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摘要：电力应用于社会十分普遍，而社会对于电力的依赖性也在增加，电力输送过程会受到多项因素的影响，因此需要应用输电保护系统，确保电力稳定正常供应。本文就±800kV特高压直流输电控制保护系统分析作简要阐述。
关键词：特高压；直流输电；控制保护系统
物高压输电的特点体现在大容量，低损耗，远距离，是能源配置优化的有效途径，能够带来良好的社会效益。特高压输电对于电力企业而言提出了新的技术要求。控制与保护系统需要从其整体结构，控制策略，分层与冗余等方面进行全面分析，从而使系统稳定安全可靠。
一、特高压直流控制系统
（一）特高压直流控制策略
相比于常规直流系统，特高压控制系统在策略方面没有体现出过大的变化，直流系统电源控制主要利用的是整流侧快速闭环来实现的，换流变抽头则控制触发角保持在一定范围内。你变一侧的快速闭环控制作用在于使熄弧角保持为定值，直流电压控制则是由换流变抽头来完成的。由于抽头控制自身存在的非连续性，采用此种控制策略并应用于逆变一侧时，直流电压控制偏差会由两个部分构成，分别是抽头步长与测量误差。对于逆变一侧的电压进行控制，还可以利用快速闭环，通过抽头将熄弧角控制在一定范围内，而此种情况下，电流偏差只受到测量误差的影响，无功补偿设备与交流滤波器总体容量会增加，在经济性方面表现不佳。
（二）控制系统功能划分与结构
控制系统在分层与配置方面，直流系统保护应该保持与控制系统的相对独立，直流控制结构保护系统分层需要保证保护控制以12个脉动单元作为基本配置。并且基于上述前提，保护功能实现与保护配置需要最大程度保持独立，利于退出而不会使其它设备运行受到影响，并且保护系统之间的物理连接要简单而不要复杂。控制保护系统如果单一元件出现了故障，12动脉控制单元依然需要保持良好运行。而高层控制单元出现故障时，控制单元同样能够保持当前工作状态并且依据人工指令操作。
特高压直流输电需要实现双重化，其范围开始于二次线圈测量，并包括了测量回路。内容包括了输出回路，信号输入，主机，通信回路，与之相关直流控制装置等。从功能上划分，直流控制系统可以划分为极控制层，双极控制层，换流器控制层等。
特高压直流控制层功能划分内容包括双极控制层，极控制层，细分又包括了，低压限流控制，极电流与电压协调控制，直流开路试验，电流裕度补偿等功能。换流器控制层细分内容又包括点火肪冲控制，电压与电流、熄弧角控制等。
二、DCC800特高压直流控制保护系统介绍
DCC800是某企业研制的控制保护 系统，特高压直流控制保护系统采用了 拥有较高性能并产生较低热量的ＣＰＵ以及新的传导冷却计算机，此散热技术是专为提高UHVDC的可靠性而设计的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆DCC80主机采用自然对流方式来散热，这样可大幅度减少主机上的积灰。特高压直流控制保护系统采用了冗余的增强型时分多路复用总线来传输二进制信号和模拟信号。二进制信号包括断路器命令、报警、指令、缓慢变化的模拟信号（如温度等）；模拟信号包括电流、电压等测量量。每根光纤都可处理控制器局域网总线信息、同步信号以及像MACH2TDM母线一样传输的采样数据。eTDM采用了8b／10b编码， 提高了安全性，没有直流偏移， 更加适合于光纤和高速连接，易于在硬件上生成时钟，允许高速定时。单根光纤在每个方向均有40～100Mbit/S带宽，采样频率可达0.4～1.0MHz，支持精确的采样同步信号，并具有非常低的系统开销。
三、特高压直流控制保护配置特点
站内所有设备的监视、测量、控制等功能均由计算机监控系统实现，计算机监控系统采用模块化、分层分布式、开放式结构。直流控制系统采用分层分布式结构，从采样单元、传送数据总线、主设备到控制出口按完全双重化原则配置。换流站内２个极以及同一个极的２个１２脉动阀组控制系统之间尽可能彼此独立配置。特高压直流控制与保护主机配置相互独立。
