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宁东-山东±660kV高压直流输电系统控制策略及实验研究pdf
发布日期:2019-09-08 22:17   来源:未知   阅读:

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  华北电力大学硕十学位论文 摘 要 宁东一山东4-660千伏直流输电示范工程是世界第一个±660kV电压等级的直 流输电工程,本文是根据青岛胶东换流站工程,立足于实际应用,在介绍青岛换 流站阀控系统的基础上,对青岛换流工程极控系统的控制策略进行了研究以及对 换流阀和控制保护系统进行了低压加压试验研究。极控系统控制策略确定为整流 侧通过快速调节仅角来保持直流电流恒定,逆变侧为定1,角控制,换流变分接头 控制是配合极控触发控制的一种慢速控制,用以保持触发角0【、熄弧角丫和直流 电压在一定合适的范围内,并在实时数字仿真系统RTDS上进行了系统闭环试 验,结果表明控制保护系统各部分配合是正确的以及系统控制策略是有效的。最 后对青岛换流工程控制保护系统进行的低压加压试验并进行了相关分析,对该工 程的控制保护系统在投运前进行了进一步的实验验证,为宁东一山东-4-660千伏直 流输电工程的正常投运打下了坚实的基础。 关键词:高压直流输电;:t:660千伏;控制系统;低压加压实验 华北电力大学硕l:学位论文 Abstract is firstDC kVHVDCTransmissionthe 4-660 Project Ningdong-Shandong onthe of of4-660kVclassintheworld.Based transmission projectQingdao project ofHVDC, introducedthebasicvalve-control Converter principles Station,this paper werethe control tasks theauthorwhich andreviewedthemain completedby pole ofconvertervalvescontroland andthe demonstration research strategy validity low test.The for control strategypole throughvoltageenergization system protection DC atrectifierstationand。y is constant angle holding byrapidlyadjusting仪angle controlatinverter controlisa controlmethodfor station,TransfoITnertap slowly DC inaceaain taked011 and voltage range.Thepaper 0‘angle.丫angle holding theRealTime of ConverterStation on thesimulation project experimentQingdao its resultsshowthatthe recordinganalysis,the strategy DigitalSimulation(RTDS)and is focuseson thelow for control elaboratingvoltage pole validated.Finally in theauthor testonvalvecontrol ofthe which energization system project itswave the isa experimentgoodpreparement analyzes shape,and participated,and 4-660kVHVDCTransmission forthe running. Ningdong-Shandong Project’S Test Words:HVDC;4-660kV;ControlSystem;LowVoltageEnergization Key 华北电力人学硕十学位论文 目 录 摘善要…………………………………………………………………………………………………………..I Abstract…………………………………………………………….:……………………………………………II 第1章引言……………………………………………………………………………1 1.1直流输电的基本概念…………………………………………………………1 1.2直流输电的发展情况………………………………………………………..1 1.2.1国际情况……………………………………………………………….1 1.2.2我国直流输电控制技术的需求与发展………………………………2 1.3直流输电的主要优缺点及适用场合…………………………………………2 1.3.1直流输电优点………………………………………………………….2 1.3.2直流输电系统的缺点…………………………………………………4 1.4极控系统主要研究内容和现状………………………………………………4 1.5课题的背景和意义…………………………………~……………………..5 1.5.1课题的背景描述……………………………………………………….5 1.5.2选题的目的和意义…………………………………………………….6 1.6本文主要工作………………………………………………………………..7 第2章青岛换流站换流阀及其VBE方案…………………………………………8 2.1问题的提出…………………………………………………………………一8 2.2换流阀设计……………………………………………………………………8 2.2.1换流阀设计背景……………………………………………………….8 2.2.2阀模块及组件设计……………………………………………………lO 2.3阀的电气设计………………………………………………………………13 2.3.1阀晶闸管串联数……………………………………………………一13 2.3.2阻尼、均压回路………………………………………………………14 。