简介:摘要高压配电技术在近年来得到飞速地发展,直流输电与高压交流输电相比,具有费用低,线损较小,可靠性较高等特点。高压直流输电也因它独特的优点受到国内外业界的高度重视。高压直流断路器的研发也成为人们关注的焦点之一。直流系统中的短路故障的短路利用高压直流断路器来开断电流,具有安全,方便的特点。高压直流断路器因此被人们大量所使用。
简介:摘要随着可再生能源发电的发展及用户对电能要求的不断提高,传统交流电网已难以满足可再生能源发电和负荷随机波动性对电网快速反应的要求。随着电压源型高压变流器和高压柔性直流输电技术的迅速发展,国内外对直流输电网的研究正日益深入。在输电领域,为适应新的能源格局,基于常规直流和柔性直流的多端直流输电系统和直流电网技术成为未来的发展趋势,多端直流输电实现了多电源供电、多落点受电,是一种更灵活、快捷的输电方式以,在此基础上如果将直流输电线路在直流侧互联形成直流电网,可以有效解决新能源并网带来的有功波动等问题,在未来城市智能配电网、微网等领域也具有较大优势,对我国未来电网的建设和发展具有重大意义。
简介:摘要:本文介绍了不同技术路线直流断路器的原理及适用场合和国内外发展现状,比较了几种直流断路器的优缺点,重点介绍了高压直流断路器的在实际工程的应用情况及需要注意的问题,并提出了应用研究方向。
简介:摘要:随着分布式新能源的大规模发展,以新能源为主体的新型电力系统逐步形成,为保证直流系统安全稳定运行,需要能在几毫秒内完成故障电流开断的中压直流断路器。本文通过分析直流电网对直流断路器的性能要求,介绍了机械式、固态式与混合式三种典型直流断路器开断机理,概括近年来直流断路器的工程应用,归纳并展望中压直流开断技术未来发展趋势。
简介:摘要:特高压直流输电系统以其输电容量大、送电距离远等优点,目前已成为我国主要的电能传输方式。当直流逆变站突然切除全部交流线路时,可能导致交流侧的电压急剧升高,破坏系统稳定性。为此,逆变站配置的最后断路器保护用于快速识别交流侧突然甩负荷的场景,并迅速切断线路与阀组之间联系,从而保障整体系统的稳定运行。本文对最后断路器保护进行介绍,分析了最后断路器保护运行过程中的相关技术,为相关工作者提供参考借鉴。 关键词:特高压直流输电系统,最后断路器保护 1 引言 我国幅员辽阔,东西部能源分配极度不平衡,风、光、煤炭等自然能源储备集中分布在西部地区,而高负荷、高密度的用电需求则集中在东部平原地区。特/超高压直流输电线路以其造价相对较低,具备大容量、远距离的送电能力,且避免了交流输电系统的功角稳定问题,是我国目前交直流混联电网的主要输电网架[1]。 实际上,目前的特/超高压直流输电线路仍然存在一些问题。在其正常稳定运行的过程中,交流侧线路与换流阀之间的断路器维持闭合状态。当逆变站设备发生某些故障,导致逆变站交流侧负荷突然全部丢失,即最后一条交流线路发生跳闸。此时,由于换流母线上通常配有大量无功补偿设备,逆变器仍然继续运行,直流系统持续向逆变测输入电流,大量功率将流向无功补偿设备,从而导致交流电压急剧升高,危及一次设备的安全[2]。 随着我国特高压输电网架的迅速发展,当前的交直流混联系统结构愈加复杂。逆变站作为特高压直流输电系统的关键核心,其交流侧的甩负荷问题不容忽视。因此,最后断路器保护装置通常用来判断逆变站的甩负荷状态,一旦交流侧负荷全部丢失,最后断路器保护将迅速启动并闭锁直流侧,从而避免系统过电压的抬升[3]。 2 常规最后断路器保护原理 常规型最后断路器保护主要是通过判断逆变站交流线路的开断信息从而决定是否启动保护。其主要原理为:提前判断逆变器是否可能导致甩负荷,从而及时投入旁通对以闭锁直流系统。保护启动后,逆变站内所有的交直流连接将断开,避免了逆变侧电压抬升,保护系统安全。 