直流输电保护系统功能及原理

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直流输电保护系统功能及原理

前面介绍了继电保护基本的原则、应用和交流保护，那么我国交流电网的建设发展非常迅速，目前已经到了1000kV，特高压的等级，但是针对我国的能源情况，比方西部的能源非常丰富，但是在东南的负荷非常重，需要进行远距离输电，这样直流输电技术就显示出了它的优势。目前，我国直流输电技术迅速发展，最早葛南89年形成的第一套高压直流输电保护系统，额定输出功率是1200000kW，那么现在特高压800kV的功率已经增长了5—10倍，到了12000000kW，可想而知一旦发生故障或者是误动给系统会带来多大的冲击，那么同时柔性输电由于它在孤岛运行，在城市配电网的增容改造、交流电网大规模互联、风电场并网上都有比较强的优势，因此我国从2006年左右开始对柔性直流输电进行研究，目前在舟山、厦门、南澳、罗平等地都要开展工程应用，马上张家口也要建四端柔直。目前最大电压能够到300到320kV、1000MW这样一个水平。

https://www.wendangku.net/doc/9010371599.html, 在介绍直流输电（常规直流或者柔性直流输电保护系统）之前，首先简单的介绍下常规和柔直的保护系统、控制系统、输电系统之间的差异，常规直流输电通常采用晶闸管方式，与采用IGBT或者可关断元器件的直流输电来说，技术上有一些差异，比方说常规是通过相位角来控制的，然后使开断频率在50-60Hz；柔直是上百Hz可自由的关断。对于常规直流来说，会产生谐波，会需要无功补偿而柔直不需要无功补偿。控制常规直流不需要换相，后面会提到换相失败会带来什么样的影响，而柔性是无需交流电网提供换相帮助的，那么常规直流目前做到了±800千伏以上，传输功率达到6400MW，非常适合大系统之间大规模的功率传输，但是它是端对端传输，那么柔直的好处就是占地比较小，不需要电源，适用于风电联网情况，但是目前的电压等级和传输功率有限。

以特高压直流工程为例，来介绍一下直流保护，和交流保护一样，其实都是要保护设备和保护相应的区域在发生故障时快速的隔离，那么直流保护一般是按照区域来进行配置的。根据直流系统的网架结构分为双极区、极区、换流器区就是阀区（我们称之为），还有换流变区、直流滤波器和交流滤波器这几个区域，下面我会把双极区、极区和换流器区这几个保护进行简要的功能介绍和配置，因为换流变、直流滤波器、交流滤波器相对来说比较容易理解就不详细介绍了，其实总的来说直流输电保护比交流保护应该说从原理上还是简单些的，实践起来也不用考虑振荡等复杂的因素，基本上都是门槛值的判断，

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图3 换流器保护区保护配置

这里简单介绍几个主要的保护功能，对于换流器区有一些测点参量，实际上就是电流，电压，比如说阀短路，阀短路就是换流变压器阀侧的电流大于直流区域的电流，那么大于门槛值就是阀短路保护，这个动作时间是非常快的，最快500us。像交流保护，最快的差动保护是10 ms到20 ms之内，那么换流器差动保护也是采用这种差动电流大于一定门槛值动作。旁通开关保护是根据特定的特高压来配置的，主要是因为旁通开关没有办法断弧，这时候就要通过是不是有相应的差流、开关是不是在合位来进行判断。

控制系统与直流保护介绍

龙泉换流站控制系统与直流保护介绍 一、高压直流输电系统的基本介绍 1、高压直流输电工程的组成部分：交流开关场、换流变、换流阀、直流开关场及直流输电 线路。 2、特点 适合大功率、远距离输电；输电线路相对于交流输电线路要经济的多；为全国大范围联网提供了便利的条件；填补了我国直流输电技术的空白。直流设备对环境的要求较高；我国在直流输电方面起步较晚，主要依靠国外技术支持，因此现阶段直流输电设备较昂贵。 3、前景 随着我国充分利用丰富的水利资源，大力发展水电建设，直流输电将发挥其重大的经济及社会效益。 二、控制与保护系统设备介绍（按位置及控制区域） 1、盘柜介绍： PCP pole control and protection BCP bipole control and protection ACP ac control and protection AFP ac filter control and protection DFT dc field termination BFT bipole field termination AFT ac field termination ASI Auxiliary system interface TFT Transformer Field Termination ATI auto transformer interface CP control pulse CRC cyclic redundancy check DCOCT dc optical current transducer DPM digital signal processor GWS gate workstation OWS operator workstation EWS ENGINERRING WORKSTA TION ERCS electronic reactive control system FP fire pulse I/O input/output LAN local area network CAN Control Area Network TDM Time Division Multiplex LFL line fault recorder MACH2 Modular Advanced Control HVDC(High V oltage Direct Current) and SVC(Static Reactive Power Compensation) 2nd edition DOCT digital optical current transducer OIB optical interface board

电子控制系统的组成和工作过程

电子控制系统的组成和工作过程 一、教学分析 1．教材分析 本课是第一章第二节“电子控制系统的组成和工作过程”。从对比分析两种路灯控制系统的基本组成入手，再通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，来学习电子控制系统的基本组成和工作过程，从而为学生学习后面各章提供了一把钥匙。 2．学情分析 学生在通用技术必修2的学习中，已学过关于控制系统的一些概念，例如输入、控制、输出，以及功能模拟方法的含义，但对电子控制系统内部电子元件，例如发光二极管、光敏电阻、三极管等的工作原理不太了解，教师可用通俗的语言补充解释其作用，以利于学生的学习。 二、教学目标 1．知识与技能目标 （1）知道电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．过程与方法目标 （1）通过对两种路灯控制系统方框图的对照，知道电子控制系统的基本组成。 （2）通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，加深对电子控制系统组成的理解。 3．情感态度和价值观目标 （1）激发学生动手尝试的兴趣和热爱技术的情感。 （2）提高学生比较及分析电子控制系统的能力。 三、教学重难点 1．重点 （1）电子控制系统的基本组成。 （2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。 2．难点 电子控制系统内部常见电子元件的工作原理。 四、教学策略 本节课程以多媒体技术为辅助教学手段，通过观察、基本知识讲授、小组探究、分析表达、技术试验、能力展示等教学方法和策略，在教师指导下，通过学生自主探究建构知识和技能。 五、教学准备 通用技术专用教室、多媒体、课件、路灯自动控制模型。 六、课时安排 共1课时 七、教学过程 （一）新课导入 教师展示：路灯自动控制模型 板书：第一章电子控制系统概述 第二节电子控制系统的组成和工作过程

