[發明專利]一種抑制高壓直流輸電系統換相失敗的方法和控制器

在審

• 申請號: 202310166946.4
• 申請日: 2023-02-24
• 公開（公告）號: CN115954878A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 曹忺;朱振武;賀攀;李根;黃河;汪時杰;王海蓉;吳磊;熊曉敏;李雅尹
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力有限公司黃石供電公司;國家電網有限公司華中分部;華中科技大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/36
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 劉琳

本發明提供了一種抑制高壓直流輸電系統換相失敗的方法和控制器，測量換流站逆變側直流電流值，并基于直流電流額定值計算逆變側直流電流差；設定調整系數，并基于所述逆變側直流電流差，計算最大電壓限值和最小電壓限值；基于直流電壓最大偏移范圍和最小偏移范圍，對所述最大電壓限值和最小電壓限值進行修正；為符合換相失敗故障恢復器件動態性能的電壓變化規律，對所述調整系數進行修正，以調整最大電壓限值和最小電壓限值，從而抑制換相失敗。通過引入直流電流這一時變電氣特征信息優化傳統VDCOL的直流電壓上下限值，有效減小直流輸電系統發生換相失敗的概率，并提升換相失敗各階段下的系統動態性能，有助于電網的安全穩定運行。

技術領域

本發明涉及高壓直流輸電技術領域，具體涉及一種抑制高壓直流輸電系統換相失敗的方法和控制器。

背景技術

高壓直流輸電由于其擁有輸送功率大、線路造價低且無需考慮同步問題等優點，被廣泛應用于電能遠距離傳輸以及非同步交流系統互聯等場合。然而，由于輸電系統換流器件常采用無自關斷能力的半控型器件晶閘管，僅依靠電網電壓保證晶閘管阻斷能力，這導致換相失敗成為直流輸電的典型故障。換相失敗在引起直流電壓跌落的同時會引起直流電流短時激增、直流偏磁、有功功率大幅下降，連續換相失敗甚至會導致輸電系統閥組閉鎖或極閉鎖，進而引發連鎖故障，嚴重威脅電網的安全穩定運行。

換相失敗的誘因復雜多變，換流變壓器變比，換相電抗，觸發脈沖方式等因素對換相失敗都存在影響。其中，逆變側交流系統故障導致的換流母線電壓跌落及過零點偏移角是引起換相失敗的最主要原因，因此快速檢測交流系統故障是抑制換相失敗的關鍵。在快速故障檢測的基礎上，目前常通過增大關斷角，降低直流電流指令值等控制策略來進一步降低換相失敗發生概率。

然而增大關斷角在降低換相失敗風險同時會造成逆變側吸收過量無功，增加交流電壓再次畸變的概率。對于降低電流指令值方案，實際工程中主要采用VDCOL環節限制換相失敗下直流電流的突增。大體而言，現有的抑制高壓直流輸電系統換相失敗的方案多基于在系統中加入VDCOL環節來抑制換相失敗，但其未能有效兼顧換相失敗各時間段系統的需求。

發明內容

本發明提出了一種抑制高壓直流輸電系統換相失敗的方法和控制器，針對換相失敗各階段下直流輸電系統有功無功需求，通過引入直流電流這一時變電氣特征信息優化傳統低壓限流控制VDCOL的直流電壓上下限值，在換相失敗不同時間段難以適應改變電流指令區段啟動電壓閾值與電壓-電流指令變化趨勢的解決問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種抑制高壓直流輸電系統換相失敗的方法，包括以下步驟：

步驟S1：測量換流站逆變側直流電流值，并基于直流電流額定值計算逆變側直流電流差；

步驟S2：設定調整系數，并基于所述逆變側直流電流差，計算最大電壓限值和最小電壓限值；

步驟S3：基于直流電壓最大偏移范圍和最小偏移范圍，對所述最大電壓限值和最小電壓限值進行修正；

步驟S4：為符合換相失敗故障恢復器件動態性能的電壓變化規律，確定所述調整系數的取值范圍，以調整最大電壓限值和最小電壓限值，從而抑制換相失敗。

優選地，步驟S2中，計算所述最大電壓限值U_max的表達式為：

式中，a表示調整系數，I_dc表示逆變側直流電流值，I_n表示直流電流額定值。

優選地，步驟S2中，計算所述最小電壓限值U_min的表達式為：

式中，b表示調整系數，I_dc表示逆變側直流電流值，I_n表示直流電流額定值。