[發明專利]直流換相失敗根據面積數值設置增加熄弧角數值的方法

在審

• 申請號: 201410801164.4
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN105162154A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 丁曉兵;吳林平;劉之堯;王俊生;余江;王永平;朱韜析;楊建明
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及直流輸電換相失敗根據面積數值設置增加熄弧角數值的方法。尤其是涉及基于晶閘管單控器件的高壓/特高壓直流輸電，不包括基于IGBT／IGCT等全控器件的高壓直流輸電。

背景技術

目前國內運行著眾多高壓直流輸電工程，絕大部分是基于晶閘管單控器件的高壓直流輸電工程。系統結構如圖1所示。通常由換流站、直流線路組成；換流站通常分整流站、逆變站；每個換流站由交流電網、換流變壓器、換流器等組成；換流器由多個換流閥組成，最典型的是12個換流閥（稱為12脈動）；交流電網配有交流電網電壓測點，可測量交流電網電壓。高壓直流輸電通過控制換流變壓器分接頭和換流閥的觸發脈沖，從而控制直流側電壓；分別控制整流站和逆變站的直流側電壓差，可以調節直流電流；從而達到輸電的目的。

逆變站交流電網擾動或故障將造成晶閘管換流器換相失敗，這是基于晶閘管單控器件直流輸電工程的固有現象。連續的換相失敗不僅影響電能的正常輸送，而且給整個交流電網的穩定帶來非常不利的影響。

避免連續的換相失敗是電力運營單位、電力專家和學者的共同課題。

這個技術領域有兩個基本技術：檢測是否發生換相失敗技術和避免連續換相失敗技術。

1、檢測是否發生換相失敗技術有很多，比如：交流系統電壓低、直流電流大于換流變壓器閥側電流、熄弧角低、面積法，等。

其中，面積法分交流電網電壓面積法和換相電流面積法。

交流電網電壓面積法使用的最準確電壓量是加在換流閥上的電壓（閥側電壓），但實際使用的是交流電網電壓（線電壓）。因為通過交流電網電壓可以準確得到閥側電壓，所以實際使用交流電網電壓并不影響交流電網電壓面積法的可行性。

圖2顯示的是兩相換相過程，以及交流電網電壓面積。Uab交流電網線電壓，α為觸發角，μ為疊弧角，γ為熄弧角。

面積法使用的換相面積可以是：疊弧區面積，熄弧區面積，或疊弧區面積+熄弧區面積。

交流電網電壓面積法檢測是否發生換相失敗的原理是，換相面積小于一定值，則認為發生換相失敗。

專利“基于換相電流時間面積指標的換相失敗檢測方法”（專利號CN102353874A）：根據換相電流時間面積的大小提出相應的判據，判斷換流站逆變側是否發生換相失敗。

2、避免連續換相失敗技術有：增加熄弧角、降低直流功率、使用低壓限流功能（VDCL）等。

其中，增加熄弧角是最常見的處理發生換相失敗后的技術。通常，增加的熄弧角角度數值為一固定值（如，5度）。研究表明，對交流電網故障程度更為嚴重的情況，增加的熄弧角選擇更大的數值（如，15度），將更有利于避免后續的連續換相失敗。同時，如果固定選擇更大的增加的熄弧角角度，則當輕微交流電網故障引起換相失敗后，由于增加熄弧角選擇更大的角度這一控制操作，對直流輸電將產生更大的擾動。

綜上所述，需要解決的問題是，能否根據交流電網故障程度的不同，選擇增加的熄弧角角度數值也不同；從而達到增加熄弧角這一控制操作既更有效地避免嚴重故障程度下的連續換相失敗，又避免輕微故障程度下對直流輸電帶來大的擾動。

發明內容

本發明的目的是提供一種直流換相失敗根據面積數值設置增加熄弧角數值的方法。本發明通過交流電網電壓面積數值確定交流電網故障程度，根據面積數值設置增加熄弧角數值，達到檢測到換相失敗后的增加熄弧角控制操作既更有效地避免嚴重故障程度下的連續換相失敗，又避免輕微故障程度下對直流輸電帶來大的擾動。

本發明的技術方案是：本發明直流換相失敗根據面積數值設置增加熄弧角數值的方法，在直流輸電系統中，計算交流電網電壓換相面積數值，當發生換相失敗時，根據這個換相面積數值，設置增加熄弧角控制操作所需要增加的熄弧角角度數值。

所述交流電網電壓換相面積是：疊弧區面積，熄弧區面積，或疊弧區面積+熄弧區面積。

所述設置增加熄弧角角度數值的方法采用線性法，Angle=k*Aero+b，這里，Angle為增加熄弧角角度，Aero為交流電網電壓換相面積，k、b為常數，且k為負數。

所述設置增加熄弧角角度數值的方法采用限幅線性法，Angle=k*Aero+b，且當Angle大于等于LimHigh時，Angle=LimHigh；當Angle小于等于LimLow時，Angle=LimLow；這里，LimHigh為角度高限值、LimLow為角度低限值，且LimHigh>LimLow。

所述設置增加熄弧角角度數值的方法采用階梯法，Aero不同區間值時，Angle等于不同的數值。