直流输电原理题库

《直流输电原理》题库 一、填空题 1.直流输电工程的系统可分为两端（或端对端）直流输电系统和多端直流输电系统两大类。 2.两端直流输电系统的构成主要有整流站、逆变站和直流输电线路三部分。 3.两端直流输电系统可分为单极系统、双极系统和背靠背直流输电系统三种类型。 4.单极系统的接线方式有单极大地回线方式和单极金属回线方式两种。 5.双极系统的接线方式可分为双极两端中性点接地接线方式、双极一端中性点接地接线方 式和双极金属中线接线方式三种类型。 6.背靠背直流系统是输电线路长度为零的两端直流输电系统。 7.直流输电不存在交流输电的稳定性问题，有利于远距离大容量送电。 8.目前工程上所采用的基本换流单元有6脉动换流单元和12脉动换流单元两种。 9.12脉动换流器由两个交流侧电压相位差30°的6脉动换流器所组成。 10.6脉动换流器在交流侧和直流侧分别产生6K±1次和6K次特征谐波。12脉动换流器在 交流侧和直流侧分别产生12K±1次和12K次特征谐波。 11.为了得到换流变压器阀侧绕组的电压相位差30°，其阀侧绕组的接线方式必须一个为 星形接线，另一个为三角形接线。 12.中国第一项直流输电工程是舟山直流输电工程。 13.整流器α角可能的工作范围是0＜α＜90°，α角的最小值为5°。 14.α＜90°时,直流输出电压为正值,换流器工作在整流工况; α=90°时, 直流输出电为 零,称为零功率工况; α＞90°时,直流输出电压为负值,换流器则工作在逆变工况。15.直流输电控制系统的六个等级是:换流阀控制级、单独控制级、换流器控制级、极控制 级、双极控制级和系统控制级。 16.换流器触发相位控制有等触发角控制和等相位间隔控制两种控制方式。 17.直流输电的换流器是采用一个或多个三相桥式换流电路（也称6脉动换流器）串联构 成。其中，6脉动换流器的直流电压，在一个工频周期内有6段正弦波电压，每段60°。

高压直流输电原理与运行简答题

高压直流输电复习解答 1.列举直流输电的优点与适用场合： 优点： 1)输送相同功率时，线路的造价低 2)线路有功损耗小 3)适合海下输电 4)不受系统稳定极限的限制 5)直流联网对电网间的干扰小 6)直流输电的接入不会增加原有电力系统的短路电流容量 7)输送功率的大小和方向可以快速控制和调节，运行可靠 2.两端直流输电的运行接线方式. 主要分为单极线路方式、双极线路方式两大类，具体如下： 单极线路方式： 1)单极一线式：用一根空导线或者电缆，以大地或者海水作为返回线路组成的 直流输电系统 2)单极两线式：导线数不少于两根，所有导线同极性。 双极线路方式： 1)双极线路中性点两端接地方式 2)双极中性点单端接地方式 3)双极中性线方式 4)“背靠背”换流方式 3.延迟角为什么不能太大也不能太小? 整流工况下，a太小，欲导通的阀在有触发脉冲时承受的正向压降太小可能导致导通失败或者延时，a太小则会使功率因素太低。 逆变工况下，当直流电流一定，随着a的增加，换流器所需的无功功率将小。因此，从经济角度来说，提高换流器运行触发角会使得交流侧功率因素增大，因此输送相同直流功率时，所需的无功功率将减小。但a的增大，会导致换相角的增大，从而使熄弧角较小。为保证换流器的安全运行，a不能太大。 4.换相失败的原理是怎样的？换相失败的解决方法有哪些？ 换相失败的原理： 当两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内，如果未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程一直未能进行完毕，这两种情况在阀电压变为正向时被换相的阀都将向原来预定退出导通的阀倒换相，称为换相失败。 解决方法： 1)利用无功补偿维持换相电压稳定 2)采用较大的平波电抗器 3)系统规划时选择短路电抗较小的换流变

纵联保护原理

纵联保护原理 线路的纵联保护是指反应线路两侧电量的保护，它可以实现全线路速动。而普通的反应线路一侧电量的保护不能做到全线速动。纵联差动是直接将对侧电流的相位信息传送到本侧，本侧的电流相位信息也传送到对侧，每侧保护对两侧电流相位就行比较，从而判断出区内外故障。是属于直接比较两侧电量对纵联保护。目前电力系统中运行对这类保护有：高频相差保护、导引线差动保护、光纤纵差保护、微波电流分相差动保护。纵联方向保护：反应线路故障的测量元件为各种不同原理的方向元件，属于间接比较两侧电量的纵联保护。包括高频距离保护、高频负序方向保护、高频零序方向保护、高频突变量方向保护。 先了解一下纵联差动保护： 为实现线路全长范围内故障无时限切除所以必须采用纵联保护原理作为输电线保护。 输电线路的纵联差动保护（习惯简称纵差保护）就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向连

接起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端,将两端的电气量比较,以判断故障在本线路范围内还是在线路外,从而决定是否切断被保护回路. 纵联差动保护的基本原理是基于比较被保护线路始端和末端电流的大小和相位原理构成的。 高频保护的工作原理：将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后，利用输电线路本身构成高频电流通道，将此信号送至对端，以比较两端电流的相位或功率方向的一总保护装置。安工作原理的不同可分为两大类：方向高频保护和相差高频保护。 光纤保护也是高频保护的一总原理是一样的只是高频的通道不一样一个事利用输电线路的载波构成通道一个是利用光纤的高频电缆构成光纤通道。光纤通信广泛采用PCM调制方式。这总保护发展很快现在一般的变电站全是光纤的了经济又安全。

