《柔性直流输电术语gbt+40865-2021》详细解读

《柔性直流输电术语gb/t40865-2021》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3一般性术语4拓扑结构及接线方式5电压源换流器的状态6换流站主要一次设备contents目录7电压源换流器的拓扑与组成8直流断路器的拓扑与组成9柔性直流输电控制系统10柔性直流输电保护系统参考文献索引011范围本标准详细定义了柔性直流输电领域的相关术语，包括但不限于柔性直流输电系统、换流器、直流电容器、控制保护系统等，为行业内的交流和合作提供了统一的语言规范。术语和定义规定了柔性直流输电系统中各关键设备的额定值和特性参数，如电压、电流、功率等，确保了系统的稳定运行和安全性。额定值和特性本标准规定的内容本标准适用的领域电力系统柔性直流输电技术作为电力系统中的一种重要传输方式，本标准为其提供了技术规范和指导。新能源接入随着新能源的大规模接入，柔性直流输电技术在解决新能源并网问题中发挥着重要作用，本标准适用于新能源接入的柔性直流输电系统。电网互联柔性直流输电技术可实现不同电网之间的异步互联，提高电网的稳定性和经济性，本标准也适用于此领域。022规范性引用文件无规范性引用文件：本标准并未列出规范性引用文件。这意味着该标准的内容是独立的，不依赖于其他外部文档或标准来定义或解释其中的术语和概念。这种做法有助于确保标准的独立性和自洽性，避免产生因引用其他标准而导致的潜在冲突或歧义。虽然本部分标题为“规范性引用文件”，但实际上，GB/T40865-2021《柔性直流输电术语》并未列出任何规范性引用文件。这可能是因为该标准主要关注的是术语的定义和解释，而这些定义和解释是独立且自洽的，不需要依赖其他标准或文档。这种做法有助于提高标准的可读性和易用性，同时也有助于减少因引用其他标准而产生的复杂性。需要注意的是，虽然本标准没有规范性引用文件，但在实际应用中，可能会与其他相关标准或规范产生关联。例如，在设计、建造或运营柔性直流输电系统时，可能需要参考其他关于电力系统、电气设备、安全规范等方面的标准或规范。因此，在使用本标准时，应结合实际需求和上下文环境进行综合考虑。2规范性引用文件033一般性术语柔性直流输电定义基于电压源型换流器的高压直流输电技术，采用可关断电力电子器件（如IGBT）组成电压源型换流器，实现直流电能的灵活控制和传输。柔性直流输电特点能够独立快速地控制有功和无功功率，实现四象限运行；不需要交流侧提供换相电压，可向无源网络供电；换流站间无需通讯，易于实现多端直流输电等。柔性直流输电以输出电压为控制目标，通过控制开关器件的通断，将直流电压变换成交流电压，或者将交流电压变换成直流电压的电力电子装置。电压源型换流器定义两电平换流器、三电平换流器、模块化多电平换流器等。不同类型的换流器具有不同的拓扑结构和控制策略，适用于不同的应用场景。电压源型换流器类型电压源型换流器直流电网直流电网优势具有损耗小、节能环保、供电质量高等优点；同时，直流电网便于新能源的接入和消纳，有利于实现能源的优化配置和互补互济。直流电网定义由多个直流输电系统互联组成的网络，可实现多电源供电、多落点受电，提高供电可靠性和灵活性。直流断路器定义用于直流电网中，能够在毫秒级时间内切断直流电流的开关设备，保证直流电网的安全稳定运行。直流断路器技术难点由于直流电流没有过零点，因此直流断路器的设计和制造具有较大难度。目前，国内外已经研制出多种类型的直流断路器，如机械式直流断路器、固态直流断路器和混合式直流断路器等。直流断路器044拓扑结构及接线方式模块化多电平拓扑由多个子模块串联而成，每个子模块可以独立控制，能够实现更高的电压等级和更灵活的控制方式。两电平拓扑由两个电力电子开关器件串联组成，通过控制开关器件的通断来实现直流输电。三电平拓扑在三电平拓扑中，每个桥臂由四个电力电子开关器件组成，可以输出三种电平，从而减小输出电压的谐波含量。4.1拓扑结构单极接线方式有两根导线分别连接两个换流站的正负极，具有较高的可靠性和灵活性，但需要更多的投资和运行成本。