直流输电ppt第四章系统控制与调节(4-2)

1高压直流输电技术(4-2)HighVoltageDirectCurrentTransmissionTechnology西安交通大学高压教研室汲胜昌2012年09月~11月2第四章直流输电系统的调节控制方式和特性34.2直流输电功率反送的控制直流输电输送功率的大小和方向均是可控的。直流输电的功率反送也称潮流反转。潮流反转需要改变两端换流站的运行工况。将运行于整流状态的整流站变为逆变站运行，而运行于逆变状态的逆变站变为整流站运行，这就要求两站的控制保护系统，既满足整流运行的要求，又能满足逆变运行要求。交流系统？？4IdId由于换流阀的单向导电性，直流回路中的电流方向时不能改变的。因此直流输电的潮流反转不是改变电流方向，而是改变电压极性来实现。例如，对于双极直流输电工程，假定正向送电时极1为正极性，极2为负极性；而在反向送电时，则极1为负极性，极2为正极性。IdIdIdId5按工程对潮流反转的要求不同，直流工程可分以下几种类型：（1）不需要功率反送的直流输电工程（2）要求正、反两方向具有同样输送能力的直流输电工程。（3）要求工程具有正反两方向送电的功能，正向输送额定直流功率，对反向输送能力无明确要求，即反向输送能力可以降低。4.2.1潮流反转的直流工程类型6（1）不需要功率反送的直流输电工程（单向送电）从孤立的电厂向电网或负荷点供电；从电网向孤立的负荷点供电。控制保护系统比较简单两端换流站的额定值不同，逆变站的额定直流功率和额定直流电压均小于整流站，二者的差值为额定直流下的损耗和压降。整流站配备的无功补偿容量可小于逆变站7（2）要求正、反两方向具有同样输送能力的直流输电工程如：两个交流电力系统的联络线工程要求正反两方向均能输送额定直流功率，因此两端换流站的额定值相同，设备参数的选择也应满足正反两方向输送功率的要求。因此，若单向送电，整流站配备的无功补偿容量可小于逆变站；而双向时，二者要相同。因为逆变运行时，消耗的无功功率略大于整流运行换流变的抽头调节范围需加大控制保护系统应满足双向送电的要求8（3）要求工程具有正反两方向送电的功能，正向输送额定直流功率，对反向输送能力无明确要求，即反向输送能力可以降低。按正向单向送电进行设计，对反向送电能力进行核算，给出工程所具有的反向送电能力，并以此作为其反向送电的额定值。主要受其正向送电时，逆变站的主要设备参数和整流站无功补偿设备配置情况的限制。????如果无功补偿设备的配置不成问题，不足无功可由交流系统提供，其反向输送能力可达到正向输送能力的90%左右。如果反向输送能力受到无功的限制，则反送能力降为正送的50%~80%无功与触发角、电压、电流相关94.2.2直流输电工程的潮流反转类型（1）正常潮流反转。在正常运行时，当两端交流系统的电源或负荷发生变化时，要求直流输电进行潮流反转。为减小潮流反转对两端系统的冲击，一般反转速度较慢。可在几秒钟或更长时间内完成。必要时，也可翻转前功率减小到最小值，反转后输送功率逐步升高。（2）紧急潮流反转。当交流系统发生故障，需要直流输电工程进行紧急功率支援时，则要求紧急潮流反转。反转速度越快，对系统的支援性能越好。反转时间取决于直流线路的等值电容，即直流电压由额定值降到零以及由零又升到其反向额定值，在线路电容上的放电时间和充电时间。10一、自动调换两端换流站电流调节器的整定值是最方便快速的潮流反转方式。通常整流站电流调节器的整定值决定直流输电工程的直流电流值，而逆变站电流调节器的整定值比整流站的小一个电流裕度值（电流裕度约为额定直流电流的10%）。4.2.3潮流反转方式的控制换流站1（整流）换流站2（逆变）γ0△ImAγ0IdIdr换流站1（逆变）换流站2（整流）γ0IdIdrγ0B0011潮流反转的过程（一、自动调换两端换流站电流调节器的整定值）：1）整流站因整定值变小，感到实际运行的电流大，从而自动加大触发角α，企图降低直流电流；而逆变站因整定值变大，感到实际运行的电流小，从而自动增加关断角γ，企图加大直流电流。在此过程中，直流电压通过线路电容放电而逐渐降低。当整流站的α角增大到α90°时，整流器变为逆变器运行，而逆变站的γ角增加到γ90°时，逆变器变为整流器运行，同时电压极性也发生了改变。2）此时，功率方向控制回路将两换流站的功率方向反向标志反转，使两站控制保护系统中的调节器和保护功能配置切换，从而使原来的整流站变成现在的逆变站，而原来的逆变站变成现在的整流站。