[发明专利]一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统高压直流输电领域，具体涉及一种抑制直流输电系统换相失败 的并联补偿系统及方法。

背景技术

基于晶闸管的电网换相高压直流输电(Line-Commutated-ConverterHighVoltage DirectCurrent，LCC-HVDC)系统具有输电容量大、线路造价低、非同步联网能力强， 在远距离大容量输电及大区域联网等方面具有很大优势并在我国电力系统应用广泛。

换相失败是LCC-HVDC系统最常见的故障之一。导致换相失败故障的原因有很多， 但当晶闸管及其触发系统均正常工作时，发生换相失败的主要原因是当受端电网发生故 障时引起的电网电压跌落或波动。

公开号为CN103337870A的中国专利公开的《一种高压直流输电换相失败的防御方 法》通过其换相失败防御系统输出矩形波指令给控制保护系统，在控制保护系统的触发 角指令中减去该矩形波，提前触发晶闸管。该方法是一种增大关断角的换相失败防御措 施。

公开号为CN103737907A的中国专利公开的《一种基于电流限制法的直流输电换相 失败防御方法》采用在发生交流电网故障时，通过减小直流电流指令的方法来抑制换相 失败。该方法可避免提前触发带来的增大直流电流、增大直流输电系统的功率因数角等 不利影响，使晶闸管所需的换相面积减小，有利于防御直流输电系统发生换相失败故障。 但是，由于LCC-HVDC直流母线串联有较大容量的平波电抗器，其电流下降速度较慢， 因此该方法抑制换相失败的反应速度相对较慢。

上述方法主要是增大关断角或减小直流电流，可作为换相失败的辅助防御手段，但 无法从根本上避免换相失败的发生。

在《高电压技术》2014年第40卷第8期2440-2448页刊登的“含有STATCOM的高 压直流输电系统控制方法”一文(作者赵成勇等)提出了含有静止无功补偿器(STATCOM) 的HVDC系统控制方法，当受端电网三相故障引起三相电压跌落时，该方法可以减少 换相失败的发生概率。但当受端电网发生单相接地故障时，电网电压会出现零序分量， 这使得三相三线制STATCOM的补偿效果受到很大影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统及方法， 该系统及方法在受端电网发生故障时能够有效且准确的补偿电网电压跌落，抑制换相失 败的发生；采用Y0型接线的STATCOM可对负序、零序实现无功补偿控制，同时不存 在三相三线制STATCOM中三相之间的耦合问题，因此更容易实现各H桥子模块电容 电压的平衡控制；在电网正常运行时，无功补偿器可用于无功动态补偿，有效提高了系 统功率因数，进而保证了电网换相高压直流输电系统的有效运行。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统，所述系统包括无功补偿器及用于 控制所述无功补偿器的控制器；

所述无功补偿器并联在直流输电系统逆变侧的交流母线及中性线之间，所述中性线 接地；

所述交流母线的受端侧连接有受端电网。

优选的，所述无功补偿器为单相无功补偿器；

所述单相无功补偿器包括功率链和单相变压器；

所述功率链与所述单相变压器的二次侧绕组并联，且所述单相变压器的一次侧绕组 的两端分别连接至两个输出端。

优选的，所述无功补偿器为单相无功补偿器；

所述单相无功补偿器中设有功率链；

所述功率链的两端分别连接至两个输出端。

优选的，所述无功补偿器为三相无功补偿器；

所述三相无功补偿器包括采用三相四线制接线且并联的三个的单相无功补偿器，且 所述单相无功补偿器中设有功率链；

各所述单相无功补偿器的中性线接地。

优选的，所述无功补偿器为三相无功补偿器；

所述三相无功补偿器包括三相五柱式变压器及功率链单元，且所述功率链单元采用 Y0/y0接法并联至所述三相五柱式变压器的二次侧绕组；

所述功率链单元包括三个并联的功率链、且每个所述功率链分别与在所述三相变压 器的二次侧中的每一相绕组并联；

所述三相五柱式变压器的中性线接地。

优选的，所述功率链包括依次连接的第一输出端、电抗器、H桥子模块单元及第二 输出端；