双极接线方式背靠背接线方式两个换流站之间通过直流电缆直接相连，没有交流环节，适用于海上风电等场合，能够减小系统的损耗和成本。只有一根导线连接两个换流站，另一根导线则利用大地或海水等自然导体。这种接线方式简单、经济，但存在对通信系统的干扰问题。4.2接线方式055电压源换流器的状态正常运行状态电压源换流器在额定参数范围内，且无任何异常情况下的运行状态。此时，换流器能够实现正常的换流功能，保证直流系统的稳定运行。降额运行状态5.1运行状态当电压源换流器某些参数超出额定范围，但仍能在一定条件下安全运行时，换流器将进入降额运行状态。此时，换流器的输出功率将受到限制，以确保设备的安全。0102VS在计划内的检修、维护或系统需要时，电压源换流器被正常关闭所处的状态。此时，换流器内部的所有可关断器件均处于关断状态，直流侧储能元件已放电至安全水平。紧急停止状态在出现危及设备或系统安全的紧急情况时，电压源换流器被立即关闭所处的状态。此时，换流器将采取紧急保护措施，以确保设备和系统的安全。正常停止状态5.2停止状态当电压源换流器出现不影响主要功能的轻微故障时，如某些传感器故障或辅助设备失效等，换流器将进入轻微故障状态。此时，换流器仍能在一定程度上继续运行，但需要及时处理故障以避免情况恶化。轻微故障状态当电压源换流器出现严重影响其主要功能的故障时，如主电路器件损坏或控制系统崩溃等，换流器将进入严重故障状态。此时，换流器将无法继续正常运行，需要立即采取措施进行修复或更换设备。严重故障状态5.3故障状态066换流站主要一次设备电压源型换流器（VSC），包括两电平、三电平及模块化多电平换流器（MMC）等。换流器类型6.1换流器实现交流电和直流电之间的转换，控制直流输电系统的启动、停止和功率调节。换流器功能根据系统需求和容量，配置相应的换流器单元和冗余单元，提高系统可靠性。换流器配置直流场设备功能实现直流电能的传输、分配、控制和保护，确保直流输电系统的稳定运行。直流场设备配置根据直流输电系统的电压等级、容量和运行方式，合理配置直流场设备，满足系统安全和经济性要求。直流场设备组成包括平波电抗器、直流滤波器、直流隔离开关、直流接地开关、直流电压互感器、直流电流互感器等。6.2直流场设备交流场设备组成包括交流滤波器、交流变压器、交流断路器、交流隔离开关、交流电压互感器、交流电流互感器等。交流场设备功能交流场设备配置6.3交流场设备实现交流电能的传输、变换、控制和保护，与换流器共同维持直流输电系统的稳定运行。根据交流系统的电压等级、容量和运行方式，合理配置交流场设备，确保与直流输电系统的协调配合。01控制保护系统组成包括控制系统、保护系统和通信系统，实现换流站设备的监测、控制、保护和通信功能。6.4控制保护系统02控制保护系统功能确保换流站设备在各种运行工况下的安全稳定运行，提高直流输电系统的可靠性和经济性。03控制保护系统配置根据换流站设备的类型和数量，合理配置控制保护系统，满足系统实时监控和远程控制的需求。077电压源换流器的拓扑与组成电压源换流器的基本拓扑结构01由六个开关器件组成的三相全桥电路，通过控制开关器件的通断来实现直流和交流之间的转换。相较于两电平拓扑，三电平拓扑在每个桥臂上增加了两个开关器件和一个中点钳位电路，从而实现了更多的电平输出，减小了输出电压的谐波含量。通过增加更多的开关器件和电平数，可以进一步减小输出电压的谐波，提高电能质量。多电平拓扑结构复杂，但具有更高的灵活性和效率。0203两电平拓扑三电平拓扑多电平拓扑开关器件是电压源换流器的核心部分，负责控制电流的通断。常用的开关器件有IGBT、MOSFET等。控制器负责根据系统需求和控制策略，生成开关器件的控制信号，以实现直流和交流之间的转换。滤波器用于滤除开关器件动作产生的高频谐波，保证输出电压和电流的质量。变压器在需要的情况下，用于实现电压的变换和隔离，以满足不同电压等级的需求。冷却系统由于开关器件在工作过程中会产生大量的热量，因此需要配备有效的冷却系统以保证设备的正常运行。