[發明專利]一種抑制逆變站換相失敗的控制方法

在審

• 申請號: 201910815913.1
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110492521A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 袁小明;陸俊;唐培源;張美清;胡家兵
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青;李智<國際申請>=<國際公布>=

本發明公開了一種抑制逆變站換相失敗的控制方法，當受端交流系統短路故障切除后，計算未考慮鎖相環動態特性的超前觸發角指令值；測量實際換相電壓相位和鎖相環輸出相位，并計算兩者的差值作為附加控制環節的輸出量；將未考慮鎖相環動態特性的超前觸發角指令值與附加控制環節的輸出量疊加，獲取第一超前觸發角指令值；將第一超前觸發角指令值傳入閥控系統，觸發換流閥進行換相并判斷其是否換相失敗。本發明在現有的熄弧角預測控制方法的基礎上，添加附加控制環節，將實際換相電壓與鎖相環的相位差疊加至未考慮鎖相環動態特性的超前觸發角指令上，使控制方法能夠響應電壓相位的變化，進而降低逆變站換相失敗的幾率。

技術領域

本發明屬于傳統高壓直流輸電技術領域，更具體地，涉及一種抑制逆變站換相失敗的控制方法。

背景技術

目前投產運行的傳統直流輸電工程多具有大容量、遠距離輸送的特點。當逆變站交流側電網出現故障，直流輸電穩定運行工況遭到破壞時，逆變站交流電網側的電壓降低，換流器閥上的換相電壓無法支撐換流器成功換相，容易發生倒換相，此現象稱為換相失敗。換相失敗是直流輸電工程中最為常見的一種故障，輕則會影響直流輸電的運行經濟性，重則導致直流閉鎖，對區域電網的安全穩定運行造成嚴重影響。所以換相失敗問題是目前傳統直流輸電技術發展所面臨的嚴峻挑戰，對電力系統的安全穩定運行具有重要意義。

目前針對換相失敗的技術方案主要分為兩類，第一類為預防型，在換相失敗發生之前，檢測有關電氣參數，當預測到可能會發生換相失敗時，控制系統做出反應，提前進行干預；第二類為促進恢復型，在換相失敗發生后，保護裝置與控制系統輸出相應指令，加快換相失敗后的恢復過程，防止發展為更嚴重的直流閉鎖故障。為實現上述的兩種技術方案，目前的技術手段主要分為以下兩種：第一種是增加相應裝置或改進現有設備的結構，同時調整直流控制系統的控制方案，來防止換相失敗或加快恢復過程；第二種技術手段為不改變現有的設備和拓撲結構，僅針對控制系統進行優化，使直流輸電控制系統針對換相失敗有更加快速和準確的相應動作過程。

隨著電力電子設備功率和可靠性的提升，直流輸電中也使用了越來越多的電力電子設備。鎖相環憑借其優良的相位跟蹤性能，近年來被廣泛地應用在直流輸電工程中，但是在現有改進換相失敗的技術方法中，并沒有考慮鎖相環動態特性對換相失敗的影響。

在實際系統中，受限于鎖相環動態性能，其必然無法實時追蹤鎖定交流電壓相位，當受端交流系統短路故障切除后，交流電壓相位突然增大，鎖相環在重新鎖定前的動態追蹤階段，會輸出一個角度滯后的電壓相位，而控制系統獲取鎖相環輸出相位作為換相電壓相位，所以控制系統內使用的換相電壓波形要滯后實際的換相電壓波形，此時若在同一時刻觸發換流閥，實際電壓波形下所對應的超前觸發角較小，進而實際的熄弧角小于控制系統所用換相電壓波形下的熄弧角，即使控制系統認為熄弧角大于固有最小熄弧角，不會發生換相失敗，但實際熄弧角有可能小于固有最小熄弧角，即實際運行下依舊有發生換相失敗的可能。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種抑制逆變站換相失敗的控制方法，旨在解決現有的熄弧角預測控制方法未考慮鎖相環動態特性導致逆變站換相失敗幾率較高的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種抑制逆變站換相失敗的控制方法，包括：

(1)當受端交流系統短路故障切除后，根據直流側電流、換相電抗、熄弧角的設定參考值、換相電壓的線電壓有效值，計算未考慮鎖相環動態特性的超前觸發角指令值；

(2)測量實際換相電壓相位和鎖相環輸出相位，并計算兩者的差值作為附加控制環節的輸出量；

(3)將未考慮鎖相環動態特性的超前觸發角指令值與附加控制環節的輸出量疊加，獲取第一超前觸發角指令值；

(4)根據第一超前觸發角指令值觸發換流閥進行換相；

(5)在換相過程中測量超前觸發角實際值，并根據超前觸發角實際值計算實際熄弧角；