一一2.3.3饱和电抗器…………………………………………………………..14 2.3.4组件电容……………………………………………………………..15 — 2.3.5 VBO保护…………………………………………………………………………………l5 2.3.6晶闸管监视系统………………………………………………………16 2.3.7晶闸管触发系统……………………………………………………一17 2.4换流阀控制设备…………………………………………………………….18 2.4.1换流阀控制设备工作原理…………………………………………一18 2.4.2换流阀控制方式……………………………………………………..19 皿 华北电力大学硕十学位论文 2.4.3阀基电子设备………………………………………………………….20 2.5本章小节……………………………………………………………………..22 第3章青岛换流站工程极控系统功能研究及RTDS仿线青岛换流站工程极控系统功能……………………………………………..23 3.1.1总体结构设计…………………………………………………………23 3.1.2换流器控制功能……………………………………………………..24 3.1.3低压限功能(VDCL)………………………………………………25 3.1.4预测性熄弧角控制器………………………………………………。25 3.1.5触发角的限制…………………………………………………………26 3.2功能设计和性能…………………………………………………………….26 3.2.1基本控制策略………………………………………………………..26 3.2.2极功率/电流控制…………………………………………………….27 3.2.3 12脉动阀组控制……………………………………………………一28 3.2.4分接头控制功能………………………………………………………29 3.2.5点火控制………………………………………………………………30 l 3.3附加控制……………………………………..j…………………………………………………一3 3.3.1功率回降……………………………………………………………一31 1 3.3.2功率提升……………………………………………………………一3 3.3.3快速功率翻转………………………………………………………..31 3.3.4电流裕度补偿………………………………………………………..31 3.3.5换流器解锁闭锁控制…………………………………………………32 3.4基于RTDS的青岛换流工程极控功能仿真………………………………33 3.4.1 RTDS及软硬件系统…………………………………………………33 3.4.2宁东.青岛项目的RTDS模型建立………………………………….33 3.4.3宁东.青岛工程极控仿真试验举例………………………………….35 3.5本章小结…………………………………………………………………….39 第4章低压加压试验………………………………………………………………40 4.1试验背景……………………………………………………………………40 4.1.1试验依据及目的……………………………………………………..40 4.1.2低压加压试验条件…………………………………………………..40 4.2试验准备工作………………………………………………………………..41 4.2.1试验方案研究…………………………………………………………41 4.2.2试验参数计算………………………………………………………。42 IV 华北电力大学硕十学位论文 4.2.3试验前准备……………………………………………………………43 4.3试验系统构成原理…………………………………………………………45 . 4.3.1试验构成……………………………………………………………..45 4.3.2试验接线……………………………………………………………一47 4.4试验波形及分析……………………………………………………………..47 4.4.1极I低压加压试验……………………………………………………47 4.4.2极II低压加压试验…………………………………………………..48 4.4.3按逆变侧低压加压……………………………………………………49 4.5本章小节……………………………………………………………………49 第5章结论及展望…………………………………………………………………50 5.1结论………………………………………………………………………………………………….50 5.2后续工作的展望……………………………………………………………50 参考文献……………………………………………………………………………..52 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果……………………………………….54 致谤f………………………………………………………………………………………………………。55 作者简介…………………………………………………………………………….56 华北电力大学硕士学位论文 VI 华北电力大学硕十学位论文 第1章引言 1.1直流输电的基本概念 直流输电就是将交流电通过换流器变成直流电,然后通过直流输电线路送 出。在受电端再把直流电变成交流电,送入受端交流电网。直流输电系统由换流 (整流/逆变)站、接地极、接地极线路和直流送电线路构成。换流站是用于联 接交流侧和直流侧的装置,也就是供交流电与直流电间进行变换的换流装置。换 流装置由换流变压器、换流器、控制触发装置、控制保护装置及其它辅助装置等 构成。直流线路与交流线路一样,由导线、地线、绝缘子、金具、杆塔、基础和 接地装置等组成。交流导线为三相制,但在直流系统中相应地称之为极,交流系 统输电时,三相需同时运行,而在直流系统中,每个极可以独立地传送电力,可 单极运行。 直流输电的发展历史到现在己有百余年了,在输电技术发展初期曾发挥作 用,但在20世纪初,由于受当时制造技术水平等的限制,直流输电在技术和经 济上均不能与交流输电竞争,因此进展缓慢,20世纪50年代后,电力需求日益 增长,远距离大容量输电线路不断增加,电网扩大,交流输电受到同步运行稳定 性的限制,在~定条件下的技术经济比较结果表明,采用直流输电更为合理,且 比交流输电有较好的经济效益和优越的运行特性,因而直流输电重新被人们所重 视。 直流输电的关键设备——换流器,最初使用水银汞弧阀,从20纪70年代开 始逐步被晶闸管所替代,近年来,随着可控硅换流阀技术的同臻完善,光纤和计 算机技术的迅速发展,使直流输电技术上更加成熟,输电可靠性同益提高,HVDC (高压直流输电)在电力系统中得到广泛应用。