直流输电换流阀主电路的可靠性分析与优化设计

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。

直流输电系统换流站保护适应性分析及优化方案研究摘要：在直流输电系统运行时，换流站有效保障了电网运行的安全性与可靠性。

但换流站保护系统设计方案，若不能达到系统的保护标准，则无法发挥出换流站的工作价值。

本文就直流输电系统换流站保护适应性分析及优化方案研究。

关键词：直流输电系统；换流站；保护适应性；优化方案引言：在直流输电系统运行时，由换流站与线路保护提供安全稳定的运行环境。

其中换流站主要通过阀短路、直流过压保护、直流过流保护、阀直流差动等技术方式进行系统保护。

一、研究对象我国南方某直流输电换流器保护系统，采用德国企业设计的SLMADYN D数字式控制系统，该系统主要有自由模板式、可编程控制系统、多CPU控制、多任务处理等优势。

其中的主处理模块是PM4，信号处理模块EP3，储存模块MM4，光接收模块IO3，光能量模块LM3，通讯模SS4等。

为了保证该系统运行的可靠性与安全性，配置了三套直流保护系统。

但在实际运行使用过程中仍出现了部分故障，降低了该系统使用的可行性。

通过对该换流站相关故障的保护适应性分析，进而找出故障诱发的主要因素，并提出相应的优化改进方案，提高该换流站保护系统的运行可靠性，保证该区域电网运行的安全与稳定[1]。

二、换流站保护适应性分析（一）板卡故障板卡故障是该换流站的常见故障之一，分析其诱发因素可知，由于该换流站需要对高电压的直流系统进行换流处理，换流站的设备控制柜的整体散热性能较差，设备所处的位置潮湿，板卡的生产质量差等客观问题的存在，导致了换流站保护系统经常出现板卡故障，降低了换流站的整体运行安全性。

该换流站出现故障频率最高的板卡，分别是换流站的通讯接口SS52与光能量模块LM3。

在后续优化换流站系统时，需要对其设计技术方案与相关条件进行一定的优化改进。

（二）数据测量故障在直流输电系统的换流站运行时，数据测量工作出现了较多次数的问题。

在2018年，该换流站的保护系统则发生了10次以上的数据测量问题，其中有8次数据测量出现故障之后，瞬间故障自动消除，换流站的各项工作恢复正常。

±800kV/5000A自主化换流阀性能分析马元社，李侠，刘宁，娄彦涛，张雷（西安西电电力系统有限公司，陕西省西安市 710075）摘要：文中介绍了西电电力系统公司(XDPS)自主研制的±800kV/5000A换流阀主要参数。

从换流阀的电压耐受能力、电流耐受能力和大角度运行能力详细分析了自主设计换流阀的主要性能。

在国家高压电器检测检验中心通过的型式试验验证了所设计换流阀性能可靠，满足实际工程应用。

关键词：特高压直流；换流阀；电压应力；电流应力1引言特高压直流输电具有输送距离远、输送容量大、损耗低的优势,是实现我国能源资源优化配置的重要途径之一[1]。

目前我国已经建成的特高压±800kV直流工程有云南-广东和向家坝-上海直流工程，在建的有锦屏-苏南直流工程，已经开始招标的有哈密-郑州直流工程，十二五期间我国还将有数条特高压直流工程开始建设，其社会经济效益显著。

随着我国特高压直流工程技术的不断发展以及我国社会经济发展的需要，自主研制±800kV特高压直流输电工程换流阀对于我国打破国外技术垄断，提升我国特高压直流工程国产化水平具有重要意义。

2011年11月西安西电电力系统有限公司设计具有自主知识产权的特高压±800kV/5000A换流阀研制成功，在国家高压电器检测检验中心通过了全部型式试验，并于2012年1月通过了国家能源局组织的国家级鉴定，技术指标达到国际先进水平。

文中对西安西电电力系统有限公司研制的±800kV/5000A换流阀进行了介绍，重点对换流阀的性能进行了分析。

2±800kV/5000A换流阀设计参数(1)环境条件表1 阀厅内使用条件名称参数全封闭户内，微正压，带通风和空调长期运行温度范围＋10～＋50℃最高温度＋60 ℃最低温度＋5 ℃长期运行湿度50%RH最大湿度60%RH地面水平加速度0.2 g海拔高度不超过1000m(2)电气参数为了满足不同工程的不同技术要求，换流阀采用标准化设计，模块化设计是实现标准化的最好途径。

±800kV/5000A自主化换流阀性能分析马元社，李侠，刘宁，娄彦涛，张雷（西安西电电力系统有限公司，陕西省西安市 710075）摘要：文中介绍了西电电力系统公司(XDPS)自主研制的±800kV/5000A换流阀主要参数。

