[发明专利]直流输电系统换相失败检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流输电系统换相失败检测方法，特别适用于多馈入系统。

背景技术

晶闸管作为一种技术成熟的半控型电力电子器件，由于其具有容量大、耐压高的特点，目前大部分高压直流输电系统以晶闸管为基本换流单元。但是由于晶闸管换流器采用电网换相技术以及晶闸管自身特性，换相失败对于高压直流输电系统来说是一个无法彻底消除的故障。

由于我国能源分布不均衡、经济发展水平差异大的特点，高压直流输电对于我国的现代化建设有着非常重要的意义。近几年，在我国已经有多条高压直流输电线路并网投入运行，而且伴随着经济发展与能源结构转型的趋势，未来直流输电线路会日益增多。因此将会出现多条直流输电线路同时落点于同一个地区的现象，在该区域形成多馈入直流输电系统，这种现象目前已经在我国华南、华东地区出现。与单馈入直流输电系统不同，在多馈入直流输电系统中当一条线路发生换相失败后，除造成自身落点处电网波动外，还有可能引起相邻换流站发生换相失败，从而对整个地区电力系统的安全稳定带来严重威胁。

目前，在多馈入直流输电系统的针对换相失败的研究主要集中在发生原因、判断方法和影响因素等。而对于多馈入直流输电系统中换相失败的实时跟踪评估与预警方法并没有涉及，无法在换相失败发生后为换流器的保护动作提供参考依据，同时无法为换相失败预防措施提供相应的运行参考。

而且，现有技术中对换相失败的判断主要依据系统提供的熄弧角与换流器自身需要的熄弧角大小关系。这种判断方法对因电压跌落产生的换相失败比较敏感。但对于谐波畸变产生的换相失败，可能无法判断。而谐波畸变在多馈入系统中是较多的。例如如图1所示的多馈入直流输电系统，包括三个换流站，图中Z₁₂、Z₂₃和Z₁₃分别为三条直流输电系统之间的耦合阻抗。图2所述为多馈入直流输电系统继发性换相失败发生原理示意图。多馈入系统中，当一条直流输电线路逆变器发生换相失败时，会导致其交流侧电压波动和谐波不稳定。通过逆变站之间耦合阻抗的作用使相邻逆变站交流侧也发生电压波动和波形畸变，从而影响到相邻逆变站的换流过程，进而引起继发性换相失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流输电系统换相失败检测方法，用以解决现有技术中电压畸变引起的换相失败难以检测的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种直流输电系统换相失败检测方法，对于一个换流站：

计算系统提供的换流器熄弧角γ，将系统提供的换流器熄弧角γ与换流器自身需要的熄弧角最小值γ_min进行比较，判断判据γ>γ_min是否满足；

计算交流线电压提供的最大电压时间面积S_v与换相过程中换流器需要的换相面积S；判断判据S_v>S是否满足；

上述判据只要有一个满足，就判断系统发生换相失败。

判据S_v>S为：

Sv=∫π-βπ-γminuv(ωt)dωt>|S|=2Lr|Id|,]]>u_v为逆变器交流侧实时电压。

判据γ的计算公式为：