输变电装备关键技术与应用丛书 换流阀及控制保护

　　目录
　　总序
　　前言
　　上篇 晶闸管换流阀
　　第1 章 直流输电换流阀概述 2
　　1.1 换流器原理及其拓扑 2
　　1.1.1 6 脉动整流器的工作原理及其拓扑 2
　　1.1.2 6 脉动逆变器的工作原理及其拓扑 6
　　1.1.3 12 脉动换流器的工作原理 8
　　1.2 换流阀的技术发展 9
　　1.2.1 国外换流阀的技术发展 10
　　1.2.2 国内换流阀的技术发展 11
　　1.3 换流阀的技术性能要求及特点 12
　　1.3.1 元器件的技术性能要求 12
　　1.3.2 电气性能要求 13
　　1.3.3 机械性能要求 14
　　1.3.4 阀电子电路性能要求 15
　　1.3.5 阀控设备性能要求 15
　　1.3.6 阀避雷器的性能及特点 17
　　参考文献 17
　　第2 章 换流阀的组成及主要设备 19
　　2.1 换流阀的主要类型 19
　　2.1.1 电控换流阀 19
　　2.1.2 光控换流阀 22
　　2.2 换流阀关键元器件 24
　　2.2.1 晶闸管 24
　　2.2.2 阻尼回路、均压回路元件 30
　　2.2.3 饱和电抗器 34
　　2.2.4 阀避雷器 36
　　参考文献 39
　　第3 章 换流阀关键技术 40
　　3.1 换流阀主回路设计 40
　　3.1.1 系统输入参数 40
　　3.1.2 单阀串联晶闸管数量确定 41
　　3.2 换流阀绝缘设计 42
　　3.2.1 换流阀内绝缘设计 42
　　3.2.2 换流阀外绝缘设计 44
　　3.3 换流阀电流应力及热应力分析 45
　　3.3.1 换流阀电流应力分析 45
　　3.3.2 换流阀大角度运行能力 47
　　3.3.3 换流阀损耗 48
　　3.3.4 关键元器件热应力分析 51
　　3.3.5 换流阀冷却参数设计 51
　　3.4 换流阀结构设计 52
　　3.4.1 阀塔结构设计 52
　　3.4.2 阀组件结构设计 54
　　3.4.3 换流阀水路设计 55
　　3.4.4 换流阀抗震设计 58
　　3.5 换流阀防火设计 61
　　3.5.1 换流阀电气防火选型 61
　　3.5.2 换流阀结构防火措施 61
　　3.6 换流阀电气仿真技术 64
　　3.6.1 换流阀电路仿真 64
　　3.6.2 换流阀电场仿真 65
　　参考文献 67
　　第4 章 换流阀控制系统 68
　　4.1 阀控系统 69
　　4.1.1 阀控系统触发 69
　　4.1.2 阀控设备监视 69
　　4.1.3 阀控系统接口 70
　　4.2 阀控触发监视原理 71
　　4.2.1 电控晶闸管级触发监视 71
　　4.2.2 光控晶闸管级触发监视 85
　　4.3 与换流阀光通信回路 91
　　4.3.1 光纤系统 91
　　4.3.2 光触发分配器 92
　　参考文献 94
　　第5 章 换流阀试验技术 96
　　5.1 型式试验 96
　　5.1.1 型式试验的一般要求 96
　　5.1.2 大气修正 97
　　5.1.3 型式试验的标准 97
　　5.1.4 绝缘试验 98
　　5.1.5 运行试验 112
　　5.2 例行试验 119
　　5.2.1 试验目的 119
　　5.2.2 试验要求 119
　　5.2.3 试验项目 120
　　5.3 现场试验 122
　　5.3.1 阀本体试验 122
　　5.3.2 分系统试验 124
　　5.3.3 系统试验 126
　　参考文献 128
　　第6 章 换流阀冷却系统 130
　　6.1 阀冷系统工作原理 130
　　6.2 阀冷系统设备组成 132
　　6.2.1 内冷主机 132
　　6.2.2 内冷辅机 135
　　6.2.3 空气冷却器 136
　　6.2.4 闭式冷却塔及喷淋回路 137
　　6.2.5 喷淋水水处理回路 140
　　6.2.6 管路及阀门 140
　　6.2.7 传感器 141
　　6.3 阀冷控制与保护系统 141
　　6.3.1 阀冷控制与保护系统结构 141