从换流阀的电压耐受能力、电流耐受能力和大角度运行能力详细分析了自主设计换流阀的主要性能。

在国家高压电器检测检验中心通过的型式试验验证了所设计换流阀性能可靠，满足实际工程应用。

关键词：特高压直流；换流阀；电压应力；电流应力1引言特高压直流输电具有输送距离远、输送容量大、损耗低的优势,是实现我国能源资源优化配置的重要途径之一[1]。

目前我国已经建成的特高压±800kV直流工程有云南-广东和向家坝-上海直流工程，在建的有锦屏-苏南直流工程，已经开始招标的有哈密-郑州直流工程，十二五期间我国还将有数条特高压直流工程开始建设，其社会经济效益显著。

随着我国特高压直流工程技术的不断发展以及我国社会经济发展的需要，自主研制±800kV特高压直流输电工程换流阀对于我国打破国外技术垄断，提升我国特高压直流工程国产化水平具有重要意义。

2011年11月西安西电电力系统有限公司设计具有自主知识产权的特高压±800kV/5000A换流阀研制成功，在国家高压电器检测检验中心通过了全部型式试验，并于2012年1月通过了国家能源局组织的国家级鉴定，技术指标达到国际先进水平。

文中对西安西电电力系统有限公司研制的±800kV/5000A换流阀进行了介绍，重点对换流阀的性能进行了分析。

2±800kV/5000A换流阀设计参数(1)环境条件表1 阀厅内使用条件名称参数全封闭户内，微正压，带通风和空调长期运行温度范围＋10～＋50℃最高温度＋60 ℃最低温度＋5 ℃长期运行湿度50%RH最大湿度60%RH地面水平加速度0.2 g海拔高度不超过1000m(2)电气参数为了满足不同工程的不同技术要求，换流阀采用标准化设计，模块化设计是实现标准化的最好途径。

直流输电换流变故障分析及保护改进摘要：直流输电工程中，换流变保护区内阀侧发生单相接地故障时，存在保护灵敏度低、可靠性差的问题。

高压直流输电的可靠性在一定程度上决定了区域电网的稳定性，作为直流换流站的主要设备，换流变压器的可靠运行尤为重要，换流变保护应保证换流变压器的可靠运行。

本文就直流输电换流变故障分析及保护改进展开探讨。

关键词：换流变保护；阀侧故障；可靠性引言作为高压直流输电系统控制的基本手段之一，换流变分接头控制对高压直流输电系统的调控起着非常重要的作用，为确保换流变分接头与换流阀触发角α（或逆变器的关断角γ）密切配合，使换流器在最优参数下运行，通过对换流变分接头各种不同控制策略的介绍，并结合一起分接头控制失败案例进行分析，为提高换流变运行可靠性，减少换流变分接头机械故障率，提供了运维方面的建议。

1换流变压器保护概述换流变压器（简称换流变）是直流输电系统中最重要的设备之一，主要用于交、直流电转换，实现电压变换、功率传输和隔离。

高压直流输电的可靠性一定程度上决定了区域电网的稳定性，换流变作为交、直流电网的枢纽，其作用至关重要，同时因其制造工艺复杂，价格昂贵，所以，换流变保护必须保证换流变的安全、可靠运行。

虽然，换流变与传统交流变压器相比，无论从结构，还是保护配置均存在很大不同，但是，在保护原理方面，换流变保护仍然沿用了传统交流变压器保护的保护原理和计算方法，保护主要核心原理如下：（1）差分滤波＋傅式算法的交流量采集方法：差分滤波主要用于滤除衰减直流分量；傅式算法提取交流基波分量和谐波分量，用于保护计算；（2）带制动特性的比率差动保护原理：防止区外故障保护误动作；（3）基于谐波制动的励磁涌流判据和电流互感器饱和判据：避免由于变压器充电、投切等产生的励磁涌流，以及区外故障等导致的电流互感器饱和，引起保护误动作。

然而，在实际的工程实施过程中发现：换流变阀侧发生单相接地故障时，故障电流小，保护灵敏度低，大部分工况下的阀侧单相接地故障，换流变保护无法可靠正确动作。

1换流变压器保护概述换流变压器(简称换流变)是直流输电系统中最重要的设备之一,主要用于交、直流电转换,实现电压变换、功率传输和隔离。

高压直流输电的可靠性一定程度上决定了区域电网的稳定性,换流变作为交、直流电网的枢纽,其作用至关重要,同时因其制造工艺复杂,价格昂贵,所以,换流变保护必须保证换流变的安全、可靠运行[1-4]。

文献[5]和[6]提出了完善的换流变主保护(差动保护)配置方案,换流变按保护区域设置差动保护,包括:大差保护、小差保护(Y/Y变和Y/D变小差)、引线差保护、绕组差保护(2台变压器4组绕组差),如图1所示。

