[發(fā)明專利]基于調相機暫態(tài)強勵的抑制直流連續(xù)換相失敗方法及系統

有效

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• 申請日: 2020-04-01
• 公開（公告）號: CN111463816B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 王龍飛;華文;樓伯良;王博文;周升彧;申屠磊旋;董煒;趙一琰
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/16
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發(fā)明公開了一種基于調相機暫態(tài)強勵的抑制直流連續(xù)換相失敗方法及系統。本發(fā)明采用的技術方案為：根據直流系統的結構參數和當前運行狀態(tài)計算出直流換相失敗的臨界換流母線電壓，作為調相機暫態(tài)強勵控制的啟動門檻值和退出門檻值；直流換流站近區(qū)交流線路發(fā)生故障時，調相機啟動暫態(tài)強勵控制，并持續(xù)工作在頂值過勵狀態(tài)；在直流換相失敗過程中，實時檢測換流站母線電壓、有功、無功和熄弧角，判斷直流在本次換相失敗恢復過程中是否有發(fā)生下一次換相失敗的風險。本發(fā)明可提高直流系統連續(xù)換相失敗風險預測精確度，縮短了調相機暫態(tài)強勵啟動時間；充分利用調相機的暫態(tài)無功支撐能力，提高了調相機抑制換流站連續(xù)換相失敗的能力。

技術領域

本發(fā)明涉及電力系統安全穩(wěn)定分析領域，尤其是一種基于調相機暫態(tài)強勵的抑制直流連續(xù)換相失敗方法及系統。

背景技術

我國能源分布與負荷分布呈現東西分化的態(tài)勢，西北地區(qū)擁有著大規(guī)模的火電及光伏等新能源，西南地區(qū)擁有大量的水力資源，而負荷中心則多集中在中東部沿海一帶。因此電力資源遠距離、大規(guī)模輸送成為我國未來電力系統的趨勢。

與交流輸電方式相比，直流輸電方式具有眾多明顯優(yōu)點。直流輸電線路造價低、壽命長、輸送容量大、損耗小且不需要裝設抵消電容效應的并聯電容器，能夠通過控制系統實現線路輸送的有功和換流器消耗無功的快速調節(jié)，從而提高交流系統頻率和電壓的穩(wěn)定性，在大容量、遠距離輸電中具有很強的經濟性。因此，高壓直流輸電工程成為解決我國長距離、大容量輸電及區(qū)域聯網問題的主要方式，基于晶閘管的傳統直流輸電以其在大容量遠距離輸電的優(yōu)勢得到了廣泛應用，直流密集接入同一交流電網形成了復雜的多饋入直流系統，給電力系統的安全穩(wěn)定帶來了新的挑戰(zhàn)。

換相失敗是直流輸電系統中最常見的故障之一，其是指在換相過程中退出導通的閥在反向電壓的作用下未能及時恢復阻斷能力，或者在反向電壓作用期間換相過程未能結束，使本該關斷的閥在正向電壓作用下重新導通的現象。閥運行中的熄弧角過小是造成換相失敗的根本原因，當其低于閥固有極限熄弧角將導致換相失敗。華東、華南等典型的多饋入直流系統多次出現換相失敗，僅2017年1-9月，華東地區(qū)因交流故障導致直流發(fā)生換相失敗20次，嚴重威脅系統的安全穩(wěn)定運行。直流逆變側若發(fā)生換相失敗，則可能在功率傳輸、無功電壓、保護裝置、暫態(tài)穩(wěn)定等多方面影響交流系統的安全穩(wěn)定運行。

華東電網涉及江蘇、安徽、浙江、福建、上海四省一市區(qū)域，目前共有11回特高壓直流接入，將西北、西南、東北等電力遠距離輸送至此。而華東電網結構復雜，土地資源緊張，負荷密度較高，多條直流受端換流站電氣距離較近。關鍵線路發(fā)生交流故障易引發(fā)多條直流換相失敗。

根據現有直流控制保護系統動作邏輯，直流在連續(xù)發(fā)生換相失敗后將閉鎖，華東電網將面臨功率缺額，極易引發(fā)頻率失穩(wěn)，威脅電網的安全穩(wěn)定運行。為解決該問題，規(guī)劃在華東電網11回直流受端換流站安裝同步調相機，以抑制直流連續(xù)換相失敗而閉鎖。其中賓金直流金華換流站同步調相機1機已成功并網，其它換流站同步調相機將按照規(guī)劃同步投產。

基于合理連續(xù)換相失敗預測方法，常見的防止直流連續(xù)換相失敗控制措施可以分為直流本體控制措施改造及配備額外輔助設備輔助。前者包括提前出發(fā)控制、降低直流電流等措施，后者包括在直流換流站近區(qū)配備SVC、STATCOM、同步調相機等無功補償裝置。

與SVC、STATCOM相比，常規(guī)同步調相機既可以為直流提供短路容量，又可以，又具有很好的無功出力特性，在降低直流送端暫態(tài)過電壓、抑制受端換相失敗、利用強勵提高系統穩(wěn)定性等方面具備獨特優(yōu)勢。

常規(guī)調相機控制方式在抑制直流連續(xù)換相失敗方面存在一定不足，主要體現在：啟動信號來自于換流站對于連續(xù)換相失敗的預判邏輯，延遲時間較長；直流換相失敗期間調相機勵磁控制邏輯不變，受到換相失敗交流母線電壓波動影響，沒有充分利用調相機自身的無功支撐能力。

發(fā)明內容

針對上述現有技術存在的問題，為有效結合多方面因素，為快速有效抑制常規(guī)直流連續(xù)換相失敗，本發(fā)明提供一種基于調相機快速強勵的抑制直流連續(xù)換相閉鎖方法。