CN107102224A - 一种输电系统空载加压试验方法、其性能检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种输电系统空载加压试验方法、其性能检测方法及装置，设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值。在进行空载加压试验的过程中，检测输电系统在不同直流电压条件下是否满足性能要求。本发明的空载加压试验可选择手动空载加压试验或自动空载加压试验，对直流输电系统的性能检测更加精准，保障了柔性直流输电工程相关直流设备的安全可靠，确保直流输电系统投运后的正常稳定运行。

Description

一种输电系统空载加压试验方法、其性能检测方法及装置

技术领域

本发明属于柔性直流输电技术领域，特别涉及一种输电系统空载加压试验方法、其性能检测方法及装置。

背景技术

直流输电技术被认为是未来电力传输的发展方向，相对于交流传输系统，直流系统稳定性高，传输损耗小，特别是随着高压大容量功率器件的发展以及高压直流断路器的实现，直流电网已经具备了替代交流电网的技术基础，目前直流输电包含两种技术路线，一种是以晶闸管为基础的电流源型高压直流输电技术(LCC-HVDC)，另外一种是以基于模块化多电平级联换流器的电压源型高压直流输电技术(VSC-HVDC)，也成为柔性直流输电技术，VSC-HVDC技术相对于LCC-HVDC技术具有明显的技术优势，模块化多电平级联换流器能够实现四象限的运行，实现系统的黑启动、潮流反转和系统无功的提供/吸收，其输出波形直流高，因而滤波设备的成本以及体积相对于LCC-HVDC系统大大降低。

柔性直流输电由于不存在换相失败的问题，且电压谐波含量少，输出频率与电压稳定，能快速调节有功功率与无功功率，控制灵活性好，可在一定程度上替代传统直流输电进行大规模远距离送电，还可实现可再生能源、抽蓄等储能与负荷间的能量灵活交互，实现大规模清洁能源的接入、汇集与输送，具有广阔的应用前景。特别是其潮流反转而直流电压保持不变的特点，使其很容易构建成多端直流输电系统，组成柔性直流电网，实现多电源供电和多落点受电，从而为保证系统全局稳定性和潮流优化配置提供了良好的技术实现手段。柔性直流输电作为新一代直流输电技术，除具有传统直流输电的技术优点外，还具备有功/无功单独控制、黑启动、响应速度快、可控性好、运行方式灵活等特点，将柔性直流输电应用到背靠背系统中，还能够实现区域电网间的异步联网，且无需考虑直流线路的损耗。

基于背靠背柔性直流输电系统的各种优点，保证背靠背柔性直流输电的正常运行尤为重要，由于背靠背柔性直流输电系统在故障检修或长时间停运后，在正式投运之前检测交流换流器、换流变压器、平波电抗器等直流输电设备和直流线路的绝缘水平以及控制系统是否满足正常的运行需求，常采用的检测手段为空载加压试验(Open Line Test)，空载加压试验是一项系统带电的直流输电调试试验项目，是一种特殊的解锁方式，也叫开路试验，空载加压试验的目的主要检测换流阀的开通/关断能力及耐压能力、直流一次设备绝缘水平、二次控制系统顺序控制与保护系统动作的正确性，进行空载加压试验时，以设定的电压速率及电压参考值给线路加压，在加压的过程中，检测系统在不同电压能力下的性能，如中国期刊“高压电器”第48卷第10期《±500kV贵广直流输电系统空载加压实验分析》就介绍了这种方案。但是该方案只在加压的过程中进行检测，对系统的性能检测不够全面，也不够准确，不利于柔性直流输电系统的在投运后的正常运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电系统空载加压试验方法、其性能检测方法及装置，用于对柔性直流输电系统在投运之前的性能检测不够准确的的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种输电系统空载加压试验方法，包括如下步骤：

1)设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；

2)根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；

3)根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值。

进一步地，所述高电压参考值为直流电压大于等于0.9倍的额定直流电压且小于等于1.1倍的直流电压额定值；所述低电压参考值为直流电压等于0.9倍的直流电压额定值。

进一步地，直流电压上升到高电压参考值后，需持续一段时间。

进一步地，所述空载加压试验包括手动空载加压试验和自动空载加压试验，当选择自动空载加压试验时，还需要设定时间T，所述时间T用于控制直流电压在高电压参考值时的维持时间。