图1换流变差动保护配置示意图虽然,换流变与传统交流变压器相比,无论从结构,还是保护配置均存在很大不同,但是,在保护原理方面,换流变保护仍然沿用了传统交流变压器保护的保护原理和计算方法[7-9],保护主要核心原理如下:1)差分滤波+傅式算法的交流量采集方法:差分滤波主要用于滤除衰减直流分量;傅式算法提取交流基波分量和谐波分量,用于保护计算;2)带制动特性的比率差动保护原理:防止区外故障保护误动作;3)基于谐波制动的励磁涌流判据和电流互感器饱和判据:避免由于变压器充电、投切等产生的励磁涌流,以及区外故障等导致的电流互感器饱和,引起保护误动作。

然而,在实际的工程实施过程中发现:换流变阀侧发生单相接地故障时,故障电流小,保护灵敏度低,大部分工况下的阀侧单相接地故障,换流变保护无法可靠正确动作。

文献[10]通过电力系统电磁暂态仿真程序EMTDC中的CI⁃GRE直流输电标准系统对换流变阀侧单相接地故障进行仿真分析,得出“只有整流侧换流变阀侧Y端区内发生单相金属性接地换流变差动保护才动作,其他情况下换流变差动保护均不动作”的结论;文献[11-13]也通过仿真数据验证了换流变阀侧单相接地故障保护灵敏度低的问题,但以上文献均未给出相应的解决方法。

虽然上述问题长期普遍存在,却并未引起关注,相关文献较少,主要原因是:换流变阀侧并非传统意义上的接地系统,常规交流不接地系统发生单相接地故障时,满足绝缘要求的情况下,设备允许短时间继续运行,所以继电保护专业内也普遍认可此问题的存在,但是对于直流系统来说,阀侧出现单相接地故障是直流输电换流变故障分析及保护改进郑超1,2张晓宇1,2吕航1,2孙浩晖3(1南京南瑞继保电气有限公司,江苏南京211102;2南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司),江苏南京211106;3华北水利水电大学电力学院,河南郑州450045)Fault Analysis and Protection Improvement of HVDC Converter Transformer摘要:直流输电工程中,换流变保护区内阀侧发生单相接地故障时,存在保护灵敏度低、可靠性差的问题。

特高压直流输电换流阀控制系统分析摘要：换流阀控制系统在直流输电技术应用中占有重要地位, 在送电端,换流阀控制系统为整流器,利用换流阀控制系统可以将交流电整流为直流电,输送能量; 在受电端, 换流阀控制系统为逆变器, 可以将直流电逆变为交流电,为后端交流电网提供能量。

在特定情况下,通过改变控制策略,也可以让整流器、逆变器之间角色互换。

本文对±800kV特高压直流输电换流阀控制系统控制系统进行分析。

关键词：特高压；直流输电技术；阀控系统1特高压直流输电换流阀控制系统某±800kV特高压直流输电工程,其线路总体长度约为1200km。

该工程的建设对于我国清洁事业发展、产业结构调整以及未来经济可持续发展具有重要意义。

该特高压直流输电工程采用PCSＧ8600换流阀控制系统,本文对其换流阀控制系统应用进行分析,对类似工程系统的建设具有重要参考价值。

1.1阀控系统PCS-8600换流阀控制系统主要由3部分构成：1）控制主机，即CCP,负责换流器触发控制，为每一个单阀生成CP脉冲；2）阀控单元，即VCU,产生FP脉冲并分配到每个晶闸管,同时监视每一个晶闸管工作状态，1个阀控单元主机负责2个单阀；3）晶闸管控制单元，即TCU,为每一片晶闸管生成门极脉冲GP,监视晶闸管状态并通过回报脉冲IP发送给VCU。

阀控系统VCU接收CCP发出的并行控制脉冲，实时地向CCP提供阀的运行状态。

VCU实时接收CCP下发的触发命令，编码后发送给TCU；TCU根据接收到的触发命令完成对本级晶闸管触发；VCU接收TCU返回的监视信息。

若换流阀控制系统出现异常,VCU将采取相应的报警、请求跳闸等措施；若VCU出现异常，VCU发送报警、VCUnotok等信息。

1.2阀控单元（VCU）阀控单元由3面阀控柜和1面阀控接口柜组成。

其中每面阀控柜包含2台PCS-9586阀控制单元（每台装置包含A,B系统），分别对应同一相的2个桥臂（如YYA与YDA）。

直流输电系统三种换流变压器电源控制回路对比分析摘要：换流变压器作为直流输电系统的核心设备之一，其可靠运行对于整个直流输电系统是非常重要的，而其可靠运行又取决于其冷却系统、有载调压装置和测量、保护等一系列辅助设备能否正常运行。