《高压直流输电原理与运行》复习提纲及答案

《高压直流输电原理与运行》复习提纲 第1章 （1）高压直流输电的概念和分类 概念：高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路以及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。 高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路。 常规高压直流输电：半控型的晶闸管，采取电网换相。 VSC高压直流输电：全控型电力电子器件，采用器件换相。 分类：长距离直流输电（两端直流输电），背靠背（BTB)直流输电方式，交、直流并联输电方式，交、直流叠加输电方式，三级直流输电方式。 （2）直流系统的构成 1.直流单级输电：大地或海水回流方式，导体回流方式。 2.直流双极输电：中性点两端接地方式，中性点单端接地方式，中性线方式。 3.直流多回线输电：线路并联多回输电方式，换流器并联的多回线输电方式。 4.多端直流输电：并联多端直流输电方式，串联多端直流输电方式。 （3）高压直流输电的特点 优点：经济性：高压直流输电的合理性和适用性体现在远距离、大容量输电中。 互连性：可实现电网的非同步互连，可实现不同频率交流电网的互连。 控制性：具有潮流快速可控的特点 缺点： ①直流输电换流站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也较差。 ②换流器工作时会产生大量的谐波，处理不当会对电网运行造成影响，必须通过设置大量、成组的滤波器消除这些谐波。 ③电网换相方式的常规直流输电在传送有功功率的同时，会吸收大量无功功率，可达有功功率的50％~60％，需要大量的无功功率补偿装置及相应的控制策略。 ④直流输电的接地极和直流断路器问题都存在一些没有很好解决的技术难点。 （4）目前已投运20个直流输电工程（详见p14） 2010年，我国已建成世界上第一条±800KV的最高直流电压等级的特高压直流输电工程。 五直：天-广工程（±500，2000年），三-广工程（2004年），贵-广I回工程（2004年），贵-广II回工程（2008年），云广特高压工程（±800KV） （5）轻型直流输电 特点： 1.电压源换流器为无源逆变，对受端系统没有要求，故可用于向小容量系统或不含旋转电机的负荷供电。 2.电压源换流器产生的谐波大为削弱，对无功功率的需要也大大减少，同时只需要在交流母线上安装一组高通滤波器即可满足谐波标准要求；无须安装直流

浅析直流输电控制保护系统

浅析直流输电控制保护系统 摘要：直流输电是电力系统近年来迅速发展的一项新技术，直流输电克服了电 感损耗，只有导线电阻损耗，主要应用于远距离大容量输电、电力系统联网、远 距离海底电缆、大城市地下电缆送电、配电网络轻型直流输电等方面。直流输电 与交流输电相互配合，构成现代电力传输系统。随着电力系统技术经济需求的不 断增长和提高，直流输电受到广泛的注意并得到不断的发展。 关键词：电力系统；直流输出；保护层面；控制保护 一、直流输电概况 （一）直流输电系统概念 直流输电系统由直流线路、逆变站、整流站、交流侧电力滤波器、直流侧电 力滤波器、换流变压器、无功补偿装置、直流电抗器以及保护、控制装置等构成，通常是两端直流输电系统，其中整流站和逆变站属于换流站，通过整流站和逆变 站能够实现交流电力和直流电力的转换，换流站是直流输电系统比较重要的组成 部分。首先由交流系统的送电端将交流功率通过换流变压器送到整流器，完成交 流功率到直流功率的转化，然后将直流功率通过线路传输到逆变器，逆变器又会 将直流功率转化为交流功率，最终传输到交流电力系统的受电端。 （二）换流站的换流技术 整流站和逆变站都属于换流站，他们的核心元件都是换流器，通常由一个或 者是多个基本换流单元组成的，多采取串联模式，其中电路一般应用三相换流桥，较为常用的材料为可控硅阀，即常说的晶闸阀。当换流器进行工作的时候，控制 桥阀能够触发控制调节装置，改变了触发相位，从而达到直流输送功率、流经电 阻的直流电流、直流电压的瞬时值等的调整。与此同时，同样的触发脉冲能够控 制所有桥阀的每一个可控硅元件，在三相电源的波为对称正弦波的时候，线电压 从负到正，经过零点时脉冲会触发桥阀，使得阀两端的电压均变为正电压，完成 阀开通的动作。六个脉冲发生器能够各自独立的完成对位于单桥换流器中六个桥 阀的触发，使得交流正弦波刚好能够经过第一个周期，在线电压行进到下一个零 点的时候，交流弦电源开始触发第二个周期，但是在工程上所应用的多为十二脉 的双桥换流器，因为十二脉双桥换流器能够产生更小脉波的直流输电电压。 二、直流输电控制保护层 直流输电系统的控制根据层级的不同可以分为三个层面，即现场控制层、过 程控制层、运行人员控制层。 （一）现场控制层 现场控制层使得交直流主设备能够在就地进行控制，通过硬线将交直流主设 备与较近距离的设备接口进行连接，通过现场总线将交直流主设备与较远距离的 设备接口进行连接。通过分布式的I/O控制单元实现现场控制，包括高压装置的 联锁、输出控制命令、控制命令的监控、SER事件的产生、自诊断、二进制模拟 量的预处理等功能。通过现场控制层面能够实现控制系统的分层式、分布式，来 自调度中心的控制命令经由高速LAN和现场总线进行传达，监控系统的实时数据 在逐层反馈，保证主系统、从系统的循环数据传输过程。 （二）过程控制层 过程控制层包括交流/直流站控制系统和极控系统，是直流输电控制系统的核 心组成。交流/直流站控制系统的任务是顺序控制交流场和换流站直流系统，为了

