[发明专利]一种雷电绕击直流线路引起换相失败的抑制方法

权利要求书

1.一种雷电绕击直流线路引起换相失败的抑制方法，是应用于特高压直流分层接入系统中，所述特高压直流分层接入系统是由500kV/1000kV两个交流系统组成的受端交流系统，在受端逆变站的双高端换流器经换流变压器接至500kV交流母线，双低端换流器经换流变压器接至1000kV交流母线，两组交流母线分别接入500kV和1000kV交流系统；其特征在于，所述抑制方法是按如下步骤进行：

S1：根据实际录波分析雷电绕击特高压直流线路的过程中逆变站的直流电压、直流电流的电气量变化特征；

S2：检测当前逆变站的直流电流、直流电压的变化趋势是否符合所述电气量变化特征，若符合，则表示特高压直流线路遭受雷电绕击，并执行S3，否则，返回S2；

S3：执行换相失败抑制措施，包括：对雷电绕击类型进行判别以及对直流电流进行预测，然后根据雷击类型、直流电流预测量和换流母线电压有效值，利用式(3)计算换相失败抑制控制器输出的延迟触发角指令，并与逆变站控制系统的输出指令相比后，取最小值作为逆变站换流器的延迟触发角指令；

式(3)中，I_ref为直流电流参考值；k为根据绕击类型选择不同的雷击系数；U_LL为换流母线线电压有效值；X_c为换相电抗；I_dc(α)为当前时刻测量的直流电流，即换相开始时刻的电流；I′_dc(α)为当前时刻测量的直流电流的一阶导数；I″_dc(α)为当前时刻测量的直流电流的二阶导数；Δt为预测时间；k为换流变压器的变比；γ_min为换流阀固有极限关断角；

S4：判别绕击造成的系统暂态过程是否结束，若结束，表示系统已恢复稳定，则退出抑制措施；否则，返回S3。

2.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，所述S2中电气量变化趋势是否符合所述电气量变化特征是利用条件1和条件2来判断的，当同时满足条件1和条件2时，则表示特高压直流线路遭受绕击：

条件1：直流电压U_dc变化率的绝对值大于设定的变化率阈值

条件2：直流电流I_dc大于所设定的电流阈值I_{dc_set}。

3.根据权利要求2所述的抑制方法，其特征在于，所述电流阈值I_{dc_set}＝I_dN+ΔI_d0，其中，I_dN为直流电流额定值，ΔI_d0为发生换相失败的临界电流变化量，并有：

式(1)中，n为所述逆变站中6脉动换流器的个数；α_N为逆变器额定运行时的触发角。

4.根据权利要求2所述的抑制方法，其特征是，所述S3中是利用条件a和条件b来判别绕击类型的，当条件a和条件b同时满足时，表示绕击类型为绕击扰动：

条件a：直流电压U_dc变化率的绝对值大于所设定的变化率阈值且小于其中，Δ₁表示倍数；

条件b：直流电流I_dc大于所设定的电流阈值I_{dc_set}，且小于Δ₂×I_{dc_set}；其中，Δ₂表示另一倍数。

5.根据权利要求2所述的抑制方法，其特征是，所述S3中是利用条件c和条件d来判别绕击类型的，当条件c和条件d同时满足时，表示绕击类型为绕击故障：

条件c：直流电压U_dc变化率的绝对值大于所设定的变化率阈值其中，Δ₁表示倍数；

条件d：直流电流I_dc大于所设定的电流阈值Δ₂×I_{dc_set}，其中，Δ₂表示另一倍数。

6.根据权利要求1所述的抑制方法，其特征是，所述S3中是按如下过程预测直流电流：

S3.1取平波电抗器阀侧电流I_dc(α)为当前时刻测量的直流电流；令I_dc(α+μ)为换相结束时的电流；

S3.2对换相开始时刻的电流I_dc(α)和电流变化率进行估算，从而利用式(2)得到换相结束时的电流I_dc(α+μ)并作为预测的直流电流：

式(2)中，α表示换流器延迟触发角；μ表示叠弧角。