因此保证换流变压器辅助电源的可靠供给是一项重要任务。

本文列举并分析了直流输电系统的三种换流变压器电源控制回路，说明了工作原理并分析对比了其相同和不同之处。

关键字：直流输电换流变电源控制回路0引言南方电网超高压输电公司目前管辖着±500kv天广直流、±500kv贵广i回直流、±500kv贵广ii回直流、±800kv云广直流四条西电东送直流输电通道。

这四条直流输电系统总容量达到了1280万千瓦，约占整个南方电网西电东送总容量的50%。

其安全稳定运行对南方五省区的电力供应尤其是广东地区负荷中心的电力供应具有极其重要的意义。

在高压直流输电系统中，换流变压器有着与换流阀同样重要的地位，同为直流输电系统的核心设备。

这是由于其处在在交流电与直流电相互变换的核心位置以及在设备制造技术方面的复杂性和设备费用的昂贵等因素所决定的。

换流变压器的运行可靠性直接决定了整个直流输电系统的运行可靠性。

而换流变压器的正常运行，依赖于其冷却系统、有载调压装置和测量、保护等一系列辅助系统。

辅助系统正常工作则要依赖于外部电源，如换流变压器冷却系统的油泵、风扇和有载调压装置，这些设备均需要电源来驱动其电机工作。

仅仅是短时间丢失电源，也将导致换流变压器的油温和线温迅速上升，严重影响换流变压器的安全运行。

同时，有载调压装置也将失去电源，如恰逢换流变压器分接头调整，将导致三相换流变压器失步，使直流输电系统处于不正常运行状态。

因此换流变压器辅助系统的供电可靠性要求较高，一般为两路电源供电，并采用控制回路自动切换。

在多年生产运行实践中，各换流站不同程度出现过换流变压器失去一路或两路辅助系统电源的故障，给换流变压器的持续可靠运行带来了较大风险。

直流电压换流器在高压直流输电系统中的优化设计随着能源需求的增加和可再生能源的发展，高压直流输电系统在电力传输领域中的应用越来越广泛。

而直流电压换流器作为直流输电系统的核心设备之一，在实际应用中起着至关重要的作用。

本文将详细介绍直流电压换流器在高压直流输电系统中的优化设计。

首先，直流电压换流器的优化设计需考虑到高压直流输电系统的特点和要求。

高压直流输电系统由于其输电距离长、耗损小、稳定性好等优点，被广泛应用于大规模远距离的电力输送。

因此，在优化设计直流电压换流器时，应考虑其能够适应不同输电容量和距离的要求，以提高系统的稳定性和效率。

其次，直流电压换流器的优化设计需考虑到系统的安全性。

高压直流输电系统输送的是直流电，而直流电一旦失控可能会引发火灾、爆炸等安全事故，对系统设备和人身安全造成威胁。

因此，在优化设计直流电压换流器时，应考虑到其对系统的保护功能，如过流、过压、温度等方面的监测和保护装置的设计，以确保系统的安全运行。

第三，直流电压换流器的优化设计需考虑到系统的可靠性。

高压直流输电系统往往是在恶劣环境中运行，故障发生的概率较高。

因此，在优化设计直流电压换流器时，应考虑到其硬件和软件的可靠性，如采用可靠性高的元器件和控制系统，保证设备长期稳定运行，减少维修和更换的频率，提高系统的可靠性和可用性。

