[发明专利]一种直流线路故障后降压重起动直流电压偏高的抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，具体涉及一种直流线路故障后降压重起动直流电压偏高的抑制方法。

背景技术

目前在运直流输电工程控制保护系统，对于直流线路故障，当全压重起动1次—2次(次数与直流系统运行方式相关)仍不成功，则进入降压重起动模式。根据现场出现的几次线路故障的录波显示，在降压重起动过程中，直流电压在升至降压运行设定值0.7pu之后，仍会继续上升至接近1.0pu，导致绝缘再次击穿，降压重起动失败，直流停运。降压重起动的意义在于线路绝缘情况不好时降低直流电压，以提高重起动成功概率，尽量避免直流系统闭锁引起输送功率的损失。由于目前此控制环节的逻辑存在不足，导致无法实现其设计的功能。

以一个典型事件为例，龙泉—政平直流输电工程于2011年7月30日发生线路故障后执行降压重起动失败，导致极1闭锁，现场录波如图1所示。图1为极1的直流电压波形图，当时直流线路由于污损，引起放电现象，控制保护系统执行线路保护动作，紧急移相150ms之后执行全压重起动，在接近全压的状态下运行了大约180ms之后，绝缘再次被击穿，线路保护再次动作，紧急移相200ms之后，执行降压重起动，由图可见，此时直流电压一直上升至接近1.0pu(500kV)，而不是降压起动的电压指令值0.7pu(350kV)，由于直流电压升得太高，导致再次发生放电，降压再起动失败。如果按照控制保护系统设计的初衷，直流电压升至350kV即停住，降低直流电压有利于避免再次绝缘击穿，本次事件中很可能不会发生再起动失败，极1也不会闭锁。

为了防止降压重起动过程中直流电压偏高，直流控制系统的设计人员已采取过措施，具体做法为：首先在逆变侧引入低电流判定逻辑，当直流电流持续低于0.015pu且超过40ms以上，低电流逻辑输出变为1，该值作为电压调节器输出最大值选择器的使能端，使电压调节器输出最大值α_lim选择为一个计算得到的值，计算式为：

其中，U_dref为直流电压指令值，U_di0为换流变压器阀侧空载线电压有效值。此方法考虑到了降压运行与全压运行时U_di0的值存在差异，通过式(1)引入了U_di0来计算逆变侧电压调节器的输出角度，以限制降压再起动过程的直流电压。但根据现场录波显示，以上措施并未取得理想的效果。

对于此问题，ABB的工程师曾针对龙泉—政平超高压直流输电工程提出过修改方案，该方案通过设置固定的限值参数和延时时间，尝试完成降压重起动中对直流电压的抑制，但由于参数固定，对于其它直流工程不具有普遍适用性，且参数设置值并无理论支持，属于仿真测试得出。该方案最终未在实际工程中采用。

虽然直流控制系统的设计人员采取了前述的方法，但根据图1现场录波可见，并未解决降压重起动过程中直流电压过高的问题。

直流控制系统中电压和电流调节器配合控制逻辑如图2所示。整流站电流调节器输出触发角α_ORD的下限为电压调节器的输出角度VCA_α_ORD，而逆变站α_ORD的上限为VCA_α_ORD，由逆变站状态信号INVERTER控制选择器的选择通道。电压调节器的上限在正常状态下为最大触发角调节器(AMAX调节器)的输出角度，但在直流电流持续较低即满足ID_LOW条件时，电压调节器的上限变为由电压控制指令值UDE_REF通过一系列计算得到的角度值。

依照图1~2以及原程序中的相关逻辑，分析出现降压再起动电压偏高的根本原因：全压运行时分接开关处于额定档位附近，而降压70%运行时分接开关应处于1档。故障前直流系统处于全压运行状态，分接开关档位高，阀侧空载电压U_di0值高；当出现故障后进入降压再起动过程时，由于分接开关调节较慢，在数秒之后才会开始台阶式缓慢下调，故在再起动过程中U_di0仍维持在全压时的值不变。整流器和逆变器正常运行时的直流电压平均值U_d1和U_d2可分别表示为

U_d1＝U_di01cosα-d_r1I_d

U_d2＝U_di02cosγ-d_r2I_d