[发明专利]一种高压直流输电换流阀换相失败监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种换流阀的监测方法，具体涉及一种高压直流输电换流阀换相失败监测方法。

背景技术

20世纪70年代以来，采用晶闸管作为换相元件的高压直流输电工程以其大容量远距离输电、有功功率快速可控等特点在世界范围内得到了快速的发展。换相失败（Commutation Failure，CF）是逆变器较为常见的故障形式，其发生使得传输功率从正常值突然下降到很小的值甚至是零，为整个交直交系统带来巨大的扰动，严重影响了直流系统的可靠运行。我国电网中因直流工程输送容量提升，多馈入直流以及大直流弱交流等问题造成换相失败的风险进一步提高。

换相失败故障是不可避免的，晶闸管是非理想半控型器件，其阻断能力需要在反向电压作用下，经过一段时间才能恢复，但实际系统中，总不免存在着故障或扰动，引起电压跌落，晶闸管无法关断，引发换相失败。其本质为：当电网发生故障时，线电压过零点提前，换相阀臂的换流重叠角将增大，关断角γ将减小并小于晶闸管所需的最小关断角γ_min，换相桥臂失去正向阻断能力，导致换相失败。

根据工程经验，换流站内控制保护系统对换相失败的监测、预测主要通过检测交、直流系统的电压、电流，进行换相面积计算、零序电压计算，交直流电流比较等。以上监测、预测方法均属于对换相失败的间接判别，并未从发生换相失败的设备本身：换流阀设备角度进行监测和判断。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于临界关断面积数学模型的高压直流输电换相失败的监测方法，通过换流阀的智能触发监测系统，从换流阀电压的角度对换相后的晶闸管阀正向阻断能力进行判断，以此对换相失败进行直接监测。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种高压直流输电换流阀换相失败监测方法，其改进之处在于，所述方法是基于临界关断面积数学模型的，该方法用的系统为监测系统，包括依次连接的积分器、比较器、计时器；所述方法包括下述步骤：

（1）建立换流阀关断时间数学模型；

（2）实时监测换流阀电流导数是否小于0；

（3）确定换流阀关断面积；

（4）确定临界关断面积；

（5）确定实际关断面积；

（6）比较实际关断面积和临界关断面积，判断换流阀是否换相失败。

进一步地，所述步骤（1）中，关断时间包括关断开始时刻t₁和关断结束时刻t₂，分别用下述数学表达式表示：

关断开始时刻t₁的表达式如下：

t1=t0+12πf(2π3+μ)---<1>;]]>

关断结束时刻t₂的表达式如下：