柴油发电机组控制系统工作原理

柴油发电机组控系统工作原理 LIXISE 作者： 作者：LIXISE 柴油发电机组控制系统工作原理和算法是相当的复杂，每个电路的设计都有其特定的算法来予以实现。柴油发电机组的控制器系统犹如发电机组的心脏，智能控制系统的使用大大提高了柴油发电机组的运行，保障了柴油发电机组的稳定工作，那么控制系统是通过何种原理和算法来实现呢？柴油发电机组的控制部分，数字式励磁控制器较传统的模拟电路励磁控制器具有精度高，反应快，控制算法适应性强，对于不同特性的电机只要通过调整程序参数就能适应，甚至可以实现更高端的自适应智能控制算法等优点。 一、数字励磁控制器软件实现与算法研究 主要是对数字式励磁控制器的软件和所采用的控制算法进行论述。首先对数字励磁控制器的主程序进行设计，然后对电量参数采集算法和智能励磁控制算法进行研究，并在ＣＰＵ上进行实现。为了实现精确的数字励磁控制，需要得到实时、精确的电量数据，而要获得实时、精确的电量数据，则需要采用交

流采样方法，并推导出交流采样下各个电量的计算公式，最终编写计算出电量数据的算法程序。交流采样是按一定的规律对被测信号的瞬时值进行采样，再按照一定的数学算法求出被测电量参数的测量方法。下面给出交流电压，交流电流，有功功率，无功功率，功率因素的各种算法中的离散公式。 二、数字式励磁控制器总体设计方案 工作电源：由于微处理器的工作电源要求，我们需要一个５Ｖ的稳定直流电源，信号调理电路的运算电路的供电需要一组±１２Ｖ的直流电源，另外，开关量输出需要驱动继电器，所以需要一个＋２４Ｖ的直流电源，为此我们需要设计一个电源转化模块得到系统正常工作所需的三组ＤＣ电源。 三、交流采样锁相环电路 要进行交流采样，通常需要进行同步采样，目前交流采样方式主要有硬件同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向ＣＰＵ提出中断实现同步。硬件同步电路有多种形式，常见的如锁相环同步电路等。硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。它能克服软件同步采样法存在截断误差等缺点，测量精度高。利用锁相频率跟踪原理实

柔性直流输电系统的改进型相对控制策略

柔性直流输电系统的改进型相对控制策略 摘要：电压源换流器(VSC)中交流滤波器可滤除交流网络侧谐波，交流侧换流电 抗器或换流变压器有助于交流网络和VSC的能量交换，直流侧电容器可减小换流 桥切换时的冲击电流，同时也可滤除直流网络侧谐波。 关键词：柔性直流输电；控制策略；应用 前言 在柔性直流输电系统(VSC－HVDC)中电压源换流器采用全控型可关断器件，可实现对交流无源网络供电，同时对有功功率、无功功率进行控制。笔者采用外环 电压控制和内环电流控制，外环电压控制中送端VSC系统采用相对控制策略，通 过分别控制输出电压相对发电机端电压的相位角和幅值，进而控制其与送端系统 交换的有功功率和无功功率。受端VSC系统采用定交流电压和定直流电压控制方法，通过调制比和移相角信号产生器件的驱动脉冲，内环控制采用空间矢量控制 策略，PI控制器实现对d、q轴电流的解耦控制，运用PSCAD/EMTDC暂态仿真软 件建立相应的内外环控制模型，验证所设计控制方案的有效性和可靠性。 1柔性直流输电技术的概述 1.1柔性直流输电技术概念 柔性直流输电技术是由加拿大的科学家开发出来的。这是一种由电压源换流器、自关断器和脉宽调制器所共同构成的直流输电技术。作为一种新型的输电技术，该技术不仅可以向无源网络进行供电，还不会在供电的过程中出现换相失败 的现象。在实际使用的过程中，换相站之间不会直接依赖于多端直流系统进行运作。柔性直流输电技术属于一类新型的直流输电技术。虽然在结构上和高压输电 技术相类似。但是整体结构仍然是由换流站和直流输电线路构成的。 1.2柔性直流输电的特点 柔性直流输电是由高压直流输电改造而来的。应该说在技术性和经济性方面 都有很大的改善。具体来说，柔性直流输电技术内部的特点可以表现为如下几个 方面： （1）在运用柔性直流输电技术的过程中，如果能够有效地采用模块化设计的技术，其生产和安装调试的周期都会最大限度地缩短。与换流站有关的设备都能 够在安装和使用的过程中完成各项试验。 （2）柔性直流输电技术内部的VSC换流器是以无源逆变的方式存在的。在使用的过程中可以向容量较小的系统或者不含旋转机电的系统内部进行供电。 （3）柔性直流输电技术在使用的过程中都伴随有有功潮流和无功潮流 （4）整个柔性直流输电系统可以有效地实现自动调节。换流器不需要经常实现通信联络。这也就在很大程度上减少了投资、运行和维护的费用。 （5）整个柔性直流输电技术内部的VSC换流器可以有效地减弱产生的谐波，并减少大家对功率的要求。一般情况下，只需要在交流母线上先安装一组高质量 的滤波器，就可以有效地满足谐波的要求。目前，多数无功补偿装置内部的容量 也不断地减少。即便不装换流变压器，内部的开关也可以更好地被简化。 2柔性直流输电技术的战略意义 目前，柔性直流输电技术在智能电网中一直都发挥着重要的作用。一般来说，柔性直流输电技术可以有效地助力于城市电网的增容改造和交流系统内的互联措施。目前，多数柔性直流输电技术也在大规模风电场建设的过程中发挥出了较好 的技术优势。如果大面积地选择柔性直流输电技术，将会在很大程度上改变电网