　　6.3.2 阀冷控制系统 142
　　6.3.3 阀冷保护系统 145
　　6.3.4 与直流控制保护系统接口 146
　　6.4 阀冷系统试验 147
　　参考文献 147
　　第7 章 换流阀维护技术 149
　　7.1 换流阀检修维护 149
　　7.2 阀控系统检修维护 157
　　7.3 换流阀故障处理 159
　　7.3.1 换流阀漏水事故处理 159
　　7.3.2 换流阀放电事故处理 159
　　7.3.3 换流阀着火事故处理 159
　　参考文献 159
　　第8 章 换流阀工程应用案例 161
　　8.1 国内直流输电换流阀工程统计 161
　　8.2 典型直流工程案例 162
　　8.2.1 云南—广东±800kV 特高压直流输电示范工程 162
　　8.2.2 向家坝—上海±800kV 特高压直流输电示范工程 164
　　8.2.3 锦屏—苏南±800kV 特高压直流输电工程 165
　　8.2.4 哈密南—郑州±800kV 特高压直流输电工程 166
　　8.2.5 锡盟—泰州±800kV 特高压直流输电工程 168
　　8.2.6 昌吉—古泉±1100kV 特高压直流输电工程 169
　　下篇 直流控制保护系统
　　第9 章 直流输电控制保护概述 172
　　9.1 直流输电技术发展现状 172
　　9.2 直流输电系统基本控制策略 173
　　9.3 直流输电控制保护系统作用 173
　　9.4 直流输电控制保护系统组成 174
　　9.5 直流输电控制保护系统配置原则 174
　　参考文献 175
　　第10 章 控制系统分层结构及保护系统分区 177
　　10.1 换流站控制保护系统设备分层结构 177
　　10.1.1 运行人员控制层设备 177
　　10.1.2 控制保护层设备 177
　　10.1.3 现场层设备 177
　　10.2 控制系统功能分层结构 180
　　10.2.1 双极控制层 182
　　10.2.2 极控制层 184
　　10.2.3 阀组控制层 188
　　10.3 保护系统分区 192
　　参考文献 194
　　第11 章 直流输电控制保护系统设备 196
　　11.1 控制系统 196
　　11.1.1 极控制系统 196
　　11.1.2 换流器控制系统 208
　　11.1.3 直流站控系统 228
　　11.1.4 交流站控系统 238
　　11.1.5 站用电控制系统 242
　　11.2 保护系统 244
　　11.2.1 极保护 244
　　11.2.2 换流器保护 255
　　11.2.3 换流变压器保护 260
　　11.2.4 交流滤波器保护 264
　　11.2.5 直流滤波器保护 267
　　11.3 运行人员控制系统 269
　　11.3.1 局域网 270
　　11.3.2 SCADA 系统 270
　　11.3.3 远动系统 270
　　11.3.4 就地控制系统 271
　　11.3.5 远程诊断系统 271
　　11.4 接地极线路监视系统 272
　　11.4.1 阻抗法接地极监视系统 273
　　11.4.2 时域脉冲反射法接地极监视系统 274
　　11.5 谐波监视系统 276
　　11.5.1 谐波监视系统功能 276
　　11.5.2 谐波监视系统应用场景 276
　　11.6 对时系统 276
　　11.6.1 对时系统基本功能 276
　　11.6.2 对时系统配置原则 277
　　11.7 实时仿真系统 278
　　11.7.1 试验系统组成 278
　　11.7.2 仿真系统配置方案 278
　　11.7.3 仿真系统结构 278
　　参考文献 280
　　第12 章 直流输电控制保护系统通信 282
　　12.1 现场控制总线 282
　　12.1.1 ProfiBus 现场总线 282
　　12.1.2 LAN 现场总线 284
　　12.2 快速控制总线 285
　　12.2.1 IFC 总线 285
　　12.2.2 LAN 网高速总线 286