日前,HVDC以其特有的优点, 在交流电力系统的联网和分割功能方面发挥重要的作用【1’2】。 1.2直流输电的发展情况 1.2.1国际情况 早在1882年,法国就建成了一条40km的直流送电线世纪初,法国塞雷直流系统又建成了一条180km的直流送电线 路,穆蒂尔送至里昂,输电电压57kV,容量4MW,该工程到1927年仍在法国 运行。1954年,HVDC首次成功地商业性应用于瑞典大陆与哥特兰岛之间的输 电线路,这套系统的换流阀采用汞弧阀,额定电压DCl00kV,通过90km的水 华北电力大学硕l:学位论文 下电缆传输20MW的功率,从此高压直流输电得到了稳步发展。迄今为止,全 世界己有大约超过40个国家己经建成投产了直流输变电工程,其中以加拿大、 美国、德国、日本、前苏联、英、法、瑞典等国家建成投产的工程较多。目前, 全球己建成的直流输电工程超过60项。 1.2.2我国直流输电控制技术的需求与发展 我国幅员广大,土地辽阔,但能源的分布却很不均衡。水力资源主要分布在 西南地区,煤炭资源70%集中在山西和内蒙古,而工业负荷却集中在沿海地区, 距离能源很远,大多数在临界距离以上,因此直流输电在我国有着宽广的应用前 景。 同时,由于1000kV交流系统稳定性的考虑,使得应用高压直流环节实现我 国大区电网的互联成为了比较理想的方式。中国的西电东送、北电南送等高压远 距离输电采用直流方式是最好的选择;从长远考虑,中国与俄罗斯、中亚各国和 南亚次大陆的电网互联更应该优先选用直流方式。 对于两个交流电力网之间采用直流输电联网,对两侧交流系统稳定运行,加 强交流电网,都将起到良好的作用。此外,直流与交流线路并联输电,有助于提 高交流输电的稳定性,从而增加交流线路的输送容量。 kV,100MW,55 80年代我国自行研制的舟山直流输电工程(4100 km)和 代表当时世界先进水平的葛洲坝——上海(简称葛上)+500kV直流输电工程。 90年代,开始建设天广直流输电工程和三常直流输电工程,天广直流工程于2000 年12月单极投产,2001年6月双极投产;三常直流输电工程于2003年5月投 入运行。2001年开工建设三峡——广东(简称三广)直流输电工程和贵州—— 广东(简称贵广)直流输电工程,三广直流工程于2004年6月正式投产;贵广 直流工程于2004年9月双极投产,2004年至今我国有前后投产了灵宝背靠背换 kV直流输电工程、向家坝.上海±800kV特高压直流 流工程、三峡一上海+500 工程、云广±800kV特高压直流工程、以及宁东.山东±660kV直流输电工程。 在未来10~20年中,采用直流输电方式是必然的趋势。随着我国“全国联网、西 +电东送、南北互供战略的全面实施,直流输电将发挥越来越重要的作用【1,31。 1.3直流输电的主要优缺点及适用场合 1.3.1直流输电优点 占40m,因此HVDC输电可节省大量土地及资金。 2)远距离直流输电比交流输电节约投资。根据我国的实际情况而言,直流 输电与交流输电之间的架空输电线km,电缆供电的等价 2 华北电力大学硕十学位论文 距离为40kin。大于该距离时,HVDC输电比交流输电节约投资。交流输电线根(双极),输送相同功率时, 交流线倍。因此,HVDC输电可节省大量线路材料。 由于HVDC输电导线根数少,杆塔设计也随之简化,不需要换位塔,可节省钢 材。没有“集肤效应,导线的截面可充分利用。另外,由于直流绝缘子串是按 绝缘子串的电阻进行电压分布的,电压比较平均,不同于交流绝缘子串按电容进 行电压分布,因此无需装均压环。HVDC输电在节省大量原材料的同时,必然也 减少大量运输费和安装费。总的来说,HVDC输电线路在输送相同功率时,可降 低线)适宜于电缆供电。在有色金属和绝缘材料相同的条件下,即同型号电缆 的绝缘介质的直流强度远高于交流强度,在直流下耐压能力和最高允许工作电压 几乎是交流的3倍,运行中基本上只有芯线电阻损耗;当处于同一电压时,2根 芯线HVDC电缆的传输功率密度约为3根芯线倍。另外,直流输 电电缆绝缘老化较慢,寿命较长,年运行费用也比相应交流电缆低得多。为此, HVDC输电电缆更适合于海底跨海供电及通过地下向大城市供电。 4)线路损耗小,对环境的危害小。在电压等级和输送功率相同时,HVDC 输电线路有功损耗较之交流减少三分之一,没有无功损耗,而交流输电线路的无 功损耗很大。HVDC不存在电容电流损耗,输电线路稳态时无电容电流,沿线电 压分布平稳,无空载、轻载时交流长线受端及中部发生电压异常升高现象(容升 现象),也不需要并联电抗补偿。HVDC输电线路所具有的“空间电荷”效应, 使其产生的电晕损耗和无线电干扰均较小,更容易满足绿色环保要求。 5)输送容量大。对于500kV来说,直流输电容量比交流大2倍以上(不论 是用架空输电线)无交流电网的稳定问题。交流输电允许的输送功率受网络结构和参数限 制,且随着输送容量的不断增长,稳定问题就越来越成为交流输电的制约问题。 另外,在交流电网中,所有上网的同步发电机都要同步运行;远距离输电时,电 流会在两端产生相位差,而频率也时常会波动。这两种因素会引起交流系统非同 步运行,从而需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整,否则会 在设备中产生环流损坏设备,或造成非同步运行的停电事故。而HVDC输电没 有相位和功角,线路无阻抗,只要电压降、网损等技术指标符合要求,就可达到 传输目的,无需考虑稳定问题。其输送容量和距离不受同步运行稳定性限制,还 可提高系统稳定性。 7)可实现异频联网及同频率下的异步联网。HVDC输电在理论上不受输电 距离的限制,输送功率也不会因两侧交流电网静稳或暂稳性能变差而降低。可实 现“背靠背交流电网互联。直流联网时,两端交流电网可按各自的频率和相位 运行,不需要进行同步调整。既可对两个交流电网实行统一调度,又相互隔离; 3 华北屯力大学硕十学位论文 两个交流电网之间还可互为备用,互相支持,从而提高联网后整个系统的稳定性 及供电经济性。 8)可快速调节、控制。HVDC输电负荷的调节靠高压晶闸管换流阀触发脉 冲移相控制,响应时间20ms,从而可快速、方便、灵活、准确地调节有功功率 的增减和实现潮流翻转(功率流动方向的改变)。在正常时能保证稳定输出,向 交流系统提供功率、频率、电压支持;在事故情况下,可实现健全系统对故障系 统的紧急支援,也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行 时,如果交流线路发生短路,可短暂增大直流输送功率,以减少发电机转子加速, 提高系统可靠性。