[發明專利]一種抑制直流輸電系統換相失敗的并聯補償系統及方法

在審

• 申請號: 201610060320.5
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105552927A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 王軒;李鵬;魏宏;史英;王宇紅;王廣柱;歐朱建;潘愛強
• 申請（專利權）人: 中電普瑞科技有限公司;南京南瑞集團公司;國網上海市電力公司;國家電網公司;山東大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及電力系統高壓直流輸電領域，具體涉及一種抑制直流輸電系統換相失敗 的并聯補償系統及方法。

背景技術

基于晶閘管的電網換相高壓直流輸電(Line-Commutated-ConverterHighVoltage DirectCurrent，LCC-HVDC)系統具有輸電容量大、線路造價低、非同步聯網能力強， 在遠距離大容量輸電及大區域聯網等方面具有很大優勢并在我國電力系統應用廣泛。

換相失敗是LCC-HVDC系統最常見的故障之一。導致換相失敗故障的原因有很多， 但當晶閘管及其觸發系統均正常工作時，發生換相失敗的主要原因是當受端電網發生故 障時引起的電網電壓跌落或波動。

公開號為CN103337870A的中國專利公開的《一種高壓直流輸電換相失敗的防御方 法》通過其換相失敗防御系統輸出矩形波指令給控制保護系統，在控制保護系統的觸發 角指令中減去該矩形波，提前觸發晶閘管。該方法是一種增大關斷角的換相失敗防御措 施。

公開號為CN103737907A的中國專利公開的《一種基于電流限制法的直流輸電換相 失敗防御方法》采用在發生交流電網故障時，通過減小直流電流指令的方法來抑制換相 失敗。該方法可避免提前觸發帶來的增大直流電流、增大直流輸電系統的功率因數角等 不利影響，使晶閘管所需的換相面積減小，有利于防御直流輸電系統發生換相失敗故障。 但是，由于LCC-HVDC直流母線串聯有較大容量的平波電抗器，其電流下降速度較慢， 因此該方法抑制換相失敗的反應速度相對較慢。

上述方法主要是增大關斷角或減小直流電流，可作為換相失敗的輔助防御手段，但 無法從根本上避免換相失敗的發生。

在《高電壓技術》2014年第40卷第8期2440-2448頁刊登的“含有STATCOM的高 壓直流輸電系統控制方法”一文(作者趙成勇等)提出了含有靜止無功補償器(STATCOM) 的HVDC系統控制方法，當受端電網三相故障引起三相電壓跌落時，該方法可以減少 換相失敗的發生概率。但當受端電網發生單相接地故障時，電網電壓會出現零序分量， 這使得三相三線制STATCOM的補償效果受到很大影響。

發明內容

有鑒于此，本發明提供的一種抑制直流輸電系統換相失敗的并聯補償系統及方法， 該系統及方法在受端電網發生故障時能夠有效且準確的補償電網電壓跌落，抑制換相失 敗的發生；采用Y0型接線的STATCOM可對負序、零序實現無功補償控制，同時不存 在三相三線制STATCOM中三相之間的耦合問題，因此更容易實現各H橋子模塊電容 電壓的平衡控制；在電網正常運行時，無功補償器可用于無功動態補償，有效提高了系 統功率因數，進而保證了電網換相高壓直流輸電系統的有效運行。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種抑制直流輸電系統換相失敗的并聯補償系統，所述系統包括無功補償器及用于 控制所述無功補償器的控制器；

所述無功補償器并聯在直流輸電系統逆變側的交流母線及中性線之間，所述中性線 接地；

所述交流母線的受端側連接有受端電網。

優選的，所述無功補償器為單相無功補償器；

所述單相無功補償器包括功率鏈和單相變壓器；

所述功率鏈與所述單相變壓器的二次側繞組并聯，且所述單相變壓器的一次側繞組 的兩端分別連接至兩個輸出端。

優選的，所述無功補償器為單相無功補償器；

所述單相無功補償器中設有功率鏈；

所述功率鏈的兩端分別連接至兩個輸出端。

優選的，所述無功補償器為三相無功補償器；

所述三相無功補償器包括采用三相四線制接線且并聯的三個的單相無功補償器，且 所述單相無功補償器中設有功率鏈；

各所述單相無功補償器的中性線接地。

優選的，所述無功補償器為三相無功補償器；

所述三相無功補償器包括三相五柱式變壓器及功率鏈單元，且所述功率鏈單元采用 Y0/y0接法并聯至所述三相五柱式變壓器的二次側繞組；

所述功率鏈單元包括三個并聯的功率鏈、且每個所述功率鏈分別與在所述三相變壓 器的二次側中的每一相繞組并聯；

所述三相五柱式變壓器的中性線接地。

優選的，所述功率鏈包括依次連接的第一輸出端、電抗器、H橋子模塊單元及第二 輸出端；