基于极间耦合特性的特高压直流换相失败预防方法.pdfVIP

第46 卷 第23 期 2022 年12 月10 日 Vol.46No.23 Dec.10,2022 DOI：10.7500/AEPS20210901002 基于极间耦合特性的特高压直流换相失败预防方法 1 2 3 1 1 1 李新年 ，付 颖 ，张庆武 ，林少伯 ，雷 霄 ，许锐文 （1. 电网安全与节能国家重点实验室（中国电力科学研究院有限公司），北京市 100192； 2. 国家电网有限公司，北京市 100031；3. 南京南瑞继保电气有限公司，江苏省南京市 211102） 摘要：换相失败是晶闸管换流阀逆变器的常见故障。随着高压直流输电的不断发展，直流输电的 电压等级和输送容量不断提升，交直流系统间的相互影响加剧，直流换相失败对交流系统的影响日 益凸显。随着直流输电距离的增长，双极直流线路的相互影响更为明显，直流系统一极发生线路故 障可能会导致另外一极发生换相失败。文中通过研究双极直流线路间的耦合机理，提出直流电压 突变量指标判定与优化逆变侧关断角控制相结合的换相失败预防控制方法。该方法基于直流线路 间的电磁耦合特性，根据健全极直流电压、电流特征，优化关断角调节器，利用直流电压突变量原理 判别故障极，通过增大关断角，避免健全极发生换相失败。电磁暂态仿真和实际工程应用验证了所 提方法的有效性。 关键词：特高压直流输电；换相失败；极间耦合；预防控制；电磁暂态 0 引言 特高压直流输电工程曾出现过极1直流线路故障重 启动过程中，由于极间耦合导致极2出现短时直 换相失败是高压直流输电系统逆变器最常见的 ［1-5］ ［6-11］ 流功率的大幅波动［23-24］，但 并未发生换相失 故障之一 ，随着直流输电技术的广泛应用 ，直 败。±1 100kV 昌吉—古泉特高压直流输电工程 流的输送容量和电压等级也在不断提升，交直流之 （简称吉泉直流工程）线路长3 284km，两极线路间 间、多回直流之间的相互耦合，直流送受端系统的相 的耦合将更加显著，甚至可能在一极直流发生故障 互影响等新特性逐渐显现，直流系统换相失败对交 ［25］ ［12-17］ 扰动期间引发健全极发生换相失败 。已有直流 流系统的影响日益凸显 。目前，直流工程广泛 线路极间耦合相关研究通常采用仿真分析，缺乏对 采用的基于换流母线电压零序分量检测和坐标变换 线路极间耦合机理的研究［22，24］，与±500、±800kV 判据的换相失败预防措施，在某些工况下已不再适 直流输电系统相比较，±1 100kV直流输电系统线 用。多个直流输电工程运行中出现了变压器合闸励 路极间耦合对健全极产生的影响将更大，易引起健 磁涌流引发的换相失败和由于直流线路极间耦合在 全极发生换相失败。 直流线路故障恢复期间引起的健全极直流功率大幅 ［18-20］ 本文在EMTDC上建立了±1100kV特高压直 波动 。文献［18］针对励磁涌流导致的谐波换相