　　12.3 测量总线TDM 286
　　12.3.1 特高压测量采集回路 287
　　12.3.2 TDM 总线结构 288
　　12.4 LAN 网 289
　　12.4.1 站级LAN 网 289
　　12.4.2 站间LAN 网 289
　　参考文献 291
　　第13 章 直流输电控制保护系统关键技术 293
　　13.1 冗余控制保护技术 293
　　13.1.1 直流控制系统冗余技术 293
　　13.1.2 直流保护系统冗余技术 294
　　13.1.3 交流保护系统冗余技术 294
　　13.2 可视化编程技术 296
　　13.2.1 ViGET 图形化编程工具 296
　　13.2.2 ACCEL 图形化编程工具 298
　　13.3 可视化调试技术 300
　　13.4 内置故障录波技术 301
　　13.5 特高压直流离散数字仿真技术 301
　　参考文献 307
　　第14 章 直流输变电设备的典型故障分析案例 309
　　14.1 直流控制保护设备故障诊断 309
　　14.2 直流输变电设备故障分析 310
　　14.2.1 MRTB 开关保护动作分析 310
　　14.2.2 换流器差动保护误动分析 311
　　14.2.3 交流滤波器不平衡保护跳闸分析 314
　　14.2.4 交流滤波器不平衡光TA 电子机箱数据无效告警分析 315
　　参考文献 317
　　缩略语及程序指令说明 319
　　索引 322

　　主编姚为正，许继集团有限公司教授级高级工程师。主持参与重大科研项目46项，含8项；主持研制了国内首个自主化±500kV光控/电控换流阀、世界首个±800kV/±1100kV特高压直流换流阀、阀控及阀冷系统、±500kV柔性直流换流阀及阀控设备、世界首个工程化±200kV高压直流断路器等直流产品，成功应用于我国所有特高压直流工程和舟山柔直工程；主持研制了世界首台5000A和6250A换流阀组件、世界电压±1100kV/5000A特高压换流阀，引领了世界特高压直流及柔性直流换流阀技术；主持研制了百兆乏级STATCOM 装置、风电并网变流器、光伏发电并网逆变器等产品。先后获得国家科学技术进步二等奖2项；省部级科技进步奖21项，市级科技进步奖7项；先后荣获"河南省十大科技领军人物"、"河南省学术技术带头人"、"国家电网公司科技领军人才"、"许昌市科学技术成就奖"等荣誉；发表论文50余篇，主编教材2部，制定标准4项，获专利83项，其中发明专利58项。

　　本书对输变电系统中的晶闸管换流阀及直流输电控制系统的设备、关键技术与应用进行了系统介绍，阐述了晶闸管换流阀及直流输电控制系统结构，详细说明了晶闸管换流阀的设备构成、控制系统、冷却系统、试验技术、维护技术及其他关键技术，以及直流输电控制系统的分层结构、保护系统分区、设备、通信及其他关键技术。本书系统介绍了晶闸管换流阀关键元器件、主回路设计、绝缘设计、电流应力及热应力分析、结构设计、防火设计、仿真技术、触发监视、光通信回路、型式试验、例行试验、现场试验及直流输电换流站系统、控制系统、保护系统、运行人员控制系统、接地极线路监视系统、对时系统、实时仿真系统、通信系统、保护系统的分层结构及关键技术，并给出了具体的工程应用案例。本书作者均来自晶闸管换流阀及直流输电控制系统研究、开发、试验及应用的*线，有着较高的学术与专业水平，本书总结了作者近年来的研究成果。
　　本书共 14 章，分上、下两篇。上篇晶闸管换流阀，包括直流输电换流阀概述、换流阀的组成及主要设备、换流阀关键技术、换流阀控制系统、换流阀试验技术、换流阀冷却系统、换流阀维护技术、换流阀工程应用案例；下篇直流控制保护系统，包括直流输电控制保护概述、控制系统分层结构及保护系统分区、直流输电控制保护系统设备、直流输电控制保护系统通信、直流输电控制保护系统关键技术、直流输变电设备的典型故障分析案例。
　　本书适用于从事晶闸管换流阀及直流输电控制系统研究、设计、使用的技术人员及高等学校电力专业师生，也可供从事电力系统一次、二次专业系统、基建、调度、运维、检修技术人员和设备研发人员参考。