[发明专利]基于熄弧角判据的高压直流输电连续换相失败预测及无功紧急控制方法

说明书

本发明公开了一种基于熄弧角判据的高压直流输电连续换相失败预测及无功紧急控制方法，根据高压直流输电系统稳态运行下的工况，采集逆变侧换流母线电压、触发角、熄弧角参数；根据预想故障类型，采集故障下逆变站换流母线电压、触发角、熄弧角的暂态实时参数；以换相面积法为分析基础，利用换相等面积法推导故障情况下直流换相成功所需的最小熄弧角表达式；根据熄弧角表达式以及采集的系统相关稳态、暂态参数计算熄弧角判据；根据熄弧角判据与实时熄弧角的大小比较，确定是否存在发生连续换相失败风险，若有风险，则进入下一步，若无风险，则结束；根据连续换相失败判据启动无功紧急控制。本发明能够达到加快系统恢复甚至抵御连续换相失败的目的。

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，尤其是一种基于熄弧角判据的高压直流输电连续换相失败预测及无功紧急控制方法。

背景技术

高压直流输电作为一种具有远距离、大容量、高效能源传输优点的技术备受关注，随着“西电东送”工程的的进一步发展，电网“强直弱交”特性日益凸显。电网大规模互联使得交直流耦合作用日益密切，交、直流输电系统之间和直、直流输电系统之间的相互影响已经无法避免。同时，电网运行工况多样性也导致电力系统的恢复更为复杂。实际工程中，由交流电网的扰动引起换相失败的现象很常见。直流换相失败导致的传输功率瞬降，将可能引发一系列如：受端电网频率、电压失稳的问题，甚至引发电力安全事故。对于弱送端电网而言，系统的换相失败可能导致薄弱断面突破限额、系统发生暂态失稳的风险。直流换相失败后的交直流交互影响可能影响受端电网电压恢复，甚至造成多回直流同时或相继发生换相失败。

一般而言，单次换相失败持续时间短，故障过程中导致的电压暂降、功率冲击以及电流冲击对直流本体以及受端交流电网的影响不是很严重，而当系统发生连续换相失败时，如在一定时间内系统无法恢复，将导致直流闭锁。连续换相失败是介于单次换相失败和直流闭锁之间的一种情况，也是对电网安全稳定运行有较大威胁的情况之一，因此聚焦系统连续换相失败，制定相应的预测手段以及紧急无功控制措施是十分必要的。故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于熄弧角判据的高压直流输电连续换相失败预测及无功紧急控制方法，能够达到加快系统恢复甚至抵御连续换相失败的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于熄弧角判据的高压直流输电连续换相失败预测及无功紧急控制方法，包括如下步骤：

(1)根据高压直流输电系统稳态运行下的工况，采集逆变侧换流母线电压、触发角、熄弧角参数；

(2)根据预想故障类型，采集故障下逆变站换流母线电压、触发角、熄弧角的暂态实时参数；

(3)以换相面积法为分析基础，利用换相等面积法推导故障情况下直流换相成功所需的最小熄弧角表达式；

(4)根据熄弧角表达式以及采集的系统相关稳态、暂态参数计算熄弧角判据；

(5)根据熄弧角判据与实时熄弧角的大小比较，确定是否存在发生连续换相失败风险，若有风险，则进入下一步，若无风险，则结束；

(6)根据连续换相失败判据启动无功紧急控制。

优选的，步骤(3)中，以换相面积法为分析基础，利用换相等面积法推导故障情况下直流换相成功所需的最小熄弧角表达式具体包括如下步骤：

(31)系统稳态运行工况下换相过程中换相电压—时间面积公式计算方法：任意两个阀之间进行换相，换相过程中忽略晶闸管的导通压降，且平波电抗器得电感很大，可以假设平波电抗器得电感为无穷大，则整个换相过程换流母线电压—时间面积为：

其中，U₀为稳态情况下换相电压；β为系统逆变侧触发超前角；γ为熄弧角；ω为系统运行角频率；