利用直流输电的这些特性,便于按合同交换电力,便于合资办 电,适合电力市场的发展需要。 ‘ 9)可限制短路电流,避免大面积停电事故。交流输电线路连接两个交流电 网时,由于系统短路容量增加,致使短路电流增大,极可能超过原有断路器遮断 容量,这样就必须更换断路器和增设限流装置,增加了投资。而用直流联网时, 直流系统的“定电流控制”将快速把短路电流限制在额定功率附近,其输电线路 基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流,短路容量不因互联而增大,也不 必更换各自电网断路器及载流设备。还可以避免大面积停电事故的发生,提高了 电网运行的安全性。 1.3.2直流输电系统的缺点 换流站投资大,占地面积大;换流装置要消耗大量的无功功率;产生大量谐 波;缺乏大容量直流开关,实现多端直流供电还有困难;不能向小容量交流系统 和不含旋转电机的负荷供电;污闪严重;不能用变压器来改变电压等级;控制保 护系统复杂【3,4-5】。 1.4极控系统主要研究内容和现状 极控系统是整个换流站控制系统的核心,极控系统的控制性能将直接决定直 流系统的各种响应特性以及功率/电流稳定性。 极控系统的主要作用是对直流输电极的控制,根据当前运行情况,通过对整 流侧和逆变侧触发角的调节,以稳定直流电压,实现系统要求的输送功率或输送 电流。此外,极控系统还具有根据交直流系统运行工况进行换流变压器抽头调节、 对换流阀解锁/闭锁顺序的控制、保证系统的平稳启/停以及为提高整个交/直/交联 网系统性能的附加控制的功能等。 极控系统控制功率的基本原理是:将运行人员设定的功率设定值除以直流电 压值,得到整流侧直流电流控制器的直流电流参考值。直流电压将由逆变侧的熄 弧角控制器按照设定的熄弧角值来决定。额定运行时,整流侧定电流运行,维持 4 华北电力大学硕十学位论文 直流电流在额定值,分接头控制控制整流侧的触发角在15+_2.50范围之内;逆变 侧采用预测性熄弧角控制,控制逆变侧的熄弧角额定值为170。分接头控制控制 熄弧角在17+_2.50范围之内。交流系统电压波动时,极控系统通过修改直流电流 的参考值,维持传输的直流功率恒定。 2002年,许继公司依托贵广工程的建设,南瑞公司依托三常工程的建设, 分别最新引进了西门子公司和ABB公司的直流输电控制保护系统的成套设计和 设备制造技术。引进的范围和内容包括了当今西门子公司和ABB公司在其直流 输电工程控制保护系统中所使用的大部分技术。 我国引进的西门子的SIMADYND控制保护技术是基于UNIX平台的运行人 行人员控制系统。但是有些技术,包括一些核心的关键技术由于种种原因我们仍 然无法通过这次技术引进全部拿到,需要我们通过进一步的自主攻关和开发解 决。负责消化引进技术的国内企业有信心通过自主攻关对引进技术中的缺项进行 补充完善,对部分已经过时的技术进行升级提高,最终形成一套拥有自主知识产 权、水平等同或高于引进技术的成套技术和设计生产能力【6一。 1.5课题的背景和意义 1.5.1课题的背景描述 宁东.山东4-660千伏直流输电示范工程是实施“西部大开发”战略的重点工 程,是“一特四大”战略的又一项成功实践,该工程已于2011年2月实现双极 投运,将西北能源富集地区的资源优势转化成经济优势,大大缓解了山东用电紧 张局面,促进了经济社会发展。 本工程是世界第一个±660kV电压等级的直流输电项目,将在单台换流变压 器容量、换流变运输重量、单个阀厅建设规模、单个阀组耐受电压、单个12脉 动换流阀容量、单阀晶闸管数量等六方面创造直流输电工程新纪录。 山东地处东部沿海,水力和煤炭资源相对匮乏。而随着人民生活和经济水平 提高,电力需求快速增长,.大规模电力输入是山东电网发展的必然选择。宁东. 山东直流输电工程西起银川东换流站,东至青岛换流站,输电距离为1335km, 3大组14小组、总容量约2520Mvar。 宁东一山东+660kV直流输电工程是双极直流系统。系统包括2个完整单极, 每个完整单极每端由1个12脉动换流器构成。送端西北电网的银川东换流站通 常为整流站运行,山东电网的青岛换流站通常为逆变站运行。 每极每端平波电抗器的电感为300 mH,不对称布置在极线 华北电力大学硕r{.学位论文 系统图如图1.1 ..》 胁 极2,-E婚0kV 图1-1宁东一山东士660kV直流输电rT程系统图 青岛换流站是我国第一座+660kV电压等级换流站,换流阀采用中国电力科 学研究院与AREVA公司合作在国内推出的换流阀,这也是第一次在国内换流站 中完整应用。换流阀光电转换式(电触发)触发系统。该触发系统包括门极单元 于高电位)之间在电气上完全隔离,两者之间用光纤通信。 许继公司分别引进了西门子公司和ABB公司的直流输电控制保护系统的成 套设计和设备制造技术,为宁东.山东+660kV直流输电工程设计了生产的 采用SIMYNAD主机。 l:5.2选题的目的和意义 由上述直流输电在我国应用现状的分析可以看出,直流输电将在我国西电东 送和全国联网中起主导作用。我国近十年来不仅在直流输电工程方面的建设突飞 猛进,今后二十年内我国将出现很多条直流输电线路,由此形成的大规模交直流 电力系统在世界上是罕见的。在一个复杂大电网中,当HVDC系统受到各种电 力系统的扰动以后,它能不能保持其运行的稳定性,并且如何利用直流输电的高 度可控和快速调节的特点很好地实现以改善直流输电系统本身为对象的内部调 节,同时又能实现以所连接的交流系统为对象的外部调节等课题,无论在国内还 是国外都是具有实际意义的科研课题,并足以引起人们的高度重视并展开积极和 深入的研究。基于此,把高压直流输电系统控制策略问题作为研究课题是有一定 的理论和实际意义。 本文主要拟研究以下问题: 1)根据直流系统运行工况,介绍宁东.山东直流输电工程换流阀的结构和特 点,并对厂家的极控仿线 华北电力大学帧十学位论文 2)以极控系统触发角控制信号和阀控触发脉冲的时序关系为模型,进行现 场试验,验证12脉动换流阀输出与时序逻辑关系,检验阀控系统监测信号的正 确性。 本文主要为了证实换流阀以及VBE控制系统工作的正确性。根据根据 118.2005直流换流站二次电气设备交接试验规程》规定,需要对换流 {Q/GDW 阀进行工频触发逻辑试验。从而保证换流阀正常、‘可靠工作。 ‘ 本文对于国内首个采用国产化晶闸管模块的高压直流输电工程,其单个晶闸 管耐受电压等级为世界最高,研究其阀控系统控制逻辑对于保证系统正常运行, 提高系统运行稳定性具有普遍适用的意义。 1.6本文主要工作 宁东.山东-4-660千伏直流输电示范工程是作为世界首条-4-660千伏电压等级 的直流输电工程,在国内外可以借鉴的经验不多,其研究成果的重要性是不言而 喻,本人借此难得的机遇,在消化吸收西门子高压直流输电技术的基础上,结合 工程实际,和多位同仁一起,参与调试了换流站多个部分。本文各章主要研究内 容如下: 1)概述国内外高压直流输电控制保护技术现状以及本课题研究的内容。明 确本课题的目的和意义。 2)详细介绍了青岛换流站换流阀的设计和换流阀各部分元件功能。分析了 VBE如何对晶闸管进行监视和触发。 3)深入阐述青岛换流工程极控功能设计和研究,从极控系统的整体角度介 绍了极控系统的整体架构。青岛工程极控系统仿真试验共有四十多项,分析了许 继厂家实时数字仿真:i器r(RTDS)仿真试验的录波及简要结果。 4)详细阐述了换流阀低压加压试验,试验目的是要证实换流阀以及控制保 护系统工作的正确性,结合试验波形进行了各角度触发时的分析。 5)提出了本课题有待解决的问题,指明进一步研究的方向。 7 华北电力大学硕十学位论文 第2章青岛换流站换流阀及其VBE方案 2.1问题的提出 换流阀系统是高压直流输电系统的核心部分,极控系统的控制性能将决定直 流输电系统的各种响应特性以及功率/电流稳定性。宁东.山东±660kV直流示范 工程是西电东送重要输电通道项目,是贯彻国家“西部大开发”战略,促进西部 地区社会经济发展的重要工程和具体体现,是国家电网公司落实科学发展观,实 施直流输电工程标准化、序列化建设战略的重要步骤之一,在仔细研究了青岛站 换流阀设计报告、宁东极控系统设计规范书、控制保护系统对阀VBE接口技术 要求、宁东.山东工程VBE设计报告之后,确定了技术开发难点,其中与本论文 相关的如下: 1)控制策略的确定:控制策略是控制系统和可控环节的灵魂。在青岛工程 中采用恰当的控制策略,是成功完成本项目的立足点,是保证项目稳定运行的保 障。 2)根据直流系统运行工况,计算各换流阀的触发逻辑顺序,并由此构造出 阀控系统触发字的时序逻辑。 2.2换流阀设计 2.2.1换流阀设计背景 考虑交流系统条件参考表2-1。 表2-1交流系统参数 交流系统稳态电压 单位 银川东侧 青岛侧 系统电压等级(相~相) l(v 330 500 长期稳态电压(相一相) kV 345 515 稳态最低电压(相一相) kV 330 500 稳态最高电压(相一相) l(V 363 550 极端最低电压(相一相) l(v 315 475 极端最高电压(相一相) kV 363 550 交流系统频率 单位 银川东侧 青岛侧 稳态时频率最小值 Hz 49.8 49.8 额定频率 Hz 50 50 稳念时频率最大值 Hz 50.2 50.2 8 华北电力大学硕十学位论文 频率(Hz 51.0 50.5 50.2 50.0 49.8 49.5 49.0 图2—1西北电网的系统频率变化范围 频率(Hz 51.O 50.5 50.2 50.O 49.8 49.5 49.0 ’ 图2-2山东电网的系统频率变化范围 青岛换流站换流阀采用中国电科院与AREVA公司合作在国内推出了H400 换流阀,并已经在中俄联网背靠背黑河换流站和灵宝扩建换流站的换流阀采购中 中标。该系列换流阀整体采用模块化设计,通过多个阀模块的串联连接可适应不 同电压等级的需要。该阀结构紧凑,具有更高的安全性、可靠性和低损耗,安装 快捷、维护方便,适用于背靠背或两端输电方案的单极或双极运行方式,能满足 背靠背联网、常规高压直流输电(如士500kV、士660 kV电压等级)及特高压直 流输电(如士800kV、4-1000 kV电压等级)应用的需要。 直流输电换流阀设计包含了成套电气设计、成套结构设计、成套机械设计、 关键零部件设计、水路设计及光缆布线设计等。为实现换流阀在各种运行条件下 的高性能和高可靠性,应满足以下基本设计要求: 1)阀塔结构采用国际通用的悬吊式、柔性防震结构设计; 2)空气绝缘、二重阀(或四重阀)阀塔结构设计; 3)标准的晶闸管组件、电抗器组件设计; 4)去离子纯水或水/7.--醇混合液的单回路冷却系统,适于高寒地区应用; 5)结构布局简单合理,充分考虑了换流阀防火阻燃特性要求; 6)光电转换,采用高压光缆实现高低压电隔离,抗干扰能力强; 7)换流阀控制及监控柜采用双冗余设计,提高了可靠性。 q 华北电力大学硕l?学位论文 本工程换流阀采用空气绝缘、纯水/乙二醇混合冷却、悬吊式二重阀结构。 二重阀是将两个单阀串联连接,结构上做成一个阀塔。青岛换流站包括两个完整 单极,即为2组12脉动换流单元。每个12脉动换流单元由6个二重阀构成。每 个单阀包括9个模块,每个二重阀共18个模块[71。 直流连接1 阀层 冈模块 单一 卜—一一5.5rn————一 图2-3二重阀阀塔外形图 2.2.2阀模块及组件设计 阀组件是换流阀的基本电气单元,但从机械结构上每个单阀都是由一定数量 的阀模块构成的。模块内的元件布局不是美学或电气要求的简单叠加,而是各种 复杂因素相互影响综合考虑的结果,包括:爬电、电气距离、内部干扰、杂散电 感及电容、水冷要求、重力分布、安装、检修及试验操作方便等。同时,为保证 系统更高的可靠性、长期运行和降低火灾危险,设备材料的选取也经过了仔细考 虑。阀框架由阻燃的GRP梁及铝合金框架组成,铝合金框架同时也作为阀模块 的电极,这种设计简化了阀的结构【7一】。 图2_4阀模块结构图 10 华北电力大学硕十学位论文 阀组件由GRP支撑件、晶闸管压装结构(TCA)、电抗器组件、阻尼电阻单 元、阻尼电容单元、门极单元、导线及水管相互连接组成。 .一阻尼电容擎元 . 电抗器组件 \. .一——一阻堪电阻擎元 -一——一鑫甥警疆麓绍胸 。-—-一n旋荜妃 图2-5恻组件结构图 1)晶闸管压装结构 每个晶闸管压装结构是由6个晶闸管元件及其散热器通过专用的安装工具 压装在一起的,并通过玻璃增强塑料(GRP)加强带固定。压紧力为130kN,既 可以保证良好的电气性能和导热性能,还能有效降低运行时产生的噪声。散热片 与晶闸管的接触面使用高导热性材料,虽然为多层结构,仍能保证很好的散热接 触。加强带有足够的绝缘强度来承受阀关断期间的电压应力。 图2-6晶闸管压装结构 2)电抗器组件设计 为了抑制晶闸管开通时的电流上升率,降低换流阀在瞬态冲击时晶闸管承受 的电压应力,同时抑制在开通和关断过程中阀组件间的电压分布不均匀性,每个 晶闸管组件串联一个电抗器组件。 