四、特高压控制系统与常规控制系统的差异
控制系统结构±800kv特高压直流由于每极采用了双12脉动阀串联的结构，并增加了旁路开关，所以需要增加一些特殊的控制功能，例如在任何方式下都可以从极中增加或移除换流阀；当极正在运行时，可以执行对其中1个换流阀的维护工作；高压直流输电工程采用的是一个连接到所有计算机的双重化的LAN网，而向上特高压直流工程中串联的换流阀采用全新的双重化实时LAN，网络分区实现，通过防火墙连接来增加安全性，以防止运行人员操作失误和病毒攻击。
控制算法的变化，功率补偿由传输能力的损失而引起的在２个极之间的功率分配仅限于设定双极功率控制极。如果１个极是独立运行，另１个极是双极功率控制运行，则双极功率控制极补偿独立运行极的功率损失，独立运行极不补偿双极功率控制极的功率损失。在向上特高压直流工程中，由完整双极运行方式下转为3/4极运行方式后，损失的功率首先在剩余的３个换流单元之间平均分配补偿，但要受到各换流单元过负荷能力的限制。阀组控制阀组控制是整个直流控制系统的核心内容。阀组控制接收来自极功率控制的电流指令，产生alpha角调整和控制指令。在向上特高压直流工程中，对于串联2个12脉动换流器的换流器级控制采用相互独立的阀组控制，以满足2个串联12脉动换流器的同时运行或单独检修运行等不同运行模式的要求。
环境温度相对较低，仅依靠正常运行的额定电流无法融化线路覆冰时，需要在直流线路上产生非常大的电流，可利用已有换流器并联运行来提供所需要的电流。这种模式需要修改和增加隔离刀闸、避雷器等一次设备。控制保护在硬件上只增加输入／输出（I/O）设备，在软件方面也需修改顺序控制和联锁程序。线路故障保护区域从并联点之后开始保护。利用已有换流器并联运行来提供大电流对直流线路进行融冰是特高压直流特有的功能。
五、特高压基于常规高压直流保护的改进
在双极不平衡运行、不对称触发或中性线接地刀闸合上时可能会流过很大的变压器中性线直流电流。为了显示换流变压器饱和程度，并防止因直流电流通过中性点进入换流变压器而引起换流变压器直流饱和，在向上特高压直流工程初期，提出通过在换流变压器中性点加装直流电流互感器实现换流变压器饱和保护，后经研究表明变压器中性线直流电流和由它引起的直流饱和具有１个特点，即中性线直流电流有很大的周期性峰值，中性线直流电流不能全面反映换流变压器的直流偏磁状况。因此，可以通过网侧三相套管ＴＡ求和的方法直接获得该峰值电流，而在中性点加装直流ＴＡ的必要性不大。基于此，换流变压器饱和保护的原理是监测变压器一次侧中性线直流电流之和，若超过定值，则执行报警、Ｙ闭锁和交流断路器跳闸。若跳闸输出生效，则断路器应有效闭锁，直到变压器经过充分的冷却时间。
全站失去站用电导致系统停运将站用电的控制系统和保护系统分离，采用独立的保护装置，以提高运行可靠性。将控制系统按双重化冗余配置，确保当工作状态的控制主机故障时，可以及时切换到备用主机，不失去控制功能。最后断路器保护为防止逆变侧失去电源造成过压而损坏设备，在常规高压直流工程中，根据逆变站对端交流变电站开关状态并经过逻辑判断后实施最后断路器保护，在工程实施时逻辑复杂并且需要专用的通道。
结束语
相比于普通的输电控制而言，特高压输电有其自身特点，对技术与设备等要求更高。电力输送保护系统是电力系统重要组成，而随着电力行业发展，特高压输电应用范围逐渐扩大，因此需要采取有效的措施确保输电系统能够正常工作，而控制与保护系统则正好解决了这一问题。
参考文献：
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[2]王闻，祁中建，李卫平，基于±800kV特高压直流输电控制保护系统分析[J]，工程技术：全文版，2012（21）.
论文作者:王廷旺,杨超
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
标签：特高压论文; 电流论文; 控制系统论文; 系统论文; 功率论文; 抽头论文; 独立论文; 《电力设备》2017年第32期论文;