高压直流输电的优势

高压直流输电的优势和应用及其展望京江学院J电气0802 3081127059 陈鑫郁 简单的讲，直流输电是先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，进入受端交流电网。直流输电系统由换流(逆变)站、接地极、接地极线路和直流送电线路构成。直流输电具有传输功率大，线路造价低，控制性能好等特点，是目前世界发达国家作为解决高电压、大容量、长距离送电和异步联网的重要手段。直流输电( HVDC)的发展历史到现在已有百余年了，在输电技术发展初期曾发挥作用，但到了20 世纪初，由于直流电机串接运行复杂，而高电压大容量直流电机存在换向困难等技术问题，使直流输电在技术和经济上都不能与交流输电相竞争，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，在一定条件下的技术经济比较结果表明，采用直流输电较为合理，且比交流电有较好的经济效益和优越的运行特性，因而直流电重新被人们所重视。 1 高压直流输电 高压直流输电基本原理 高压直流输电的定义：发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流电网。直流输电的一次设备主要由换流站（整流站和逆变站）、直流线路、交流侧和直流侧的电力滤波器、无功补偿装置、换流变压器、直流电抗器以及保护、控制装置等构成。 高压直流输电的技术特点 （1）高压直流输电输送容量更大、送电距离更远。 （2）直流输送功率的大小和方向可以实现快速控制和调节。 （3）直流输电接入系统是不会增加原有电力系统的短路电流容量的，也并不受系统稳定极限的限制。 （4）直流输电是可以充分利用线路的走廊资源，线路的走廊宽度大致为交流输电线路的一半，并且送电容量相比前者更大。 （5）直流输电工程运行时，无论任一极发生故障时，另一极均能继续运行，并可以发挥过负荷能力，保持输送功率不变或最大限度的减少输送功率的损失。 （6）直流系统本身具有调制功能，可根据系统的要求做出快速响应，对机电振荡产生阻尼，阻尼能够产生低频振荡，从而提高了电力系统暂态稳定水平。 （7）能够通过换流站内配置的无功功率自动控制装置对系统交流电压进行自动调节。 （8）对于大电网而言，能够实现大电网之间通过直流输电互联供电的方式，同时2个电网之间也不会因为这种方式产生互相干扰和影响，并在必要时可以迅速进行功率交换。 2 高压交流输电 交流输电的基本原理 发电厂发出的电能以交流形式输送的方式送至受电端。交流电可以方便灵活地根据需要通过变压器升压和降压，使配送电能变得极为便利。 交流输电的特点 （1）高压交流输电在输电的过程中可以有中转点，可以组成强大的电力网络，根据电源点分布、负荷点的布点、传输电力和进行电力交换等实际需要而构成国家高压、特高压主体电网网架。因此高压交流电网的最大优势是：输送电能的能力比较强大、覆盖的范围很广、电网线损小、输电路径明显减少，能很灵活地适应电力市场运营的要求。 （2）采用高压交流输电能够实现如同网络般的功能，我们知道高压交流同步电网中线路两端的功角差是可以控制在20°及以下的。因此，交流同步电网的安全稳定性越高，同步

直流输电工程控制系统与阀控接口分析及优化措施研究

直流输电工程控制系统与阀控接口分析及优化措施研究 摘要换流阀与控制保护设备接口技术的应用，使得不同技术路线的控制保护技术与不同技术路线的换流阀之间实现了连接。本文首先对目前直流输电工程中应用的不同技术路线阀控接口进行了全面比较分析，总结出存在的差异，并根据实际运维经验指出存在的问题和隐患，提出了针对性改进意见，为设备功能完善和优化设备选型奠定了良好的基础。 关键词控制保护设备；阀控；接口 前言 高压直流系统传输容量的快速增长使得换流阀技术和控制保护技术得到了飞速的改进和提高，而换流阀与控制保护接口技术的应用，使得不同技术路线控制保护技术与不同技术路线的换流阀之间实现了连接，并在特高压直流输电工程中得到了应用。控制保护系统与阀控之间的接口，主要用于接收控制保护系统下发的控制命令，产生点火脉冲触发换流阀以及监视换流阀中晶闸管的状态信息。控制保护系统与阀控系统之间信号的有效、可靠传递是直流工程高效稳定的保证，因此，有必要对直流控制保护系统与阀控接口进行研究，优化二次回路设计，使直流控制保护系统的性能得到最有效的发挥，为技术方案的制定与设备选型提供技术支持。 1 阀控系统运行状况分析 目前直流输电控制系统一般分为5个层级，从高层次至低层次等级分别为：系统控制级、双极控制级、极控制级、换流器控制级和换流阀控制级。从目前在运的直流系统来看，一般将前4个层级置于直流控制保护系统（以下简称“极控”）中，其可靠运行对提高整个直流输电系统的可用率具有重要作用。而换流阀控制级设有单独的阀控系统（以下简称“阀控”），主要包括阀基电子设备、门级单元以及阀冷却泄露监视器等，负责将极控发出的控制脉冲通过光纤发送至晶闸管，同时负责接收来自晶闸管的监控信号，将其代表的晶闸管状态传递给极控，监视换流阀运行。换流站正常运行时，换流阀每一次触发均需要极控与阀基电子设备之间配合正确，才能保证系统正常工作，否则必然导致阀报警或跳闸，从而导致阀组停运乃至直流闭锁，对系统造成巨大的冲击，威胁到整个电力系统的稳定。 由于各阀和控保厂家采用不同技术路线，使得各厂家阀控与极控间的接口信号不尽相同。目前国内的主流直流控制保护系统有2种技术路线：第一种基于ABB技术路线，主要厂家有ABB和南瑞继保；第二种基于Siemens技术路线，主要厂家有西门子和许继。而换流阀技术路线多达4种，阀控与极控的接口更是多种多样，均已应用于特高压直流输电工程。极控与阀控之间接口的好坏，直接决定了直流输电系统运行的稳定性。因此针对目前形势各样的接口设计，有必要进行分析比较[1]。

