多端高压直流输电系统保护动作策略

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1、第３６卷第１０期Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１０２０１２年５月２５日Ｍａｙ２５，２０１２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．１０．０１８多端高压直流输电系统保护动作策略王俊生，吴林平，郑玉平（国网电力科学研究院／南京南瑞集团公司，江苏省南京市２１０００３）摘要：多端高压直流输电（ＨＶＤＣ）系统保护动作后故障处理策略的选择与多端系统结构密切相关。详细分析了串联型和并联型多端直流输电系统的闭锁和线路故障再启动逻辑２类保护动作后故障处理策略，并简要介绍了其他保护动作处理策略。快速移相及同时投旁通对是串联型常用的闭锁策略；并联型常采用闭锁

2、脉冲策略，以及禁止投旁通对策略。对串联型而言，极隔离实际上是换流器隔离；由于存在多条多电压等级的直流线路，从而线路故障处理策略复杂度很高；功率回降和极平衡需各主控站协同处理；新增合大地回线开关的处理策略。对并联型而言，线路故障处理需各整流站协同处理；新增降电流后闭锁策略；新增分断直流线路开关策略，便于隔离故障直流线路。关键词：高压直流输电；多端直流输电系统；故障处理策略；串联型；并联型０引言大：这是多端系统不同于两端系统而需要特别考虑的原则。多端高压直流输电（ＨＶＤＣ）系统（本文简称多［１－２］端系统）在国外已经有工程应用，主要分两大类：２串联型多端系

3、统保护动作后处理策略一类是基于晶闸管单控器件的高压／特高压直流输２．１系统结构电，另一类是基于绝缘栅双极型晶体管（ＩＧＢＴ）／集虽然目前世界上运行的多端系统均采用并联型成门极换流晶闸管（ＩＧＣＴ）等全控器件的ＨＶＤＣ。［１－３］框架，但由于特高压直流输电在中国的工程化应本文研究前一类。用，串联型结构又引起了国内专家学者的研究兴趣，常规两端ＨＶＤＣ系统的保护动作后处理策略因此，有必要探讨串联型多端系统结构。有２０余种。多端系统包括多个换流站，为保证非故图１为典型的串联型多端系统框架，简化起见障健全系统继续运行，除需对已有动作策略进行调图中只画了１个极。整

4、外，还需新增一些处理策略。多端系统结构框架分串联型、并联型和混合型。多端系统结构框架的不同，直接影响控制保护系统的策略和保护动作后处理策略的选取。本文针对串联型和并联型多端系统，着重介绍闭锁和线路故障再启动逻辑２种重要的保护动作后处理策略，并简单介绍其他保护动作后处理策略。１总体原则图１串联型５端直流系统结构示意图Ｆｉｇ．１Ｄｉａｇｒａｍｏｆｓｅｒｉｅｓｔｙｐｅｆｉｖｅ－ｔｅｒｍｉｎａｌＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍ保护动作后处理策略的首要原则是切除和隔离故障，故障程度和故障范围不能因为选取的处理策将目前的±８００ｋＶ双阀组串联特高压直流输略而扩大。多端系统由多

5、个换流站及相关设备组电系统的２个阀组分别建设在２个不同的换流站成，输送功率大，保证非故障系统继续运行是处理策中，就可以形成一个串联型４端直流系统，如图２略选择的重要原则之一。由于非故障系统继续运所示。行，因此故障换流站不能因为闭锁方式的选择而产图２所示结构给控制保护系统带来的技术挑战生潮流反转，否则对故障换流站的交流系统冲击太是：原本在一个站（甚至一个控制保护系统）内的双阀组协同控制（包括正常解闭锁、故障闭锁处理策略等）分离在相隔数百千米的２个换流站间协同控制。收稿日期：２０１１－０６－２０；修回日期：２０１１－１０－２０。—１０１—２０１２，３６（１

6、０）技术难点在于协同控制的快速性、可靠性和对设备通开关；如果其他换流站过电压保护已经动作，正在的无危害性。执行快速移相，则此电流不大。为保护阀旁通开关，发出闭锁脉冲命令的同时宜发出其他整流站移相命令，不依赖于其他换流站过电压保护是否动作，但此方式又依赖于站间通信通道的好坏。整流站采用闭锁脉冲完整的动作策略是：发出闭锁脉冲、合阀旁通开关、发出其他整流站移相图２由特高压直流输电系统演变而来的命令。串联型４端直流系统结构示意图当仅有一个整流站运行时，整流站故障可以选Ｆｉｇ．２Ｄｉａｇｒａｍｏｆｓｅｒｉｅｓｔｙｐｅｆｏｕｒ－ｔｅｒｍｉｎａｌＨＶＤＣ择闭锁脉冲命

7、令。ｓｙｓｔｅｍｆｒｏｍｕｌｔｒａ－ＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍ２．２．２快速移相及同时投旁通对为便于分析，将串联型多端系统的各换流站和这是串联型多端系统最常用的闭锁动作处理策各直流线路按其特点进行分类。换流站划分为略。及时、快速投旁通对有利于保持串联型多端系３类：第１类换流站定义为连接最高电压（如统直流电流的通路。丢失脉冲故障时，投旁通对需±８００ｋＶ）直流线路以及次级电压（如±４００ｋＶ）直避免选择丢失脉冲故障的阀组；否则，投旁通对不成流线路；第２类换流站定义为连接次级电压（如功会造成其他换流站过电压。±４００ｋＶ）直流线路以及接地极引线（或金属回线）逆变

8、侧阀单相接地故障时，可以采纳逆变侧禁［５］线路；第３类换流站定义为连接２段次级高压直流止投旁通