电压源换流器的主要组成部分0102030405088直流断路器的拓扑与组成结合机械式开关与固态开关，实现快速分断与低损耗。混合式直流断路器采用全固态开关器件，具备更快的分断速度与更高的可靠性。纯固态直流断路器利用电弧电压实现电流转移，适用于高电压等级。自然换流型直流断路器8.1直流断路器拓扑0102038.2直流断路器组成部件主开关负责正常电流通断及故障电流分断，是直流断路器的核心部件。转移支路在故障时提供电流转移路径，确保主开关可靠分断。能量吸收装置吸收分断过程中产生的能量，保护设备免受损坏。控制与保护系统实现直流断路器的状态监测、故障诊断及自动控制功能。直流断路器允许长期通过的最大电流。额定电流从接收到分断指令到电流完全分断所需的时间。分断时间01020304直流断路器正常工作时的最高电压。额定电压直流断路器在规定条件下能够分断的最大短路电流。分断能力8.3直流断路器性能参数用于保护直流线路及设备，提高系统运行的可靠性与稳定性。柔性直流输电系统在风力发电、光伏发电等新能源并网场合，实现故障快速隔离与恢复。新能源并网提升城市电网的供电能力与电能质量，满足日益增长的用电需求。城市电网增容改造8.4直流断路器应用场合099柔性直流输电控制系统柔性直流输电控制系统通常采用分层控制结构，包括系统级控制、换流站级控制和阀组级控制。分层控制结构各层级之间通过高速通信网络进行数据传输和指令下发，确保控制系统的实时性和准确性。高速通信网络控制系统架构维持直流系统的稳定运行，防止过电压和过电流等异常情况的发生。直流电压和电流控制控制柔性直流输电系统的启动和停机过程，确保系统的平稳过渡。启动与停机控制通过调节换流器的触发角或调制比，实现对有功功率和无功功率的精确控制。有功功率和无功功率控制控制策略与功能通过采集和分析各种传感器数据，及时发现并定位故障点，为故障处理提供依据。故障检测与定位在故障发生时，迅速隔离故障区域，并采取措施恢复非故障区域的正常运行。故障隔离与恢复采用冗余设计和容错技术提高控制系统的可靠性，确保在部分设备故障时系统仍能正常运行。冗余设计与容错技术保护与故障处理1010柔性直流输电保护系统10.1保护系统配置主保护配置针对柔性直流输电系统的特点，配置快速、可靠的主保护，包括直流线路保护、换流器保护等。后备保护配置在主保护失效时，启动后备保护以确保系统的安全稳定运行，包括过电流保护、过电压保护等。保护协调配合确保主保护与后备保护之间的协调配合，避免保护误动或拒动。差动保护原理利用被保护设备两端电流的差值构成差动保护，以区分区内和区外故障。方向保护原理根据故障电流的方向判断故障位置，实现故障的快速定位和隔离。波形识别技术通过对故障电流的波形进行识别和分析，准确判断故障类型和位置。03020110.2保护原理与技术可靠性要求保护装置应具有高可靠性，确保在故障发生时能够正确动作。10.3保护装置性能要求01灵敏度要求保护装置应具有足够的灵敏度，能够准确检测并响应各种故障。02速动性要求保护装置应快速动作，以减小故障对系统的影响。03选择性要求保护装置应能够准确区分故障区域，避免扩大停电范围。04对保护装置进行详细的测试，包括功能测试、性能测试、可靠性测试等。装置测试对整个保护系统进行联调测试，验证各保护装置之间的协调配合关系。系统联调在实际运行环境中对保护系统进行验证，确保其满足实际运行需求。现场验证10.4保护系统测试与验证11参考文献柔性直流输电用电力电子器件技术规范中华人民共和国国家标准，为柔性直流输电技术的实施提供了电力电子器件方面的详细规范。各类专业期刊和研究论文深入探讨了柔性直流输电技术的理论基础、应用领域及未来发展趋势。相关的技术论坛和讨论组为专业人士提供了交流和讨论的平台，有助于了解柔性直流输电技术的最新动态和实际问题。参考文献12索引术语和定义基于电压源型换流器的高压直流输电技术，可独立控制有功功率和无功功率，具有灵活的运行方式和良好的调节性能。柔性直流输电在柔性直流输电系统中，实现交流电和直流电相互转换的设备，通常由多个电力电子器件组成。柔性直流输电系统中，与交流系统直接相连的部分，包括交流滤波器、变压器、断