第四，直流电压换流器的优化设计需考虑到系统的经济性。

高压直流输电系统的建设和运行成本较高，因此，在优化设计直流电压换流器时，应考虑到其在成本和性能之间的平衡。

一方面，要选择成本相对较低的元器件和设备，降低系统的建设成本；另一方面，要优化系统的效率，提高输电能力和能源利用率，降低系统的运行成本。

最后，直流电压换流器的优化设计需考虑到系统的可扩展性。

高压直流输电系统是一个工程性质的系统，随着应用领域的不断扩大和技术的不断发展，系统容量和输电距离可能发生变化。

因此，在优化设计直流电压换流器时，应考虑到其扩展性，尽可能地降低系统升级和扩容的成本，以适应未来发展的需求。

直流输电系统的设计与优化引言：直流输电系统是一种用于长距离高功率输电的电力传输技术。

与传统的交流输电系统相比，直流输电系统具有更高的输电效率、更小的线路损耗以及更好的电压稳定性。

因此，在现代电力系统中，直流输电系统被广泛应用于大型电力工程和远距离电力传输。

一、直流输电系统的基本原理直流输电系统的基本原理是将交流电转换为直流电进行输送。

这一过程主要包括三个部分：换流器、输电线路和逆变器。

1. 换流器：换流器是直流输电系统的核心设备，用于将交流电转换为直流电。

换流器由一组晶闸管或可控硅组成，通过控制晶闸管的导通和关断，实现交流电到直流电的转换。

换流器的设计和优化是直流输电系统中的关键问题，它直接影响到系统的效率和稳定性。

2. 输电线路：直流输电线路相比交流输电线路具有更小的线路损耗和更好的电压稳定性。

这是因为直流电在输电过程中不会产生电感和电容的影响，减少了电能的损耗。

此外，直流输电线路还可以采用较小的导线截面积，降低了线路造价和材料消耗。

3. 逆变器：逆变器是直流输电系统的最后一环，用于将直流电转换为交流电。

逆变器通常由一组晶闸管或可控硅组成，通过控制晶闸管的导通和关断，实现直流电到交流电的转换。

逆变器的设计和优化对于提高系统的输出质量和效率至关重要。

二、直流输电系统的设计考虑因素在设计直流输电系统时，需要考虑以下几个因素：1. 输电距离：直流输电系统适用于长距离高功率输电，因此需要根据实际情况确定输电距离。

输电距离的增加会导致线路损耗的增加，而过长的输电距离可能会引起电压稳定性等问题。

2. 输电功率：直流输电系统适用于大功率输电，因此需要根据实际负荷确定输电功率。

输电功率的增加会导致系统的电流增大，从而增加线路损耗和设备成本。

3. 输电效率：直流输电系统的输电效率较高，但仍需要考虑系统的效率问题。

在设计过程中，需要优化换流器和逆变器的参数，以提高系统的效率。

4. 系统稳定性：直流输电系统的稳定性对于电力系统的可靠运行至关重要。

高效直流输电系统的研究与优化设计随着电力需求的不断增长和可再生能源的广泛应用，高效直流输电系统越来越受到重视。

本文将重点讨论高效直流输电系统的研究和优化设计。

高效直流输电系统是一种将交流电转换成直流电进行输送的电力传输系统。

相比传统的交流输电系统，高效直流输电系统具有更高的输电效率、更小的电能损耗和更好的稳定性。

因此，它在长距离、大功率的电力传输中有着广泛的应用前景。

高效直流输电系统的研究可以从多个方面展开。

首先，为了提高输电效率，需要研究并优化直流输电线路的输电容量和电压等参数。

线路参数的选择直接关系到输电效率和输电距离。

其次，需要对直流输电系统的电力转换和控制技术进行研究。

电力转换技术包括直流变换器的设计和电力滤波器的优化，这些技术对提高直流输电系统的效率和稳定性至关重要。

控制技术则涉及到直流输电系统的电流和电压的控制，在系统的动态响应和稳定性方面有重要意义。

最后，还可以通过对直流输电系统的经济性和环境影响进行研究，从而有效地进行系统设计和优化。

在进行高效直流输电系统的设计和优化时，还需考虑以下因素。

首先是系统成本。

直流输电系统的投资成本相对较高，需要研究降低系统建设和运行成本的方法。

其次是系统的可靠性和稳定性。

直流输电系统的稳定性对于系统的正常运行至关重要，需要研究并优化控制技术和保护装置，以确保系统的稳定性和可靠性。

此外，还需考虑系统对电网安全的影响。

直流输电系统的引入可能对传统的交流电网安全造成影响，需要进行安全性评估和风险管理。

总体来说，高效直流输电系统的研究和优化设计是一个复杂而全面的工程。

需要综合考虑系统的输电效率、稳定性、经济性、可靠性和安全性等多个因素。

在该领域的深入研究和创新，将在推动电力传输技术的发展和应用中发挥重要的作用。

高压直流输电系统换流变压器与换流阀设计高压直流输电系统换流变压器与换流阀设计规范1.1 换流变压器在高压直流输电系统中，换流变压器是最重要设备之一。

在整流站，用它将交流系统和直流系统隔离，通整流装置将交流电能转换为高压直流电能，再利用直流输电线路传输；在逆变站，通过逆变装置将直流电能再转换为交流电能，再通过换流变压器输送到受端交流系统；从而实现不同交流系统的联络。

1.1.1 换流变压器功能与特点换流变压器功能有：1、降低交流侧谐波电流，特别是降低了5、7次谐波电流，这是由于绕组接法为YNyn0和YNd11，提供相位差为30°的12脉波交流电压；2、作为交、直流系统的电气隔离，可削弱侵入直流系统的交流侧过电压幅值；3、限制故障电流，换流变压器的阻抗限制了阀臂短路和直流母线上短路时的故障电流，使换流阀免遭损坏；4、通过换流变压器可实现直流电压较大幅度的分档调节。