夫 图2—7阀饱和电抗器剖面图及实物图 3)均压阻尼回路设计 华北电力大学硕Ij学位论文 每个晶闸管级并联一个直流均压电阻和两个阻尼支路。直流均压电阻固定在 晶闸管的散热器上,使结构更加紧凑。 图2.8固定于散热片上的直流均压电阻 阻尼电路由阻尼电容和阻尼电阻串联而成。阻尼电阻采用间接冷却的方式进 行散热。每个晶闸管级的阻尼电阻由多个无感厚膜电阻器通过串并联组成,即使 某个电阻损坏,对阻尼电阻的整体阻值影响不大,提高了可靠性。 图2—9板式结构阻尼电阻 41门极单元设计 每个晶闸管级都有独立的门极电路,即门极单元(GU),用于晶闸管的控制 和保护。每个晶闸管门极单元包括两部分,一块是门极电子电路板,实现对晶闸 管级的智能控制;另一块是补偿分压器板,为门极电子电路板提供晶闸管阳极电 压的测量信号。门极单元放置在GRP支架中固定。为屏蔽电磁干扰和防止湿气 进入,光电接口部分置于一个密封的金属盒中。门极单元从阻尼回路取能[91。 图2.10门极电子电路板和偿分压器板 12 华北电力大学硕十学位论文 2.3阀的电气设计 2.3.1阀晶闸管串联数 本工程采用传统的线路换相换流阀,换流阀设计使用5英寸电触发晶闸管, 额定电流3030A、额定电压7.2kV,芯片直径125ram。 晶闸管级的串联数要参考阀避雷器的保护水平确定,在避雷器的操作冲击和 雷电冲击保护水平之中,主要依据操作冲击保护水平来确定。对于操作冲击电压, 技术规范要求避雷器的保护水平和耐受水平之间留有10%的安全裕度。 阀避雷器是换流站内除了阀主绝缘故障外其它原因造成的任何极性过电压 的主要保护措施,每个阀需要串联的晶闸管级数要根据晶闸管断态(而不是反向) 非重复峰值电压来确定。 按技术规范给出的冗余要求及避雷器参数进行计算,每个单阀含111个串联 晶闸管级。根据电气和结构设计,每个单阀由10个阀模块构成,每个模块又分 为2个阀组件,即每个单阀由20个组件组成,其中11个组件含6个晶闸管级和 1个饱和电抗器,另外9个组件含5个晶闸管级和1个饱和电抗器。图2.1l、2.12 管级与阀组件电气原理图。 巴l』t㈩ 图2-1l闸管级电气原理图 图2.12组件电气原理图 单阀最小串联晶闸管元件数由下式确定: 刀耐。=鱼墨曼挚:鱼鱼三掣:107 (2.1) ’‘。 ’DSM 式中: SIPL:跨阀的操作冲击保护水平; 华北电力大学硕十学位论文 t:操作冲击电压下单阀的电压分布系数; 幺,:操作冲击电压下的安全系数; %跗:晶闸管断态非重复峰值电压。 。 考虑到一定的安全裕量,增加4个冗余晶闸管级,每阀共111个晶闸管级。 2.3.2阻尼、均压回路 阀采用多个晶闸管串联连接,必须考虑阀内的均压。因为阀作为一个整体的 耐压能力总是小于单个晶闸管耐压能力之和,这是由串联晶闸管之间断态漏电流 和关断时存储的电荷的差异引起的。均压回路一方面能确保阀在承受从直流到冲 击波形的所有频率的电压时,阀内电压均匀分布,另一方面还用于控制触发和恢 复期间的电压、电流暂态应力。 换流阀均压回路包括与晶闸管元件并联的两个RC阻尼回路和DC均压电阻 以及与晶闸管组件串联的饱和电抗器,另外水路的直流电阻也具有直流均压的功 能。阀内电压分布不均匀主要由两方面原因引起,除了前面提到的晶闸管之间断 态漏电流和关断时存储的电荷的差异外,还包括均压回路元件(电阻、电容)的 公差,因此均压回路设计的误差范围要低于允许的极限值。稳态运行时,晶闸管 承受的重复电压包括换相过冲要低于允许的重复电压峰值。阀承受快速暂态电压 如雷电和陡波时,部分电压将被串联的饱和电抗器承担。 为高频分量提供阻尼作用。这种双阻尼回路设计增强了阻尼作用的可靠性,使阻 尼回路适用于更宽频率范围的电压。 本工程设计的阀阻尼回路参数如下: 0.51xF。 选择DC均压电阻的原则是其电压耐受能力与晶闸管一致,而电流不能超过 门极单元测量回路的承受范围。 本工程设计的直流均压电阻为Rd。=94kn。 2.3.3饱和电抗器 饱和电抗器的作用如下: 1)限制晶闸管刚开通时的di/dt。在晶闸管开通的最初几个微秒内,电抗器 在小电流下有很大的非饱和电感值,限制了晶闸管电流的上升率。在晶闸管安全 开通后,电抗器进入饱和状态,电感值很小。 2)在晶闸管关断过程中限制di/dt,降低晶闸管关断时的反向恢复电荷,从 而也起到抑制反向过冲的作用。 14 华北电力人学硕十学位论文 3)利用足够的阻尼来阻止电流过零时产生振荡涌流,保护晶闸管。 4)在冲击电压下起辅助均压作用,使晶闸管免受电压损坏。 青岛换流阀通过利用精确可控的铁芯中的涡流损耗,电抗器的电压一时间积 路。C。www.bc1861.com,和L儡ir分别代表主电感的杂散电容和空心电感,Lm和凡分别代表铁芯的 电感和涡流电阻。Lm和&可以表示为电流的函数。 图2.13饱和电抗器等效电路图 ,H 钳 mH Im80彳 ‰ II 2 (2.2) 钳 胤日 Im≥80彳 ∞一h 。¨、 r弋 \●●●、 Im30A (2.3) Im≥30A 足=i498.498(D詈)Q 2.3.4组件电容 由于本工程电压等级提高,因此串联晶闸管数很多,换流阀体尺寸较大。使 得由杂散电容分布的分散性造成的换流阀模块及组件上动态电压分布的不均匀 度加大,而在陡波前冲击电压作用下,由于dv/dt很高,杂散电容分布的分散性 的作用将进一步增强,这种动态电压的不均匀分布会更加明显。 本工程设计的阀组件电容为Cs∥-3nF。 2.3.5 VBO保护 Break.Over)保护提供正 H400阀的每只晶闸管都由电子电路VBO(Voltage 向保护,初始保护水平根据设计要求进行设定。晶闸管的断态不重复电压峰值是 保护水平应不超过6940V。 VBO保护的原则是当阀两端电压达到操作冲击耐受水平之前应保证阀被触 15 华北电力大学硕十学位论文 发,另一方面在阀电压为阀避雷器SIPL时阀被触发的概率最小。 根据技术规范,阀避雷器操作冲击保护水平(SPL)为663kV,操作冲击耐 受水平(SIWL)设计为730kV。 本工程中晶闸管的标称VBO保护水平设计为6940V。这样的设计保证了对 于除换流器内部绝缘故障之外的任何原因引起的任何极性过电压,阀避雷器都是 主保护措施。 2.3.6晶闸管监视系统 晶闸管监视系统由位于换流阀上的门极单元(GateUnit,简称Gu)和位于 Base 地电位的阀基电子设备(ValveElectronics,简称VBE)两部分构成。 系统运行中,GU实时采集以上监视信息并用特定的高速串行编码方法对这 些信息进行编码,然后报送给VBE。