进一步地，所述直流电压上升速率和直流电压下降速率每分钟内不得超过直流电压额定值。

本发明还提供了一种输电系统性能检测方法，包括如下步骤：

(1)设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；

(2)根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；

(3)根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值；

(4)在进行空载加压试验的过程中，检测输电系统在不同直流电压条件下是否满足性能要求。

进一步地，所述高电压参考值为直流电压大于等于0.9倍的额定直流电压且小于等于1.1倍的直流电压额定值；所述低电压参考值为直流电压等于0.9倍的直流电压额定值。

进一步地，直流电压上升到高电压参考值后，需持续一段时间。

本发明还提供了一种输电系统空载加压试验装置，包括如下单元：

设置单元：用于设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；

电压上升单元：用于根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；

电压下降单元：用于根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值。

本发明还提供了一种输电系统性能检测装置，包括如下单元：

设置单元：用于设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；

电压上升单元：用于根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；

电压下降单元：用于根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值；

性能检测单元：用于在进行空载加压试验的过程中，检测输电系统在不同直流电压条件下是否满足性能要求。

本发明的有益效果是：

本发明提供的输电系统空载加压试验方法，设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值。本发明的空载加压试验方法，对直流输电系统的性能检测更加精准，保障了柔性直流输电工程相关直流设备的安全可靠，有利于直流输电系统投运后的正常稳定运行。

本发明提供的输电系统性能检测方法，设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值。在空载加压试验的电压上升过程中，检测相关直流一次设备的可靠性以及二次控制保护系统动作准确性；在电压下降的过程中检测换流阀子模块关断控制回路是否正常。本发明的输电系统性能检测方法，对直流输电系统的性能检测更加精准，保障了柔性直流输电工程相关直流设备的安全可靠性，有利于直流输电系统投运后的正常稳定运行。

附图说明

图1为柔性直流背靠背输电系统手动空载加压试验解锁原理图；

图2为柔性直流背靠背输电系统手动空载加压试验闭锁原理图；

图3为柔性直流背靠背输电系统自动空载加压试验原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

本发明的一种输电系统空载加压试验方法的实施例：

一种输电系统空载加压试验方法，包括手动空载加压试验和自动空载加压试验，其中，手动空载加压试验包括如下步骤：

1)根据空载加压试验验证要求，运行人员需要对柔性直流背靠背系统空载加压试验一侧进行热备顺序控制状态配置，具备该侧投入运行允许，并确保另一侧换流阀阀厅接地刀闸以及联接变进线断路器全部处于分位状态，使该侧换流阀与交流侧实现隔离且不接地。

2)运行人员需要在运行人员工作站选择直流电压控制模式，确保空载加压试验原则正确，并投入空载加压试验使能，确保空载加压试验允许进行。

3)根据试验操作方案，运行人员选择手动空载加压试验，并设定直流电压高电压参考值、直流电压低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率。

4)运行人员在运行工作站下发手动空载加压试验解锁命令，如图1所示，该命令在控制系统通过RS触发器进行保持，选择换流阀充电电压作为空载加压试验起始电压，且直流电压从换流阀充电电压按直流电压上升速率升至直流电压高电压参考值，在直流电压慢慢上升到设定值的过程中，与直流母线实际值反馈，使直流母线电压值与直流电压参考值相等，该直流电压上升速率为1分钟内不得超过直流电压额定值，该直流电压高电压参考值为大于等于直流电压额定值的0.9倍且小于等于直流电压额定值的1.1倍，同时通过内环控制器产生调制波，送给换流阀实现空载加压试验升压过程。在直流电压上升的过程中，检测相关直流一次设备的可靠性以及二次控制保护系统动作准确性，通过相应CT检测换流阀极线的输出电流判断一次设备是否可靠，当输出电流小于0.05pu判断为一次设备的可靠性较低；当直流实际电压与内环控制器输出直流电压参考值的差值大于5％且持续时间超过5s，则认为空载加压试验升压失败。