由于换流变压器的运行与换流器的换相所造成的非线性密切相关，所以换流变在漏抗、绝缘、谐波、直流偏磁、有载调压和试验等方面与普通电力变压器有不同的特点。

(1)短路阻抗为了限制当阀臂及直流母线短路时的故障电流以免损坏换流阀的晶闸管元件，换流变压器应有足够大的短路阻抗。

但短路阻抗也不能太大，否则会使运行中的无功损耗增加，需要相应增加无功补偿设备，并导致换相压降过大。

大容量换流变压器的短路阻抗百分数通常为12%~18%。

(2)绝缘换流变压器阀侧绕组同时承受交流电压和直流电压。

由两个6脉动换流器串联而形成的12脉动换流器接线中，由接地端算起的第一个6脉动换流器的换流变压器阀侧绕组直流电压垫高0. 25U d(U d为12脉动换流器的直流电压)，第二个6脉动换流器的阀侧绕组垫高0. 75Ud，因此换流变压器的阀侧绕组除承受正常交流电压产生的应力外，还要承受直流电压产生的应力。

另外，直流全压起动以及极性反转，都会造成换流变压器的绝缘结构远比普通的交流变压器复杂。

直流输电系统换流阀运行模式分析摘要：换流阀是直流输电工程的核心设备，其作用是将三相交流电压转换到直流端得到期望的直流电压和实现对功率的控制,价值约占换流站成套设备总价的22～25%。

换流的过程最终是通过晶闸管实现的，本文通过说明贵广直流换流阀的结构和元件功能，以及从触发至关断的运行过程，分析了阀在运行过程中可能存在无回检信号动作、BOD保护动作、触发脉冲丢失等情况，对生产现场分析和处理各类光纤损坏、光发射板、换流阀换相失败等故障，具有一定的指导意义。

关键词：换流阀预检模式运行模式0 引言换流阀是换流站的核心部分，是实现交流/直流转换的设备，在直流输电系统中起着至关重要的作用。

换流阀的基本组成单位为可控硅级（TL）。

可控硅级（TL）由可控硅阀片、可控硅电压监测板（TVM）、与阀片并联的RC阻尼回路以及安装在TVM板内与阀片并联的直流均压电阻组成；13个可控硅级和2个阀电抗器串联后再与一个均压电容器并联组成一个阀层（VS）；两个阀层组成一个可控硅模件；三个可控硅模件组成一个阀（valve）；四个阀串联构成一个四重阀塔（MVU）；每极阀厅内的十二脉动换流器由三个四重阀塔组成。

1 晶闸管级结构和功能介绍每个晶闸管级组成部分如下：——晶闸管；——晶闸管电压监测（TVM），阀控制系统的一部分；——用于晶闸管冷却的散热器；——和晶闸管并联的阻尼电路，由电容和电阻串联组成；另外用于直流均压的电阻，安装在TVM板上，见下图。

每个可控硅阀片均配有一块TVM板。

TVM板确保一个换流阀中所有的串联可控硅上直流电压分配的一致性，同时监视可控硅两端的电压，达到以下目的：（1) 检查可控硅的关断容量；(2) 检测可控硅是否能导通（正向电压）；(3) 检测流过可控硅电流的结束点；（4) 检测可控硅能否通过过电压保护回路中的装置导通。

TVM的原理框图如下：1. 直流均压电阻2. AC分压器3. 储能电容4. 正向门槛电压探测5. 高压探测（BOD动作）6. 负电压建立探测7. 脉冲发生器R：阻尼电阻 th:直接光控晶闸管c: 阻尼电容TVM板与阻尼回路并联，但不与阻尼回路进行分流，同时其自身也不包含任何完整的逻辑电路设备，不会受到电磁干扰。

特高压直流输电换流阀短路保护原理及特性研究发表时间：2018-09-11T15:20:17.627Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：冯育杰金石炜陈兆兴夏鹏侯宇[导读] 摘要：随着特高压直流输电(UHVDC)技术的发展，直流输电已经成为了远距离大容量输电的主要模式，直流输电已得到了越来越广泛的应用。

国网辽宁省电力有限公司检修分公司辽宁省鞍山市 114000 摘要：随着特高压直流输电(UHVDC)技术的发展，直流输电已经成为了远距离大容量输电的主要模式，直流输电已得到了越来越广泛的应用。

在大电网时代，直流输电不仅成为交流输电的一种有力补充，而且成为了电力系统中最具有重要经济和技术意义的环节之一，成为了国内电力科研工作者研究的重要方向。

换流器是高压直流输电系统中最为关键、复杂且昂贵的元件，其故障形式和机理、保护配置和原理与交流系统有着很大的不同。

关键词：特高压；直流输电；换流阀；短路保护；原理；分析 1导言特高压直流输电系统以其更远的输送距离，更大的输送功率，更大区域的非同步互联，更低的功率损耗，灵活的功率调节，更低的线路造价等优势而被越来越多的应用在电力传输领域。