3）现在的整流站（即原来的逆变站）因感到实际运行的直流电流小，仍继续减小a角，使直流电流升高，直到运行电流升到整定值为止；现在的逆变站（即原来的整流站）已转为逆变运行，其电流调节器退出工作，并且转为定关断角（或定直流电压运行）调节运行，直到γ角（或直流电压）等于其整定值为止。整定值减小整定值增加换流站1（整流）换流站2（逆变）γ0△ImAγ0IdIdr换流站1（逆变）换流站2（整流）γ0IdIdrγ0B0012在反转过程中的放电电流和充电电流均为两端换流站电流调节器的电流裕度值ΔIM，直流线路的等值电容为C，并忽略控制系统的相应时间，则用下式近似估算潮流反转时间T：MdIUCT226μFddddUQUQUUQQUQC22)(充放TQTQIm2131、由整流站的电流调节器将直流电流按预先整定的速率降到其最小值（额定电流的10%）。2、由逆变站的电压调节器将直流电压按预先整定的速率降到零。3、由功率方向控制回路将两换流站的功率方向标志为反转，使两换流站控制保护系统中的调节器和保护功能配置相应切换，此时原来的整流站则变为逆变站，而原来的逆变站则变为整流站。4、由现在的逆变站的电压调节器将直流电压按预先整定的速率反向上升到其整定值。5、由现在的整流站的电流调节器将直流电流按预先整定的速率上升到其整定值。二、潮流反转方式可按以下顺序由控制系统自动进行：144.3直流输电系统的启停控制分类：正常启动正常停运故障紧急停运（故障后的）自动再启动为减小启停过程产生的过电压和过电流，以及对两侧AC系统的冲击，正常启停按照一定步骤顺序进行。HVDC系统15（1）正常启动控制方法正常启动方法分类：先建电流，后建电压先建电压，后建电流正常启动方法1--BPP法/旁通对启动法（属于先建电流，后建电压法）正常启动方法2（属于先建电压，后建电流法）旁通对（BPP-ByPassPair）：同一相上的两个桥臂135462ABCA412563BCrBSiBSdIdIrSiS投入旁通对时电流的转移情况0.0)(te2/2/322/2/32eaeaebececeaeaebebececA相B相C相在V1和V2通时：解锁是指封锁旁通对的触发电流，并向换流器发出正常的触发脉冲闭锁是指停止向换流器发出正常的触发脉冲135462ABCA412563BCrBSiBSdIdIrSiS17使两侧换流器形成BPP；合两侧AC断路器，使换流变压器和换流器带电；合两侧DC线路开关，使DC回路与换流器相连；以α=60°~70°的角度解锁整流器；（建立电流，Imin）以α=110°~120°的角度解锁逆变器；逐渐降低α和β，建立直流电压（0.4～0.8p.u.）；逐渐增大电流指令，建立直流电流。正常启动方法1（属于先建电流，后建电压法）135462ABCA412563BCrBSiBSdIdIrSiS18正常启动方法2（属于先建电压，后建电流法）合两侧AC断路器，使换流变压器和换流器带电；合两侧DC线路开关，使DC回路与换流器相连；以α=180°的角度解锁逆变器，建立直流电压(0.7~0.8p.u.)；以α=150°的角度解锁整流器；同时减小两侧α，建立直流电流。135462ABCA412563BCrBSiBSdIdIrSiS19正常启动控制的时间正常启动时间:一般为几s几十min受端AC系统越弱，正常启动时间越长HVDC系统20（2）正常停运控制步骤BPP法的主要步骤：逐渐减小电流指令，降低直流电流；使α=120~150°，延时20-40ms后，闭锁整流器；Id=0后，闭锁逆变器，投入BPP；断开两侧DC线路开关；断开两侧AC断路器正常停运时间:一般为几百ms受端AC系统越弱，正常停运时间越长135462ABCA412563BCrBSiBSdIdIrSiS21（3）故障紧急停运控制HVDC系统BPP启停电路图故障紧急停运的控制步骤：故障紧急停运：HVDC系统故障中的停运过程。目的：抑制直流电流，迅速消除故障点的电弧快速移相：α=120~150°（整流器）α=110~120°（逆变器）Id=0后，闭锁整流器，闭锁逆变器，投入BPP；断开两侧DC线路开关；断开两侧AC断路器故障紧急停运时间:一般为几十ms22（4）故障后的自动再启动DC线路瞬时故障后，迅速恢复送电的措施主要步骤：整流器紧急移相；经过100-500ms的弧道去游离时间，按正常启动恢复HVDC的运行。HVDC系统23BPP启停电路图135462ABCA412563BCrBSiBSdIdIrSiS24