特高压直流控制保护系统设计与开发.pdf

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1、第37卷第21期电力系统自动化VoI．37No．212013年11月10日AutomationofElectricPowerSys~msNov．10，2013DOI：10．7500／AEPS201210253特高压直流控制保护系统设计与开发张庆武，王永平，陈小军，徐兵，赵森林，李秋华(1．南京南瑞继保电气有限公司，江苏省南京市211102；2．国家电网公司运行分公司上海管理处，上海市201413)摘要：基于直流控制保护平台，设计开发了特高压直流控制保护系统。控制保护设备按极层和换流器层配置，电流、电压调

2、节器布置在换流器层，极层下发电流指令；同极两换流器间进行触发角和分接头的直接协调控制；通过切换电流参考值的方法实现换流器的在线投入。介绍了特高压直流保护闭锁策略，设计了投旁通对和不投旁通对两种换流器层保护闭锁方式。系统测试表明该特高压直流控制保护系统具有良好的性能，适合实际工程应用。关键词：特高压直流输电；控制保护系统；结构配置；换流器投入；闭锁方式；实时数字仿真(RT1)S)0引言保护策略等方面均与常规直流工程有所区别]。研究优化的分层结构和合理的功能配置，提升控制保特高压直流具有输送容量大、距离远、

3、损耗低等护系统的可靠性，最大限度地提高一次系统的可用优点，是实现中国能源优化配置的有效途径。近年率，是特高压直流控制保护系统设计的重点。目前来，云广、向上、锦苏、糯扎渡等特高压直流输电工程关于其结构配置方面已有一些研究成果l9，但并相继建设或投运，中国在特高压直流输电理论研究无统一的结论。基于ABB与Siemens技术的特高和工程实践领域已取得了相关成果l1。]。压直流控制保护系统的分层配置也不尽相同。控制保护系统是高压直流输电工程的“大脑”，对ABB的DCC800系统，其控制保护功能和设备工程整体性能

4、和可靠性有重要影响n]。目前，中国已按双极层、极层和换流器层设置，电流、电压调节器实现常规直流输电工程控制保护设备国产化，但上述等功能布置在极层，极层向换流器层下发统一的触特高压直流工程仍采用基于ABB公司DCC80O系统发角指令。这种方案便于换流器间的协调控制，但或Siemens公司Win-TDC平台的特高压直流控制保若发生冗余的极层设备故障，本极必须退出运行。护系统]。“十二五”期间，国家电网公司将开工建Siemens的特高压控制保护系统按直流站控设14条特高压直流输电工程，迫切需要研制具有自层、极

5、层和换流器层配置，电流、电压调节器功能布主知识产权的特高压直流控制保护系统。置在换流器层，极层下发电流指令；换流器之间无直南瑞继保电气有限公司立足自主研发的直流控接的协调控制功能。另外，当直流站控层或极层发制保护平台l7]，设计了PCS一9550特高压直流控制生冗余设备故障时，都会导致极强迫停运。保护系统，并开发了全功能样机。本文首先介绍该PCS一9550特高压直流控制保护系统的整体设样机系统在分层设计、功能配置方面的特点，然后对计特点是：优化控制保护的分层结构，控制保护功能特高压直流换流器协调、换流器

6、在线投退、特殊的保在与一次系统相适应的前提下，尽可能配置到范围护闭锁方式等功能进行了分析，最后通过工程级的较小的控制层，限制二次系统故障的影响范围；电实时数字仿真(RTDS)闭环系统测试，验证了样机流、电压调节器功能布置在换流器层，极层下发电流的功能和性能。指令，当冗余的极层设备故障时，换流器层维持直流1系统设计系统的当前运行状态，避免极强迫停运；另外，设计了换流器间的直接协调控制，有利于提升控制性能。特高压直流输电工程每极由2个12脉动换流系统样机的整体设计与功能配置方案如下。器串联构成，为与一次系统

7、相适应，特高压直流控制1)控制保护功能划分为双极层、极层、换流器层，保护系统在整体结构、分层及冗余、功能配置、控制但控制保护设备按极层、换流器层配置，不设置独立的双极控制、保护主机，双极层功能分别配置在两极收稿日期：2012-10—29；修回日期：2013-05—02。的极层主机中实现，尽可能避免双极层设备故障对两国家电网公司科技项目(sGKJ[2O12]515)。个极同时造成扰动；每个l2脉动换流器配置独立的电力表统自动PCS-9550系统中，PCP主机向本极两个换流器当流过换流器的电流等于极电流时，

8、拉开换流的控制主机CCP1和CCP2发送统一的电流指令，器旁通开关；将电流调节器的参考值切换为极层电两个换流器控制主机基于相同的电流指令，计算触流指令。旁通开关打开后，延时启动触发角协调控发角指令；但实际运行中，由于电流采样和调节器运制功能，协调两换流器触发角一致，完成换流器投入算的细微差异，CCP1和CCP2各自计算的触发角过程。图3给出了换流器在线投入的全过程逻辑。指令并不完全相同。如果不对触发角进行协调，将影响系统的稳态性能和抗扰能力