多端电压源型直流输电系统的控制策略_阮思烨

多端电压源型直流输电系统的控制策略 阮思烨1,李国杰2,孙元章2 (1.国网运行有限公司,北京市100005;2.清华大学电机系电力系统国家重点实验室,北京市100084) 摘要:以提高多端电压源型直流输电系统的运行可靠性为目的,提出了基于直流电压—有功功率调节特性的多端直流输电系统控制策略。在系统负荷发生突变或任一换流站故障退出后,所有具备功率调节能力的换流站根据给定的调制方式在一定程度上分担系统功率的缺额,这样既维持了系统内的功率平衡,又避免了单个换流站承担功率过大的情况。最后通过数字仿真验证了所提出的控制策略设计的正确性和可行性。 关键词:多端电压源型直流输电系统;直流电压—有功功率调节特性;电压源换流器;控制策略中图分类号:TM761;TM721.1 收稿日期:2008212213;修回日期:2009202224。国家自然科学基金资助项目(50823001)。 0　引言 到目前为止建成的电压源换流器(VSC )型直流输电系统[122]都是两端直流系统,即只有一个整流站和一个逆变站。与基于电流源换流器的传统直流输电[3]不同,电压源型直流输电可以给无源系统直接供电,潮流反转时电流方向反转,电压极性不变[426]。因此,它适合于构成具备较高可靠性的并联多端直流系统,便于对潮流的控制。其应用场合包括[4]:从能源基地输送电力到远方的几个负荷中心、为大城市和工业中心供电、连接分布式发电系统等。 与双端直流系统相比,多端直流输电系统的各个换流站之间功率可以相互协调,因此,运行更加灵活、可靠,但是控制也相对复杂。近年来,国内外许多学者针对多端VSC 直流系统已经展开了广泛的研究。文献[7]提出了基于单端直流电压调节的多端直流控制策略,它指定一个换流站作为主导换流站,该换流站起到系统内功率平衡和直流电压稳定的作用。其不足之处在于没有考虑换流站故障尤其是主导换流站故障退出时的情况。文献[8]设计了换流站紧急退出情况下的控制策略,但该设计仅仅是为了防止换流站直流侧过电压,没有进行各换流站间的功率协调设计。文献[9]给出了基于功率模式与直流电压模式之间自动转换的控制方式,其原理如下:正常情况下指定一个换流站作为主导站,作为功率平衡节点;一旦主导站退出工作,将由另一个换流站充当主导站的作用,其余的换流站仍然保持定有功功率输出。该控制方式在一定程度上弥补了 文献[728]在设计上的不足,其缺点是要求充当主导站的换流站有足够大的后备容量以完全补偿系统功率的不平衡,这在实际中很难实行。 为解决上述控制策略的不足,本文提出了基于直流电压—有功功率调节特性的多端直流系统控制策略。采取该控制策略,扰动发生后各电压源换流站均能够稳定运行,同时避免了单个换流站过载的情况。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EM TDC [10]建立多端VSC 直流输电系统和控制模型,验证了所设计的控制器的有效性和合理性。 1　多端VSC 直流系统的建模 本文以图1所示的环状多端电压源型直流系统为例 。 图1　多端电压源型直流系统Fig.1　A multi 2infeed V SC 2HV DC system 该系统包括5个电压源换流站:VSC1作为主 导站,工作在直流电压模式下,交流侧与无穷大电源 — 7 5—第33卷　第12期2009年6月25 日Vol.33　No.12J une 25,2009

电控系统工作原理

电控系统工作原理 一、电控系统工作原理 随着科技进步和电子工业的发展，国产轿车采用电子控制燃油喷射系统的比率逐年增加，早在2000年，一汽—大众就宣布停止化油器式发动机的生产，产品全部采用电子控制燃油喷射系统。最早研究和开发汽油喷射式发动机的是德国博世(Bosch)公司，汽油喷射技术首先应用于飞机发动机，随着对汽车节能降耗、降低排放和提高舒适性、增加动力性的要求，这一技术被应用于汽车发动机上。目前，博世公司在这一领域的技术和产品仍处于世界领先地位。捷达王轿车就采用了博世公司最新开发的Motronic M3．8．2发动机电控管理系统，并根据中国的国情做了改进和匹配。Motronic M3．8．2发动机电控管理系统为电子控制多点燃油顺序喷射系统，闭环控制，其突出特点是喷油量及点火时刻综合控制。该系统由电子控制单元、传感器、执行器等组成，传感器为燃油喷射系统和点火系统所共用。 1．Motronic M3．8．2发动机电控管理系统的组成及工作原理 Motronic M3．8．2电控系统由电控单元(即ECU，俗称电脑)、发动机转速传感器(也称曲轴位置传感器)、空气流量传感器、节流阀体、进气温度传感器、冷却液温度传感器(发动机水温传感器)、k传感器(即氧传感器)、爆震传感器、相位传感器(也称凸轮轴位置传感器或霍尔传感器)、双点火线圈、油压调节器和喷油器等组成。 驾驶员通过节气门(俗称油门)控制发动机进气量，控制单元通过节气门位置传感器得知节气门开度，再综合发动机转速、空气流量、进气温度、λ探测值等各传感器及电子开关提供的信息，经分析、计算，确定出最佳喷油量和点火时刻，向喷油器和点火线圈发出喷油和点火指令。发动机转速和空气流量信号是ECU计算基本喷油量的主信号，ECU再根据进气温度传感器、冷却液温度传感器、A传感器、爆震传感器和节气门位置等信号对喷油量进行必要的修正，确定出实际喷油量，然后根据转速传感器得到的曲轴位置信号和相位传感器检测到的1缸压缩上止点信号，适时地向喷油器和点火线圈发出动作指令。 发动机工作可分为如下工况： (1)起动工况 发动机被起动机带动运转，当转速低于某值时，ECU识别出发动机处于起动工况，根据转速传感器、凸轮轴位置传感器、节流阀位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器等提供的信号，以及ECU中存储的最佳控制参数，计算出起动喷油量、点火角度和怠速直流电机的位置，并驱动喷油器和点火动力组件动作，使节气门处于起动位置，保证发动机顺利起动。发动机起动后，当转速超过某值时，则起动工况结束。捷达王轿车起动时，司机无需踏油门踏板、节气门会自动处于最佳起动位置。 (2)怠速工况 发动机起动后，怠速运转时，节流阀体内的怠速开关触点闭合，ECU根据此信号得知发动机处于怠速工况，同时根据冷却液温度传感器信号计算出目标转速(存储在ECU中的理论转速，温度越低，理论转速越高，以保证发动机在低温时稳定运转并快速暖机)，并与实际转速进行比较，根据转速差的正负和大小，使节气门处于目标位置，以保证发动机怠速转速达到目标值。KCU同时还通过改变点火提前角来稳定发动机怠速。捷达王发动机热车后怠速转速理论值设置为840r／mjn，怠速点火提前角设置为上止点前12°，这些值存储在ECU中，人工不能调整。 (3)运行工况 运行工况又包括部分负荷、全负荷、加减速过渡及被拖动等工况。ECU根据转

