[发明专利]一种减少单相故障下高压直流输电换相失败的控制方法

说明书

本发明公开了一种减少单相故障下高压直流输电换相失败的控制方法，其步骤为：高压直流输电系统控制保护装置实时采集逆变侧交流母线A、B、C三相电压瞬时值u_A(t)、u_B(t)、u_C(t)；分别计算当前时刻t₀的交流母线电压零序分量和前一周期的交流母线电压零序分量；利用故障前后零序电压分量信息实现故障检测；计算直流系统逆变侧关断角附加值A_CF；将计算得到的逆变侧关断角附加值A_CF输入至逆变侧定关断角控制环节中，对高压直流输电的关断角进行控制。本发明能够更迅速地检测故障发生，实现故障后控制的快速投入，保障高压直流输电系统的安全稳定运行，具有较高的工程意义。

技术领域

本发明属于高压直流输电系统技术领域，尤其涉及一种减少单相故障下高压直流输电换相失败的控制方法。

背景技术

高压直流输电系统具有输送容量大、输电距离远、控制性能强且无需考虑同步问题等优势，广泛应用于电能远距离传输及区域大电网互联。高压直流输电的基本原理是，高压直流输电送端的整流器将交流电整流成直流电，并通过高压直流输电线路将功率输送至受端逆变器，逆变器再将直流电逆变成交流电，最终馈入至受端交流系统。

逆变器的各个换流阀按照一定次序依次导通，在两个阀之间进行换相时，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内，未能恢复阻断能力；或者换相过程一直未结束，当原来预定退出导通的阀在其电压由负变正时，即使不加触发信号，也能立即重新导通，与刚导通的阀倒换相，这种现象称之为换相失败。换相失败是采用晶闸管换相的高压直流输电系统常见故障，换相失败会导致换流阀寿命缩短、直流功率大量损失，严重时将导致直流系统闭锁。据统计，自2004年以来国家电网有限公司直流输电系统共发生换相失败1353次，部分直流工程甚至超过15次/年。

逆变侧交流系统故障导致交流母线电压跌落、直流系统电流激增是换相失败的主要原因。单相故障是交流系统常见故障，其发生概率远高于三相故障。通过增大逆变侧关断角的整定值，使换流阀提前触发，是减少换相失败次数的有效方法。现有工程中配置的换相失败预测控制环节中，检测单相故障主要依靠交流电压零序分量的幅值判据，其检测效果易受到不同故障合闸角(故障时刻)的影响，在某些故障合闸角下，出现零序电压指标的变化趋势与故障严重程度变化趋势相悖，这将导致控制的滞后投入。据此，有必要对现有工程配置的换相失败预测控制环节进行改进。

发明内容

针对现有技术存在的问题，为能够更迅速地检测故障发生，实现故障后控制的快速投入，保障高压直流输电系统的安全稳定运行，本发明提供一种减少单相故障下高压直流输电换相失败的控制方法。

本发明的一种减少单相故障下高压直流输电换相失败的控制方法，包括以下步骤：

步骤A、数据采集：

高压直流输电系统控制保护装置以10kHz的采样频率，实时采集逆变侧交流母线A、B、C三相电压瞬时值u_A(t)、u_B(t)、u_C(t)，其中t为采样时刻。

步骤B、交流母线电压零序分量的求取：

控制保护装置先算出：

当前时刻t₀的交流母线电压零序分量|u₀|，|u₀|＝|(u_A+u_B+u_C)/3|。

控制保护装置再算出：

当前时刻t₀前一个周期T毫秒的交流母线电压零序分量|u₀(t₀-T)|。

步骤C、故障检测：