直流电压上升到高电压参考值且持续一段时间后，运行人员在运行工作站下发手动空载加压试验闭锁命令，如图2所示，该命令在控制系统通过RS触发器进行保持，且选择当前的直流电压作为空载加压试验起始电压，此时的直流电压从当前值按直流电压下降速率降至直流电压低电压参考值，在直流电压慢慢下降到设定值的过程中，与直流母线实际值反馈，使直流母线电压值与直流电压参考值相等，直流控制系统内部将该直流电压低电压参考值强制设定为0.9pu，同时通过内环控制器产生调制波，送给换流阀实现空载加压试验降压过程。直流电压升降速率1分钟内不得超过直流电压额定值；在降压的过程中，换流阀子模块根据直流电压的下降，逐渐减少所投入子模块的数量，检测换流阀子模块关断控制回路是否正常，若过压或欠压大于每个子模块平均电压的10％，认为该子模块关断控制回路损坏，失去对IGBT的关断控制能力，说明空载加压降压过程失败，同时通过旁路开关隔离该子模块，待检测任务完成后，闭锁换流阀桥臂调制电压，手动空载加压试验结束。

一种输电系统空载加压试验方法，其中，自动空载加压试验包括如下步骤：

(1)根据空载加压试验验证要求，运行人员需要对柔性直流背靠背系统空载加压试验一侧进行热备顺序控制状态配置，具备该侧投入运行允许，并确保另一侧换流阀阀厅接地刀闸以及联接变进线断路器全部处于分位状态，使该侧换流阀与交流侧实现隔离且不接地。

(2)运行人员需要在运行人员工作站选择直流电压控制模式，确保空载加压试验原则正确，并投入空载加压试验使能，确保空载加压试验允许进行。

(3)根据试验操作方案，运行人员选择自动空载加压试验，并并设定直流电压高电压参考值、直流电压低电压参考值、直流电压上升速率、直流电压下降速率以及直流电压在参考值持续时间T。

(4)运行人员在运行工作站下发自动空载加压试验解锁命令，如图3所示，该命令在控制系统通过RS触发器进行保持，选择换流阀充电电压作为空载加压试验起始电压，且直流电压从换流阀充电电压按直流电压上升速率升至直流电压高电压参考值，在直流电压慢慢上升到设定值的过程中，与直流母线实际值反馈，使直流母线电压值与直流电压参考值相等，该直流电压升降速率为1分钟内不得超过直流电压额定值，该直流电压高电压参考值为大于等于直流电压额定值的0.9倍且小于等于直流电压额定值的1.1倍；同时通过内环控制器产生调制波，送给换流阀实现空载加压试验升压过程。在直流电压上升的过程中，检测相关直流一次设备的可靠性以及二次控制保护系统动作准确性，通过相应CT检测换流阀极线的输出电流判断一次设备是否可靠，当输出电流小于0.05pu判断为一次设备的可靠性较低；当直流实际电压与内环控制器输出直流电压参考值的差值大于5％且持续时间超过5s，则认为空载加压试验升压失败。

直流电压上升到高电压参考值，且直流电压持续时间满足设定的T时间后，持续时间T一般不小于1分钟且不大于60分钟，执行自动空载加压试验闭锁命令，此时的直流电压从当前值按直流电压下降速率降至直流电压低电压参考值，在直流电压慢慢下降到设定值的过程中，与直流母线实际值反馈，使直流母线电压值与直流电压参考值相等，直流控制系统内部将该直流电压低电压参考值强制设定为0.9pu，直流电压升降速率1分钟内不得超过直流电压额定值；同时通过内环控制器产生调制波，发送给换流阀实现空载加压试验降压过程。在降压的过程中，换流阀子模块根据直流电压的下降，逐渐减少所投入子模块的数量，检测换流阀子模块关断控制回路是否正常，若过压或欠压大于每个子模块平均电压的10％，认为该子模块关断控制回路损坏，失去对IGBT的关断控制能力，说明空载加压降压过程失败，同时通过旁路开关隔离该子模块，待检测任务完成后，闭锁换流阀桥臂调制电压，自动空载加压试验结束。