当逆变站交流侧仅剩最后两个出线,如图1所示: 图1 逆变站交流侧出线示意图 在图1中,断路器单元A1,B1,C1称作一个母线间隔,断路器单元A2,B2,C2称作另一个母线间隔。在每个断路器单元中,任意一个开关断开,则称为断路器单元处于隔离状态,若交流侧出线两侧的断路器单元处于隔离状态,则母线间隔处于隔离状态。除此之外,若交流线路的电流小于门槛值,也认为母线间隔处于隔离状态。 如果一个母线间隔处于隔离状态,另一个母线间隔处于跳闸状态,此时,最后断路器保护动作,立即闭锁直流系统。 3 最后断路器保护相关改进研究 常规型的最后断路器保护判据通常往往存在缺陷,在某些工况下仍然存在拒动的风险,使得系统内一次设备遭受过电压。为了尽可能地减少风险,纷纷提出了针对最后断路器保护的改进策略。 3.1 避雷器型最后断路器保护 在特高压直流输电系统中,配置了避雷器型最后断路器保护作为最后断路器保护的后备保护策略。避雷器型最后断路器保护通过检测逆变站的高端侧换流变压器的进线电压,以及该侧避雷器的泄漏电流来判断保护是否需要动作。 定义高端侧换流变压器的进线电压为U1,该侧避雷器的泄漏电流为I1,如果U1和I1均大于相应门槛值,则进行避雷器能耗特性积分,若该积分超过了积分门槛,再启动最后断路器保护信号。该项判据是每相进行独立判断,A、B、C三相中只需任意一相判据成立,则最后断路器保护动作,从而切断直流系统连接。 3.2 常规型最后断路器保护改进 当故障发生时,假设交流场中最后两条交流侧出线的其中一条被保护切除后,而另一条线路的保护未动作。如果此时剩下的这条交流线路为空载,最后断路器应迅速闭锁直流侧系统。但是,如果这条线路电流为容性,常规型最后断路器保护的辅助判据将失效。因此,可以对常规型最后断路器保护的辅助判据进行改进。将母线电压与线路功率加入判据,可以判断线路是否为空载长线,从而改进了常规型最后断路器保护的辅助判据,避免了误动和拒动的风险。 3.3 避雷器型最后断路器保护改进 原有的避雷器型最后断路器保护通常以电压、电流常量的积分作为启动判据,保护可能不会迅速动作,从而增加过电压的隐患。因此,若采用电压与电流的实时测量量进行积分,则能够使得避雷器型最后断路器保护更加迅速地反映过电压的情况,提高保护动作的速度。 3.4最后断路器保护融合判据 现有的几种最后断路器保护判断策略往往存在固有缺陷,并不能完全包括所有的故障场景。因此,可以使用融合判据对几种判据进行结果辨识,以达到更高的判断正确率。D-S证据理论(Dempster-Shafer Evidence Theory)广泛应用于对多个判据的结果进行融合决策,通过构建初始识别框架、对信度进行修正、调整权重,最后对多个判据的结果进行融合。 在最后断路器保护中,结合三种最后断路器保护判据(常规型最后断路器保护,两种改进的避雷器最后断路器保护)的判断结果,在此基础上使用D-S证据理论对上述三种判据的结果进行融合,最后得出最终的判断结果。 4 结论 在特/超高压直流输电系统中,最后断路器保护作为保护逆变站设备的“最后一道防线”,起着至关重要的作用。然而现有的最后断路器保护策略难以避免地存在保护范围盲区。本文介绍的多种改进的最后断路器保护策略,能够提高保护动作正确率,进一步地避免交流侧过电压的产生,从而保障逆变站及系统的运行安全。 参考文献 刘云,王明新,曾南超.高压直流输电系统逆变站最后断路器跳闸装置配置原则[J].电网技术,2006(06):35-40. 于海,曾丽丽,杨亚璞,戴国安,李延龙,张爱玲.基于图论的特高压直流工程最后断路器自适应判断策略[J].电力系统自动化,2016,40(05):121-126. 张群,赵倩,郝俊芳,严兵,陈朋,孔令凯.渝鄂直流背靠背联网工程最后断路器跳闸功能配置[J].中国电力,2017,50(09):72-76.