[發明專利]一種減少單相故障下高壓直流輸電換相失敗的控制方法

有效

• 申請號: 202011633842.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112821441B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 林圣;劉健;劉磊
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02M7/00;H02M7/757
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 卓仲陽

本發明公開了一種減少單相故障下高壓直流輸電換相失敗的控制方法，其步驟為：高壓直流輸電系統控制保護裝置實時采集逆變側交流母線A、B、C三相電壓瞬時值u_A(t)、u_B(t)、u_C(t)；分別計算當前時刻t₀的交流母線電壓零序分量和前一周期的交流母線電壓零序分量；利用故障前后零序電壓分量信息實現故障檢測；計算直流系統逆變側關斷角附加值A_CF；將計算得到的逆變側關斷角附加值A_CF輸入至逆變側定關斷角控制環節中，對高壓直流輸電的關斷角進行控制。本發明能夠更迅速地檢測故障發生，實現故障后控制的快速投入，保障高壓直流輸電系統的安全穩定運行，具有較高的工程意義。

技術領域

本發明屬于高壓直流輸電系統技術領域，尤其涉及一種減少單相故障下高壓直流輸電換相失敗的控制方法。

背景技術

高壓直流輸電系統具有輸送容量大、輸電距離遠、控制性能強且無需考慮同步問題等優勢，廣泛應用于電能遠距離傳輸及區域大電網互聯。高壓直流輸電的基本原理是，高壓直流輸電送端的整流器將交流電整流成直流電，并通過高壓直流輸電線路將功率輸送至受端逆變器，逆變器再將直流電逆變成交流電，最終饋入至受端交流系統。

逆變器的各個換流閥按照一定次序依次導通，在兩個閥之間進行換相時，剛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；或者換相過程一直未結束，當原來預定退出導通的閥在其電壓由負變正時，即使不加觸發信號，也能立即重新導通，與剛導通的閥倒換相，這種現象稱之為換相失敗。換相失敗是采用晶閘管換相的高壓直流輸電系統常見故障，換相失敗會導致換流閥壽命縮短、直流功率大量損失，嚴重時將導致直流系統閉鎖。據統計，自2004年以來國家電網有限公司直流輸電系統共發生換相失敗1353次，部分直流工程甚至超過15次/年。

逆變側交流系統故障導致交流母線電壓跌落、直流系統電流激增是換相失敗的主要原因。單相故障是交流系統常見故障，其發生概率遠高于三相故障。通過增大逆變側關斷角的整定值，使換流閥提前觸發，是減少換相失敗次數的有效方法。現有工程中配置的換相失敗預測控制環節中，檢測單相故障主要依靠交流電壓零序分量的幅值判據，其檢測效果易受到不同故障合閘角(故障時刻)的影響，在某些故障合閘角下，出現零序電壓指標的變化趨勢與故障嚴重程度變化趨勢相悖，這將導致控制的滯后投入。據此，有必要對現有工程配置的換相失敗預測控制環節進行改進。

發明內容

針對現有技術存在的問題，為能夠更迅速地檢測故障發生，實現故障后控制的快速投入，保障高壓直流輸電系統的安全穩定運行，本發明提供一種減少單相故障下高壓直流輸電換相失敗的控制方法。

本發明的一種減少單相故障下高壓直流輸電換相失敗的控制方法，包括以下步驟：

步驟A、數據采集：

高壓直流輸電系統控制保護裝置以10kHz的采樣頻率，實時采集逆變側交流母線A、B、C三相電壓瞬時值u_A(t)、u_B(t)、u_C(t)，其中t為采樣時刻。

步驟B、交流母線電壓零序分量的求取：

控制保護裝置先算出：

當前時刻t₀的交流母線電壓零序分量|u₀|，|u₀|＝|(u_A+u_B+u_C)/3|。

控制保護裝置再算出：

當前時刻t₀前一個周期T毫秒的交流母線電壓零序分量|u₀(t₀-T)|。

步驟C、故障檢測：