者配电网容量增大时，可以利用高压直流输电系统作为限制电力系统发生短路故障时电流过大的措施，同时也可以配合新能源输电的应用，例如：风能、太阳能、潮汐能等能源的输送。国内外高压直流工程的建设、发展情况如下所述。换流阀是高压直流输电系统的重要设备，换流阀

6、发展经过汞弧阀时代——可控硅换流阀时代——新型半导体IGBT应用时代三个阶段。汞弧阀在1928年试验成功，汞弧阀具备栅极控制功能。1954年瑞典本土一一哥特兰岛直流工程作为世界上第一个商业化直流输电工程投入商业运行，该工程直流电压100kV、功率20MW。直流输电开始用于大功率长距离的输电、海底电缆电力输送以及交流电网之间联网。世界上12项使用汞弧阀的直流输电工程中，距离最长和输送容量最大的工程是美国太平洋联络线(1440MW、1362km)，电压最高为加拿大纳尔逊河I期工程(±450kv)。进入20世纪后期70年代，随着电力电子技术快速发展，出现了

7、大功率高压可控硅，可控硅换流阀和微机控制保护技术也开始在直流输电工程中采用。可控硅换流阀不存在汞弧阀的制造技术复杂、逆弧故障率高、可靠性低、价格较高，而且运行维护都比较不方便等缺点，而且可控硅换流阀在制造、试验、运行维护和检修方面简单而方便，可以有效地提高直流输电系统的运行性能和改善运行特性，同时直流输电系统的可靠性也得到了有效提高，高压直流输电技术发展得到了推进。1970年，瑞典在果特兰岛直流输电工程中进行了实验，采用了可控硅换流阀。1972年，伊尔河背靠背直流工程——世界上第一条采用可控硅换流阀的直流工程在加拿大投入运行，标志着进入了可控硅换流阀

8、时期。架空线电压等级±600kV、最大输送容量为6300MW巴西伊泰普直流工程建设和运行正是可控硅的应用使得