[發明專利]一種抑制多饋入直流換相失敗的直流功率控制方法

有效

• 申請號: 201810618683.5
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108695879B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 印月;劉天琪;江琴;李保宏;曾雪洋;張英敏;曾琦
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/16
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 劉凱

本發明公開一種抑制多饋入直流換相失敗的直流功率控制方法，先建立多饋入直流輸電系統簡化模型，然后基于sin?cos分量檢測判斷方法，判斷直流功率控制的啟動，進而確定直流功率調整量和直流功率控制速率，最后根據直流功率調整量和直流功率控制速率在不同換相失敗場景下進行直流功率控制。本發明的控制方法控制速度快且準確，實現方便，控制效果好，不需要廣域測量數據，控制速度快，不干擾其他設備的運行，不需要額外增加投資，經濟性好。

技術領域

本發明涉及高壓直流輸電技術領域，具體為一種抑制多饋入直流換相失敗的直流功率控制方法。

背景技術

換相失敗是直流輸電系統發生概率較高的故障之一。在換流器中，退出導通的閥在反向電壓作用的一段時間內未能恢復阻斷能力，或者在反向電壓期間換相過程未進行完畢，則在閥電壓變成正向時，被換相的閥都將向原來預定退出導通的閥倒換相，這種情況稱為換相失敗。

換相失敗的主要原因是交流系統故障使得逆變側換流母線電壓下降，在一定的條件下，有些換相失敗可以自動恢復，但是如果發生兩次或多次連續換相失敗，換流閥就會閉鎖，中斷直流系統的輸電通道，在嚴重的情況下可能會出現多個逆變站同時發生換相失敗，甚至導致電網崩潰。

1.1換相失敗機理：

《高壓直流輸電系統》(李興源，北京科學出版社.2013.3)中定義，當兩閥臂之間換相結束后，若預計關斷的閥在反向電壓作用的一段時間內未能恢復正向電壓阻斷能力，或在反向電壓作用期間換相過程一直未能進行完畢，則在閥電壓由負變正時預計導通的閥將向預計關斷的閥倒換相，該現象被稱為換相失敗。

圖1為逆變器換流閥接線方式，單橋逆變器的6個閥V1～V6按序輪流觸發導通。相鄰閥臂的導通間隔為π/3，ea、eb、ec分別為交流系統母線A、B、C三相瞬時電壓。

以閥3對閥1換相失敗為例，來說明單次換相失敗過程。若閥3觸發時換相角較大，閥1在閥電壓過零點后有剩余載流子，則當閥電壓由負轉正后，閥1不加觸發脈沖亦可重新導通，發生閥3向閥1的倒換相，閥3關斷。若換相角足夠大，甚至可能在閥1向閥3換相過程尚未完成時，發生閥3向閥1倒換相。倒換相結束后，閥1和閥2繼續導通，若無故障控制，仍按原定次序觸發各閥，在閥4導通后，閥4和閥1在直流側短路，導致直流電壓和功率驟降。

直流系統中通常用α表示觸發角，β表示越前觸發角，γ表示關斷角，μ表示換相角，各因素之間的相互關系為：

γ＝β-μ＝180-α-μ (1)

γ決定于多個因素，系統對稱運行時，逆變器的關斷角為

式中，k為換流變變比，I_dL為直流電流，X_C為換相電抗，U_L為換流母線線電壓有效值。

換相電壓過零點偏移角度時，逆變器關斷角γ為

換相失敗發生的主要原因是逆變側換流母線換相電壓的降落，本質是逆變器熄弧角γ小于極限熄弧角γ_min。如果實際關斷角γ小于晶閘管恢復正向電壓阻斷能力所需的最小關斷角γ_min，就會發生換相失敗。

逆變側交流母線處發生短路故障下，換流母線換相電壓的降落，直流電流增加，使得換相時間延長，熄弧角變大而導致換相失敗。而通過適當的措施，可以避免換相失敗或者降低換相失敗發生的概率。

1.2多饋入相互作用因子與臨界換相電壓：

由CIGRE WG B4工作組提出的用于衡量多饋入直流系統中各換流站之間電壓交互作用的指標:多饋入相互作用因子^[26]MIIF_ji(Multi-infeed Interaction Factor)定義如下：