特高压直流输电换流阀的本体，作为关键设备，其运行稳定性、安全性、可靠性是通过设计、制造、安装、调试的全过程质量控制才能得以实现的。

特高压直流输电换流阀的安装过程，是换流阀从图纸和零部件完成到实体阀的最后关键阶段，需要对整个安装过程中影响特高压换流阀性能的关键节点进行合理控制，才能彻底保证特高压换流阀的优良品质，实现更好的长期稳定运行。

2阀短路保护(VSCP)检测原理为了保护换流阀免受由于换流变压器压器直流侧短路造成的过应力破坏，特高压直流输电系统中均设置了阀短路保护;该保护主要通过测量换流变压器压器阀侧电流(IVY，IVD)和直流极母线电流(IDC1/2P)和中性线电流(IDC1/2N)，并计算出最大的换流变压器压器电流和最大的直流电流，正常运行时这2个值是平衡的。

提高直流换流站直流保护动作可靠性的措施分析使用高压直流这一输电模式，不仅其输送容量相对较大，而還具备损耗能量小以及能实现远距离传输等优势，因此各国都在广泛地使用。

对于我国而言，在直流输电工程高速发展的过程中，直流输送容量已经在局部地区有着较高水平，并且在我国形成了多馈入直流的输电体系。

与此同时，换流站工程也得到相应的发展，而其在跨区电网中发挥着十分重要的作用。

标签：直流换流站;直流保护动作;措施引言：在中国经济持续性发展的过程中，生活产生等诸多方面对电力需求量逐步提高，而且大容量远距离的直流输电项目也在增多，人们也越来越重视直流输电系统的可靠程度。

对于直流换流站中的直流输电系统而言，其最主要的工作是进行直流保护，其能否安全稳定地运行在一定程度上影响着直流系统的稳定性。

基于此，应有必要分析直流换流站中直流保护动作的可靠程度，在此基础上提出相应的改进建议。

一、直流换流站直流保护存在故障的原因分析第一，没有较为可靠的直流保护动作模式。

文章会以我国某一直流换电站为例对这一原因进行简要分析。

该站对直流保护使用的是切换动作模式，这一模式的运作原理是：如果处在activ状态下的子系统发出保护动作之后，首先是把处在standby状态下的子系统转变为运作状态，之后在将之前处在运作状态下的子系统转变为service状态下;要是之前处在standby状态下的子系统保护也产生动作，那么则由直流对出口进行保护。

该站于2015年7月所出现的故障就是因为极Ⅰ直流滤波器中的电容器高频次切换引发不平衡保护而造成的，其结果是使得两套控制系统均退出了运行状态，从而造成直流输电系统的极Ⅰ被闭锁[1]。

除此之外，因为控制系统和保护系统并不是相对独立的，同样也会影响到系统运行，也就是当切换直流保护时能够影响直流控制系统的常态化运行。

第二，控制与保护功能未能实现相对独立。

这一原因主要发生在投运时间较早的换流站中，这样换电站中的直流控保系统不能让二者实现完全独立，比如极控制保护系统下的第一电脑主机具有控极功能以及主导保护功能，而第二电脑主机则能对直流后备进行保护，而现下的直流工程都能实现极控制保护系统中的保护功能与极控功相分离，第一主机发挥控制作用，第二主机则是对直流进行保护。

柔直换流阀可靠性研究及提升指标分析发布时间：2023-01-15T04:32:36.544Z 来源：《当代电力文化》2022年第15期作者：赵艺婷王晔冯科史福旺[导读] 换流阀控制保护系统是直流输电控制保护系统核心设备赵艺婷王晔冯科史福旺赵艺婷身份证号：14062219950422****摘要：换流阀控制保护系统是直流输电控制保护系统核心设备，属于分层分布控制保护系统最底层一级设备。

采用分层结构，可以提高运行的可靠性，使任一环节故障所造成的影响和危害程度控制到最小，同时还能提高运行操作、维护的方便性和灵活性。

最后，阐述换流阀控制保护系统工作原理。

关键词：直流输电；换流阀；控制保护系统直流输电技术将直流输电换流站和直流输电线路的全部控制功能按等级分为若干层次而形成控制保护设备结构。

采用分层结构，可以提高运行的可靠性，使任一环节故障所造成的影响和危害程度控制到最小，同时还能提高运行操作、维护的方便性和灵活性。

特高压直流输电控制保护设备从高层次等级至低层次等级分别为：系统控制保护级、双极控制保护级、极控制保护级、换流器控制保护级、单独控制保护级或换流阀控制保护级。

换流阀控制保护系统属于最底层一级设备，实现换流阀触发、监测和保护功能，为直流输电控制保护系统的核心设备，控制保护对象为换流阀。

一、换流阀控制保护系统的工作原理换流阀控制保护系统由阀基电子设备（VBE）、晶闸管触发监测单元（TTM）、漏水检测器和避雷器动作指示器组成，其中VBE处于地电位，TTM、漏水检测器和避雷器动作指示器处于高电位。

