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特高压直流换流站与系统无无功交换

特高压直流输电无功调节

1.1直流馈入减少了系统动态无功储备

正常情况下,特高压直流换流站与系统无无功交换。直流输送额定功率8万MW操作时,受端500kV降压变压器消耗约12000Mvar系统无功。受端电网按12台660台MW考虑到机组替代直流馈入,发电机在提供相同功能的同时,还可提供约19000台Mvar与无功储备相比,前后差3100Mvar;在系统动态过程中,发电机还可以提供大量的动态无功支撑。与传统发电机组相比,大规模直流馈入大大降低了系统的动态无功储备。

1.直流馈入影响系统电压调节特性

当交流系统电压降低时,常规发电机组会增加无功输出,而直流逆变站会从系统中吸收无功。根据交流母线电压降低1%,直流逆变站将从系统中吸收50Mvar无功,同规模的常规电源可为系统提供300Mvar无功。当系统电压降低时,常规电源和DC逆变器的无功电压调节特性相反,DC馈入恶化了系统的电压调节特性。

1.直流换相失败吸收大量系统失败

高压直流输电系统需要更高的电压稳定性和动态无功支撑能力。目前,动态无功补偿装置主要包括发电机.调相机.并联无功补偿设备.静止无功补偿器(SVC)和静止同步补偿器(STATCOM)。当系统运行受到较大干扰,导致换流站等枢纽站母线电压大幅波动时,电容器.由于工作原理的限制,静态无功补偿器等装置不能及时提供足够的动态无功补偿,特殊运行模式下可能出现电压不稳定问题,危及系统稳定性。相机可以利用其强励特性,具有更大的容量.可靠性更高.动态维持电压能力强的特点,在电网扰动的情况下,可通过强励及时提供大容量动态无功。

特高压直流输电换流阀控制系统结构及原理

2.1系统结构

换流阀控制系统结构主要包括以下三个组成部分。

(1)控制主机。使用控制主机生成CP脉冲至阀控单元,实现换流器触发控制功能。

(2)阀控单元。产生阀控单元。FP脉冲,并将每组FP脉冲分配到各晶闸管单元,完成晶闸管触发。一般来说,阀控单元主机负责触发两个单阀。

(3)晶闸管控制单元。晶闸管控制单元可利用晶闸管两端电压的建立.有效监测晶闸管状态变化,利用回报脉冲IP将其状态信息发送到阀控单元,完成闭环控制。

在阀控系统中,阀控单元可接收控制主机发出的并行控制脉冲,并将阀的运行状态实时提供给控制主机;对于控制主机发出的触发命令,阀控单元可在编码完成后发送到晶闸管控制单元;晶闸管控制单元接收触发命令后,完成同级晶闸管触发;同时,阀控单元可接收晶闸管控制单元返回的监控信息。如果换流阀出现异常情况,阀控单元可以及时要求跳闸.如果阀控单元出现异常情况,阀控单元也可以发出相应的报警信息。

2.2阀控单元

阀控单元屏柜主要由一个阀控接口柜和三个阀控柜组成。阀控接口柜主要包括一个PCS-9587阀门置9587阀漏水.2台PCS-9882交换机(A系统.B各有一个系统)PCS-9519VCU接口单元(A系统.B每个系统)。各阀控柜主要包括两个PCS-9586阀控单元,每个装置都包含A系统和B系统,每个系统都有相同相对应的两个桥臂。6台PCS-9586与1台PCS-9882.1台PCS-9587A相互连接,另一台交换机和B系统连接,各系统分别与监控系统连接A网.B网络连接,使用IEC-61850协议完成传输任务。A系统.B系统采用冗余配置,运行完全独立。如果值班系统出现故障,则可使用备用系统进行连续运行,提高系统运行的可靠性。若有电源板故障.应及时更换处理器板故障。PCS-系统包括9519阀控单元接口.底盘各有一个,采用冗余配置,实现接口信号转发功能。1面阀控接口柜和3面阀控柜可监测12个脉动阀组.控制,12脉动A相.B相.C对应三面阀控柜。利用PCS-9587阀监测单元能有效连接避雷器计数器.漏水监测单元和监测背景,有效总结和上传漏水检测单元的数据和计数器的动作状态。1台PCS-在具体装置中,9587装置和12脉动阀可分为A系统冗余配置和B系统冗余配置。

2.3晶闸管控制单元

2.3.1触发和监控功能

在触发.在监测工作中,在常规触发逻辑下,如果晶闸管控制单元检查发现晶闸管两端正电压为30V以上,则将IP指示发送给阀控单元,阀控单元可生成相应的指示IP信号.“OR”信号,然后产生FP使用发光二极管将信号发送到晶闸管控制单元,然后触发晶闸管。如果在补发脉冲触发工作中,CP晶闸管控制单元触发后制单元触发后,会有IP产生回报,晶闸管控制单元将获得阀控单元的补发脉冲。0~10μs内,IP再次满足,FP需要在10μs补发时间;10~1000μs内,如果IP满足,则需将FP立即补发信号;1000;μ如果,如果有IP满足需要延迟20μs对FP进行补发。

2.3.2保护和检测功能

(1)过电压保护。若部分晶闸管未收到阀控单元FP,则收到阀控单元FP。FP触发后,晶闸管需要承受高电压。为避免晶闸管损坏,电压升至门槛值6.8KV之后,晶闸管控制单元板内部会有触发脉冲,从而触发所有晶闸管。

(2)恢复期的保护功能。在晶闸管反向恢复过程中,不能承受过高dv/dt,在晶闸管控制单元中,反向恢复期间需要使用电路进行保护。反向恢复期9000μS内,如果电压检测结果为1300V以上,晶闸管控制单元强制发送触发脉冲,使晶闸管触发,保证晶闸管导通,保护晶闸管不受损坏[2]。

(3)检测。利用可变脉冲宽度有效区分正常触发.保护性触发能有效提高晶闸管的监测水平。在正常触发状态下,回报信号。IP宽度为2~15μS;如果晶闸管有紧急保护触发,晶闸管控制单元向光接收板发送一定宽度的回报信号,回报信号为15~50μS系统可以识别晶闸管的保护触发。


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