VBE接收各个GU回报的监视信息后,将 这些信息汇总、处理,并通过光纤局域网(LⅢ)上报至控制保护系统和位于换 流站控制室内的人机接口单元。同时,VBE将根据GU提供的监视信息对阀的 异常情况进行判断、处理【9,10Ⅲ】。 VBE上报给控制保护系统的信息能够正确指示任一一级或多级晶闸管及其 相关GU所可能出现的异常或损坏故障,并可以根据不同故障发出报警或跳闸请 求。 为了保障监视系统的高度可靠和安全,在系统设计上有如下保障措施。首先, 在VBE内部,监视系统上报信息的通道采用双冗余方式,即VBE具有2条完全 独立的通道可以用来接收和处理GU返回的监视信息。处理后的数据亦可以通过 采用不同的IP地址送至同一个LAN或分别送至两个彼此独立的LAN的方式上 报给控制保护系统。这两条通道互为备用。当在用通道因发生故障而中断时,系 统将自动切换至另一通道,以此保证通信不中断。其次,VBE与控制保护系统 和人机接口单元之间采用光纤作为LAN网通信介质,以此避免通信信号可能受 到的电磁干扰。 门极单元GU为一块PCB电路板,且换流阀的每个晶闸管级均配备一个GU。 GU的主要功能包括: 1)按照VBE命令触发晶闸管; 2)依据VBE下发的晶闸管结温数据设定本级晶闸管的过电压保护、dv/dt 保护以及正向恢复保护等瞬时保护动作阙值,并据此实时监视保护晶闸管; 3)在换流阀应当导通的区间内发生电流断续时,补发触发脉冲; 4)向VBE上报所在晶闸管级的监视信息。 GU原理图如图2.14所示。 16 华北电力大学硕十学位论文 图2.14GU原理框图 2.3.7晶闸管触发系统 H400换流阀采用光电转换式(电触发)触发系统。该触发系统包括门极单 元(GU)和阀基电子设备(ⅦE)两部分。正常运行时,VBE接收控制保护系 统下达的换流阀触发命令和晶闸管结温数据,并将两者分别解码后再组合成触发 命令发送给相应换流阀上的各个GU。GU收到触发命令后对命令数据解码,并 判断是否需要触发所在晶闸管级。当VBE要求某阀导通时,该阀的GU将检查 对应晶闸管级是否承受合适的正向电压。若是,则立即向晶闸管门极发出电流脉 冲触发晶闸管导通。在晶闸管导通后,GU仍持续监视晶闸管状态。若VBE要 求导通而晶闸管却截止并承受正向电压时,GU将再次触发晶闸管,以此确保换 流阀在电流断续的情况下仍能安全运行。 为保证在一次系统J下常或故障的情况下,VBE和GU均能够按照技术规范 的要求正确触发晶闸管。触发系统重点实现了以下设计。 首先,VBE位于地电位的控制室内,其工作电源由站用电源提供,所以换 流阀的工作状况不会对VBE造成任何影响。在站用电源正常的情况下,无论一 次系统是否故障,VBE都能够将触发命令准确转发至GU。 其次,GU采用就地取能方式获得电源供电。GU电源回路通过晶闸管级两 路RC阻尼回路中的一路在晶闸管断态时进行取能,如图2.15中虚线①所示。 GU电源回路中的储能电容具有很大容量,即使在阀端没有电压的情况下厂仍能 够保证GU正常工作2秒以上。因此,无论换流阀以整流模式还是以逆变模式运 行,当交流系统故障引起换流站交流母线电压降低到下列幅值并持续对应时段 时,所有GU中的储能装置都仍具有足够的能量持续向晶闸管元件提供触发脉 冲,使换流阀可以安全导通,而不会出现因储能电路需要充电而造成恢复延缓【10】。 1)交流系统单相对地故障,故障相电压降至O,持续时间至少为O.7秒; 2)交流系统三相对地短路故障,电压降至正常电压的30%,持续时间至少 为0.7秒; 17 华北电力大学硕十学位论文 3)交流系统三相对地金属短路故障,电压降至0,持续时间至少为O.7秒。 触笈披据 监视信息 图2.15晶闸管级接线换流阀控制设备工作原理 换流阀控制系统主要包括阀基电子设备(VBE)、晶闸管电子设备(Gu)以 及冷却系统泄漏监视器三部分,其结构框图如图2.16所示。 图2—16换流阎控制设备结构图 提供光信号接口,并对换流阀进行监视和保护。 对来自换流阀门极电子设备的数据进行解码,然后通过以太网将数据发送给 CCP,此监视信息也会通过局域网发送给监控中心的人机接口单元。VBE实时 接收控制保护系统下发的触发命令和晶闸管结温数据,并将这两部分信息合并为 触发数据后发送给GU:GU根据接收到的触发命令完成对本级晶闸管的触发, 并根据本阀的晶闸管结温值来确定晶闸管的过电压(VBO)保护、dv/dt保护以 及正向恢复保护等瞬时保护的动作阈值。同时,VBE接收GU和冷却系统泄漏 监视器返回的监视信息,将这些监视信息和自检信息汇总编码后通过局域网上报 给控制保护系统。若换流阀出现异常,VBE将采取相应的报警、通道切换、闭 锁跳闸等处理措施。为满足本工程对避雷器监视的需要,VBE还配置了避雷器 18 华北电力大学硕十学位论文 监视接口设备。该设备用于将阀避雷器和中性点避雷器动作时产生的光信号转化 为电信号,以供控制保护系统接收使用【12131。 2.4.2换流阀控制方式 . 正常运行时,控制保护系统持续向VBE发送触发命令和晶闸管结温数据。 VBE根据触发命令确定各个单阀在当前时刻是否需要触发,并将该信息与对应 阀的晶闸管结温数据组合成触发数据发送给该阀的各个GU。GU收到触发数据 后,若判断本阀需要触发,且当前晶闸管已经承受合适的正向电压,GU将向晶 闸管门极发出触发脉冲使其导通;同时,GU根据本阀的晶闸管结温数据更新 VBO保护、dv/dt保护以及正向恢复保护的动作阈值。H400换流阀控制设备的 一个重要特点是能够根据换流阀的晶闸管结温自适应地调整换流阀保护触发阈 值。由于晶闸管的运行特性受结温影响较大,因此,结合晶闸管的结温来实时调 整换流阀的保护触发阈值,无疑将提高保护触发的合理性,充分保证换流阀的安 全,从而提高直流输电系统运行的安全性和稳定性。 控制保护系统根据直流输电运行的需要计算各换流阀的触发时刻,并根据计 算结果实时更新触发命令。触发命令采用串行归零码传送,若某位出现脉冲且宽 度达到位宽度的50%;则表示逻辑“1’’,若没出现脉冲,则表示逻辑“O,其时 序如图2.17所示。 \“ 一一一一—一—一 —圈仁匿厂——————————————————————一 --*H— TI 图2.17触发命令时序图 在一帧触发命令中,位0为起始位;位1~12表示阀1至阀12是否需要触发 导通,“1”表示触发,“0’’表示不触发;位13为奇偶校验位:位14、位15为 结束标志位,保持为“0。 晶闸管结温数据同样采用串行归零码传送。若某位出现脉冲且宽度达到位宽 度的50%,则表示逻辑“1,若没出现脉冲,则表示逻辑“0”,其时序如图2.18 所示。 