本实施例中的空载加压的降压过程可以通过减少所投入子模块的数量来监测换流阀子模块关断控制回路是否正常，而在升压过程中则不具备此项检测功能，这正是本发明的空载加压降压过程的独特之处，通过增加空载加压的降压过程，可以更全面的检测直流输电系统的性能，保证直流输电系统更加可靠稳定的运行。

本实施例中的手动空载加压试验和自动空载加压试验方式为互斥，两种试验方式不能同时存在，且一种试验方式的存在，具备切换到另一种试验方式的允许。

本实施例中的手动或自动空载加压试验过程中，运行人员可以执行空载加压试验暂停或空载加压试验继续命令，用于检测不同直流电压条件下相关直流一次设备可靠性以及二次控制保护系统动作正确性。

本发明提供的输电系统性能检测方法，是在空载加压试验过程中，检测相关直流一次设备的可靠性以及二次控制保护系统动作准确性以及换流阀子模块的关断控制回路是否正常，其具体实施方式已经在上述实施中进行了详细的说明，在这里不再赘述。

本发明还提供了一种输电系统空载加压试验装置，包括设置单元、电压上升单元、电压下降单元。其中设置单元用于设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；电压上升单元用于根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；电压下降单元用于根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值。

本发明还提供了一种输电系统性能检测装置，包括设置单元、电压上升单元、电压下降单元及性能检测单元。其中设置单元：用于设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；电压上升单元用于根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；电压下降单元用于根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值；性能检测单元用于在进行空载加压试验的过程中，检测输电系统在不同直流电压条件下是否满足性能要求。

本发明的输电系统空载加压试验装置和输电系统性能检测装置，是一种软件构架，是与上述方法步骤相对应的进程和程序，因此，不再对该生产装置进行详细说明。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种输电系统空载加压试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；

2)根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；

3)根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值。

2.根据权利要求1所述的输电系统空载加压试验方法，其特征在于，所述高电压参考值为直流电压大于等于0.9倍的额定直流电压且小于等于1.1倍的直流电压额定值；所述低电压参考值为直流电压等于0.9倍的直流电压额定值。

3.根据权利要求1所述的输电系统空载加压试验方法，其特征在于，所述直流电压上升到高电压参考值后，需持续一段时间。

4.根据权利要求3所述的输电系统空载加压试验方法，其特征在于，所述空载加压试验包括手动空载加压试验和自动空载加压试验，当选择自动空载加压试验时，还需要设定时间T，所述时间T用于控制直流电压在高电压参考值时的维持时间。

5.根据权利要求1所述的输电系统空载加压试验方法，其特征在于，所述直流电压上升速率和直流电压下降速率每分钟内不得超过直流电压额定值。

6.一种输电系统性能检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；

(2)根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；

(3)根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值；

(4)在进行空载加压试验的过程中，检测输电系统在不同直流电压条件下是否满足性能要求。

7.根据权利要求6所述的输电系统性能检测方法，其特征在于，所述高电压参考值为直流电压大于等于0.9倍的额定直流电压且小于等于1.1倍的直流电压额定值；所述低电压参考值为直流电压等于0.9倍的直流电压额定值。

8.根据权利要求7所述的输电系统性能检测方法，其特征在于，所述直流电压上升到高电压参考值后，需持续一段时间。

9.一种输电系统空载加压试验装置，其特征在于，包括如下单元：

设置单元：用于设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；

电压上升单元：用于根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；

电压下降单元：用于根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值。

10.一种输电系统性能检测装置，其特征在于，包括如下单元：

设置单元：用于设置高电压参考值、低电压参考值、直流电压上升速率和直流电压下降速率；

电压上升单元：用于根据所述直流电压上升速率使直流电压上升到高电压参考值；

电压下降单元：用于根据所述直流电压下降速率使直流电压从高电压参考值下降到低电压参考值；

性能检测单元：用于在进行空载加压试验的过程中，检测输电系统在不同直流电压条件下是否满足性能要求。