控制系统的工作过程及方式

控制系统的工作过程与方式 一、教学目标 1.通过案例分析，归纳控制系统的基本特征； 2.了解开环控制和闭环控制的特点； 3.分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程 4.学会用框图来归纳控制系统实例的基本特征，逐步形成理解和分析简单开环和闭环控制系统的一般方法 二、教学内容分析 本节是“控制与设计”第二节的内容，其内容包括“控制系统”、“开环控制系统与闭环控制系统的组成及其工作过程”是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的组成、工作方式以及两种重要的控制系统：开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。 生活中不乏简单控制系统的应用，人们对此往往象看待日出日落一类自然景色般的习以为常。本部分内容的学习，正是要引导学生，从技术的角度、用控制的思维看周围的存在，分析其道理，理解其基本的组成和工作过程。 本课教学内容，从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类，并侧重对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。本课要解决的重点是：开环控制系统的工作过程分析，用方框图描述开环控制系统的工作过程。 三、学习者分析 学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。结合前面的应用案例分析，进一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。 四、教学策略： 1. 教法： 本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析—总结归纳－认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。让学生本着“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。 2. 学法： 鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是引导学生会学用系统框图来抽象概括控制系统、帮助分析和理解控制系统的组成及其工作过程的方法 五、教学资源准备 多媒体设备、相关图片资料、技术试验工具、材料等

高压直流输电课后习题答案

《高压直流输电技术》思考题及答案 一.高压直流输电发展三个阶段的特点？ 答：1 1954年以前——试验阶段； 参数低；采用低参数汞弧阀；发展速度慢。 2 1954年~1972年——发展阶段； 技术提高很大；直流输电具有多方面的目的（如水下传输；系统互联；远距离、大容量传输）。 3 1972年~现在——大力发展阶段； 采用可控硅阀；几乎全是超高压；单回线路的输电能力比前一阶段有了很大的增加；发展速度快。 二.高压直流输电的基本原理是什么？ 答：直流输电线路的基本原理图见图1.3所示。从交流系统I向系统X输电能时， 换流站CS1把送端系统送来的三相交流电流换成直流电流，通过直流输电线路把直流电流（功率）输送到换流站CS2，再由CS2把直流电流变换成三相交流电流 三.高压直流输电如何分类？ 答：分两大类： 1 单极线路方式； A.单极线路方式； 采用一根导线或电缆线，以大地或海水作为返回线路组成的直流输电系统。 B.单极两线制线路方式； 将返回线路用一根导线代替的单极线路方式。 2 双极线路方式； A. 双极两线中性点两端接地方式； B. 双极两线中性点单端接地方式； C. 双极中性点线方式； D. “背靠背”（back- to- back）换流方式。 四.高压直流输电的优缺点有哪些？ 答：优点：1 输送相同功率时，线路造价低； 2 线路有功损耗小； 3 适宜海下输电； 4 没有系统的稳定问题； 5 能限制系统的短路电流； 6 调节速度快，运行可靠 缺点：1 换流站的设备较昂贵； 2 换流装置要消耗大量的无功； 3 换流装置是一个谐波源，在运行中要产生谐波，影响系统运行，所以需在直 流系统的交流侧和直流侧分别装设交流滤波器和直流滤波器，从而使直流输 电的投资增大；

欧洲总线EI控制系统的工作原理及应用

欧洲总线EIB控制系统的工作原理及应用 一、EIB 系统工作原理 1、EIB 总线系统的发展进程 20 世纪80 年代中期，随着微电子技术和通讯技术的迅猛发展，自动控制领域尤其是工业界的过程控制领域对现场底层设备之间的通讯和控制问题提出了越来越高的要求，促使了控制技术的又一次大变革，即现场总线技术的产生。现场总线技术从出现开始，就以其在性能和结构上的巨大优势吸引了专家和用户的注意，众多知名的自动化集团公司纷纷独自或联合推出了各有特色的现场总线协议标准。这些优秀的总线标准在全世界得到了广泛的应用。 相对于对实时性、精确性及通讯效率等要求极高的工业自动化领域而言，建筑自动化领域的要求相对要低一些，从经济成本角度考虑，上面那些造价昂贵的现场总线技术并不非常适合于建筑领域。但是作为建筑本身的发展而言，随着用户对建筑提出的功能要求越来越高，满足这些功能而使用的现代化技术也日益复杂，在所谓的智能建筑中就集成了现代的通讯技术、微电子技术等多项尖端技术。这些技术的应用，不仅给建筑带来了较重的建设成本压力，其运行和维护的管理成本也越来越高，正是建筑对安全性、经济性、舒适性、应变性等各方面的不断提高的要求成为建筑领域的现场总线技术标准――欧洲安装总线（European Installation Bus）技术产生和发展的基础。 1990 年，欧洲著名的电气产品制造商为核心组成联盟，制定了