在一帧晶闸管结温数据中,位0为起始位:位l为阀l标志,“l’’表示当前 结温数据对应阀1,“0表示当前结温对应阀2~12,位2~12为晶闸管结温值; 位13为监视信息允许返回标志位,“1”表示允许VBE返回监视信息,“0’’表示 不允许:位14为奇偶校验位;位15为结束标志位。在J下常运行情况下,各阀所 19 华北电力大学硕十学位论文 对应的晶闸管结温数据总是从阀1至阀12顺序循环发送。 J觯一雠 —‘≥囊三磊三;三妄三三三二匿泛匿拒受蹈匿疆耐 h 图2.18品闸管结温数据时序图 H400换流阀控制设备在设计充分考虑了一次系统运行状况及自身可能出现 的异常工况,采用了完备的可靠性措施,能够保证设备在一次系统正常或故障条 件下均能正常工作;并且,在任何情况下都不会因为工作不当或自身异常而造成 换流阀损坏。H400换流阀控制设备的可靠性措施如下: 1)双冗余设计:VBE内部具有两条互为冗余备用的数据处理通道,任何一 条通道出现故障,可由控制保护系统切换至另一条通道,切换过程平滑无扰动。 2)实时自检:运行中,VBE不断对自身的电源、电路板、通道的工作状况 以及通道选择信号等进行实时检查,一旦发现异常,将立即启动相应的处理措施。 Gu对自身及通信、电源等也持续进行实时检查。若发生通信异常或电源失电的 故障状态,则通过监视信息上报至VBE,以便VBE采取对应的处理措施。 .另外,H400换流阀控制设备仅根据控制保护系统的命令及换流阀的当前状 态完成换流阀的控制与保护,其工作不会受对端状况的影响。因此,即使直流通 信系统完全停运,换流阀控制设备也能够根据控制保护系统的命令对换流阀实施 有效的控制。在控制保护系统满足要求的前提下,不会因控制不当而对直流系统 在上述交流系统故障期间的性能和故障后的恢复特性产生任何影响【7】【8】。 2.4.3阀基电子设备 VBE的功能主要包括: 1)接收来自控制保护系统的触发命令和晶闸管结温值,并将这些信息组合 在一起发送给换流阀上的门极单元(Gu); 2)接收各GU上报的监视信息; 3)监视换流阀冷却系统的泄漏情况; 4)对相关避雷器的动作信息进行光电转换并报送给控制保护系统; 5)对各种监视信息进行汇总并通过局域网(LAN)发送至控制保护系统; 6)根据监视信息完成对自身及换流阀异常情况的监视、报警及保护。 VBE屏柜采用模块化设计,一个屏柜可以控制12个换流阀(每个阀最多有 48个晶闸管)VBE屏柜主要包括以下组件: 1)光控制机箱 20 华北电力大学硕十学位论文 光控制机箱为6U机箱。每个光控制机箱可以配置编/解码单元、光收发单元 和复位单元三种功能单元。每个功能单元都是一块6U的PCB电路板。编/解码 单元是VBE的核心处理单元,光收发单元用于接收GU发回的监视信息光信号, 并向GU发送触发数据光信号。每个光收发单元板最多可同时与8个GU协同工 作。复位单元负责在异常情况下为VBE提供复位信号。 2)电源机箱 +’‘ 英寸机箱共同提供。电源机箱均安装于VBE柜的上部并接收外部110V直流电 源。一个VBE屏柜内的电源机箱可以同时给多个VBE屏柜供电。 3)以太网接口 由光控制机箱发出的监视信息数据采用电信号并依照RS232串行通信规约 进行传送。为提高信息传输的可靠性和安全性,VBE与控制保护系统及人机接 口单元之间则采用光纤局域网(LAN)传送信息。因此,需要用以太网接口来将 监视信息由RS232电信号转换为LAN光信号。 4)青岛工程中VBE配置 由于青岛换流站采用双极12脉动接线方式,因此,每个换流站共安装24个 换流阀。根据换流阀电气设计的要求,单个换流阀使用的晶闸管数目为111支; 由于每个光收发板能够连接8个晶闸管级,所以,每个阀需要15块光收发板, 这些光收发板占用1个光控制机箱。由此可知,单个换流站共需安装24个光控 机箱,即6个VBE柜。 在换流站的6个VBE柜中,每极所对应的12脉动换流单元由3个VBE柜 来触发和监视。这3个VBE柜共用电源机箱、以太网接口、避雷器监视接口、 电源滤波盒等设备,从而形成1套VBE柜组【151。 5)极控系统与VBE通讯接口 宁东.山东直流输电工程控制保护系统采用许继控制HCM200硬件平台,而 换流阀采用是AREVA公司的阀,由于该阀的VBE与许继控制保护是两种技术 路线,因此接口以及电气特性都有差异,因此需要开发一套接口装置实现两种技 术路线的接口。该接口设备主要完成许继控制系统与AREVA的VBE系统之间:一~ 的信号传递,如图2.19所示。 2l 华北电力大学硕十学位论文 图2.19极控系统与VBE接口图 2.5本章小节 对于国内首个全站采用国产化晶闸管模块的高压直流输电工程的特点,介绍 了换流阀的构成和各主要元件功能。对换流阀的控制方式,VBE的构成,和VBE 与极控设备的接口方式进行了介绍和讨论。 华北电力人学硕十学位论文 第3章青岛换流站工程极控系统功能研究及RTDS仿 线kV直流输电工程采用许继公司生产的HCM_200控制保护系 统,此套系统继承了SIEMENS公司的技术体系,控制保护采用SIMYNAD主机。 该主机特点为采用PM6和EP3处理器对控制保护逻辑进行运算出口,不配置操 作系统,通过屏柜内模拟量采集模块对直流模拟量和交流模量采集,LFM二取 一模块进行出口。 3.1青岛换流站工程极控系统功能 极控系统是整个换流站控制系统的核心,极控系统的控制性能将直接决定直 流系统的各种响应特性以及功率/电流稳定性。极控系统的主要作用是对直流输 电本极的控制,根据当前运行情况,通过对整流侧和逆变侧触发角的调节,以稳 定直流电压,实现系统要求的输送功率或输送电流。此外,极控系统还具有根据 交直流系统运行工况进行换流变压器抽头调节、对换流阀解锁/闭锁顺序的控制、 保证系统的平稳启/停以及为提高整个交/直/交联网系统性能的附加控制的功能 虎占 。 专亍。 直流极控系统的设计能达到稳定的无漂移的运行要求,并能在全部稳态运行 范围内,把被测直流功率值的精度保持在功率指令值的士1%之内,把被测直流电 流值的精度保持在电流指令值的-4-0.5%的范围之内。 为了尽可能地减小直流系统产生的特征谐波及非特征谐波,在各种控制模式 下,阀组点火控制都可以把点火脉冲的不平衡度保持在士0.02电气角度之内。此 不平衡度是指在交流电压平衡且对称,直流系统处于稳态运行的条件下,同一个 阀的相邻点火时刻之间的不平衡度,以及同一个阀组中各

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