上层控制保护系统有换流器控制保护设备（CCP）、数据采集与监控系统（SCADA）和全球定位系统（GPS），VBE和CCP采用光纤传输各种控制信号，提高抗干扰能力；VBE和SCADA系统通过总线通信传输事件信息；GPS将时钟信号传输给VBE。

VBE和高电位设备采用光纤传输，提高抗干扰能力和保证绝缘强度。

二、阀基电子设备VBE主要由CCP信号处理模块、SCADA系统通信模块、自检和保护模块、换流阀触发监测保护模块等组成。

新型直流换流阀控制系统关键技术、装备研制及应用直流换流阀是一种用于控制交流电源直流输送的设备，广泛应用于交流电输电线路的换流站。

新型直流换流阀控制系统的研制和应用涉及多个关键技术和装备的开发与创新。

1. 直流换流阀装置技术：新型直流换流阀采用集成化、模块化和小型化设计，通过优化换流电路的结构和参数设计，降低了设备的体积和重量，使得设备在安装和维护上更加便捷高效。

2. 控制系统技术：直流换流阀控制系统的关键是实现直流电流的精确控制和实时监测。

采用微处理器技术、数字信号处理技术和数字通信技术，实现了对直流换流阀各组成部分参数的监测、调整和控制。

3. 数字控制技术：新型直流换流阀控制系统采用数字控制技术，通过数字化的控制信号和算法，实时调整直流换流阀的工作状态和运行模式，提高了系统的稳定性和可靠性。

4. 多级换流技术：多级换流技术是新型直流换流阀控制系统的重要组成部分。

采用多级换流技术可以使得系统能够对不同规模和容量的直流电流进行调节和控制，增加了灵活性和可调性。

5. 电磁兼容技术：在直流换流阀的控制系统中，需要考虑电磁兼容性问题。

通过优化设计和电磁屏蔽措施，降低了电磁干扰对直流换流阀控制系统的影响，提高了系统的稳定性和可靠性。

6. 智能化控制技术：新型直流换流阀控制系统采用智能化控制技术，通过增加传感器和监控设备，可以实时监测和记录直流换流阀的工作状态和运行数据，提供数据分析和故障诊断功能，为系统的运行管理和维护提供支持。

新型直流换流阀控制系统的应用还涉及到多个领域，如电力系统、电力互联以及可再生能源领域。

在电力系统中，直流换流阀可以实现直流电流的输送和控制，提高输电线路的稳定性和可靠性。

在电力互联中，直流换流阀可以实现不同电网之间的电能互联和交换，提高电网之间的互联性和可调性。

在可再生能源领域，直流换流阀可以实现可再生能源的接入和输送，提高电网的可再生能源利用率。

总之，新型直流换流阀控制系统的关键技术、装备研制和应用，通过对直流换流阀装置技术、控制系统技术、数字控制技术、多级换流技术、电磁兼容技术和智能化控制技术的创新和应用，实现了对直流电流的精确控制和实时监测，提高了系统的稳定性、可靠性和可调性，在电力系统、电力互联和可再生能源领域发挥了重要作用。

800kv特高压直流输电换流阀关键技术及应用800kV特高压直流输电换流阀关键技术及应用包括以下几个方面：
1. 特高频PD信号传感技术：这种技术能够创新地实现特高频传感器展频的附加阻抗匹配网络、多层屏蔽谐振、非中心点馈电以及复合结构等关键技术。

这种技术在强电磁环境下可以采集微弱的PD信号，具有超宽频带特性，检测频带范围非常广，中心频率在500MHz至1GHz内可选，并可调节多频谐振点的相对位置以形成抑制窄带干扰频段的阻带。

2. 电磁兼容技术：这种技术主要应用于控制和消除电磁干扰，确保换流阀在复杂的电磁环境中稳定运行。

电磁兼容技术包括控制换流阀的电磁辐射、传导和敏感度，以及抑制电网过电压和雷电冲击等。

3. 阀冷却技术：这种技术主要应用于确保换流阀在高温环境下长期稳定运行。

阀冷却技术包括采用液冷和风冷等多种方式，对换流阀进行散热和降温，同时考虑环保和节能的要求。

4. 监控与保护技术：这种技术主要应用于实时监测换流阀的运行状态，预防潜在的故障。

监控与保护技术包括采用传感器、信号处理和模式识别等技术，对换流阀的电气和机械性能进行实时监测和预警，以及在必要时采取保护措施。

总之，800kV特高压直流输电换流阀关键技术及应用是多学科交叉的领域，涉及电气工程、机械工程、电子工程等多个学科。

这些技术的应用可以提高特高压直流输电的稳定性和可靠性，降低运行成本和维护成本，为电力行业的发展做出贡献。