EIB 技术标准并成立了中立的非商业性组织EIBA（EIB Associate,欧洲安装总线协会），总部设在比利时的布鲁塞尔。这个协会的成立极大的推动了EIB 标准的发展，迄今为止，已有一百多家制造厂商成为了EIBA 的会员，按照开放的EIB 标准生产能够相互兼容和交互操作的各种元器件，各类产品品种多达4000 多种，几乎覆盖了建筑中各个行业和各种用途的需要。经过十多年的发展，EIB 不仅成为事实上的欧洲标准，也被成功地引入世界各地，2000 年时在IEC 国际现场总线标准大会上被作为提名国际标准之一。 1999 年，EIB 技术开始被引入中国，在短短的三年多时间内，以其优越的性能和质量获得了很大的成功，2001 年 3 月，为配合EIB 技术的推广，在同济大学建立了亚洲规模最大的EIB 认证技术培训中心。 2、EIB 总线系统基本原理 现代的建筑离开电是无法想象的。无论是传统的照明和插座，还是现代化的通讯、安保等技术，都离不开电源的供应。EIB 技术本身在传统电气安装技术基础上引入现场总线概念而发展起来的，它对传统电气安装技术而言是一次突破性的革命，它具有现场总线技术的核心优点如系统结构简单，设计、安装和维护方便，全分散控制等，解决了建筑由于涉及工种和功能过多而导致系统过于独立和操作复杂的问题，是当今技术领域非常优秀的技术标准。 2.1 总线传输介质

传统直流输电控制原理备课讲稿

1.整流器部分工作原理 整流部分的结构是三相桥式电路，如图1所示。 图1 整流器电路图 e a 、e b 、e c 为等值交流系统的工频基波正弦相电动势， 图2 整流侧电压波形 （a ）为m 、n 点对中性点的电位，（b ）为直流侧电压u d ，（c ）为触发脉冲。 图（a ）中C1为自然换向点，角度α为延迟触发角，即晶闸管开始导通的角度；μ为叠弧角（换向角），即电流从一相换到另一相的时间。定义熄弧延迟角为δ， δ=α+μ。 理想直流侧空载电压为α π cos 2 3V r 0E r d =（1）

换向引起的压降可用等值换向电阻R cr 代替，可以计算出直流侧电压平均值为 d cr r d d cr dr I I E R -cos V R -cos 2 3V 0r ααπ == （2） 图3 整流侧外特性 随α增大，直流侧电压减小。 2.逆变器部分工作原理 图4 逆变器电路图 逆变器和整流器的原理接线图相同，根据式（1） α π cos 2 3V r 0E r d = ，若延迟触 发角α为90°时，cos α=0直流侧电压为0，当α>90°时，直流侧电压为负值，变流器做逆变运行，为方便起见，定义β=180°-α，为超前触发角。 设逆变侧直流空载电压为V d0i ,则 i i 02 3V E d π = （3），考虑换向角μ的存在，用 R ci 作为逆变侧等值换向电阻，作为逆变侧换向引起的压降，则直流侧电压为

d ci i d d ci d ci d ci di I I E I E I E R -cos V R -cos 2 3- R -)180(cos 2 3- R -cos 2 3V 0i i i ββπ απ απ -==-?== （4） 定义超前熄弧角（也叫关断角）为γ，γ=π-δ=π-α-μ=β-μ。 3.控制原理 直流输电的接线原理简图： 图5 直流输电原理简图 直流输电等效电路图： 图6 直流输电等效电路图 其中α为整流器延迟触发角；β为逆变器的超前触发角；γ为逆变器熄弧角；V d0r 和V d0i 分别为整流侧和逆变侧的无相控理想空载直流电压；R cr 和R ci 分别为整流和逆变侧的等值换相电阻，等效了换向损失的电压，但不是真正意义的电阻，不消耗有功功率。R L 为直流线路电阻。换向压降是由于变压器漏感产生的。

高压直流输电原理与运行 第一章

高压直流输电原理与运行 第一章绪论 1.1 高压直流输电的构成 1.高压直流输电由整流站，直流输电线路和逆变站三部分构成。 常规高压直流输电，由半控型晶闸管器件构成，采用电网换相； 轻型高压直流输电，由全控型电力电子构成，采用器件换相。 2.针对电网换相方式有：（1）长距离直流输电（单方向、双方向直流送电）；（2）BTB直流 输电；（3）交、直流并列输电；（4）交、直流叠加输电；（5）三极直流输电。 3.直流系统的构成 针对电网换相方式有： （1）直流单极输电 1）大地或海水回流方式：可降低输电线路造价；但材料要求较高，对地下铺设设备、通信等有影响； 2）导体回流方式：可分段投资和建设； （2）直流双极输电 1）中性点两端接地方式：优点，当一极故障退出，另一极仍可以大地或海水为回流方式，输送50%的电力；缺点，正常运行时，变压器参数、触发控制的角度等不完全对称，会在中性线有一定的电流流通，对中性点接地变压器，地下铺设设备和通信等有影响。2）中性点单端接地方式：优点，大大减小单极故障时的接地电流的电磁干扰；缺点，单极故障时直流系统必须停运，降低了可靠性和可利用率。

3）中性线方式：中性线设计容量小，正常运行时，流过中性线的不平衡电流小，降低电磁干扰。 3.直流多回线输电 1）线路并联多回输电方式：可提高输电容量、输电的可靠性和了可利用率。 2）换流器并联方式的多回线输电：实现相互备用，提高直流输电的可靠性和可利用率。4．多段直流输电 1）并联直流输电方式：要实现功率反转必须通过断路器的投切来改变换流站与直流线路的连接方式。 2）串联多端直流输电方式：各换流器与交流系统的功率通过对电压的调整进行。 1.2 高压直流输电的特点及应用场合 1.直流输电的特点 1）经济性：流输电架空线路只需正负两极导线、杆塔结构简单、线路造价低、损耗小；直流电缆线路输送容量大、造价低、损耗小、不易老化、寿命长，且输送距离不受限制； 通常规定，当直流输电线路和换流站的造价与交流输电线路和交流变电所的造价相等时的输电距离为等价距离。 2）互联性：直流输电不存在交流输电的稳定问题，有利于远距离大容量送电；采用直流输电实现电力系统之间的非同步联网； 3）控制性：直流输电输送的有功功率和换流器消耗的无功功率均可由控制系统进行控制，