一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统高压直流输电领域，具体设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】
[0002] 基于晶闽管的电网换相高压直流输电化ine-Commutated-Conve;rte;r High Voltage Direct Current,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。
[0003] 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， 但当晶闽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。
[0004][0005][0006] 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。
[0007] 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=相故障引起=相电压跌落时，该方法可W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，运使得=相=线制 STATCOM的补偿效果受到很大影响。
【发明内容】
[000引有鉴于此，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YO型接线的STATCOM可对负序、零序实现无功补偿控制，同时不存在S相 S线制STATCOM中S相之间的禪合问题，因此更容易实现各H桥子模块电容电压的平衡控 审IJ;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。
[0009]本发明的目的是通过W下技术方案实现的：
[0010] -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；
[0011] 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；
[0012] 所述交流母线的受端侧连接有受端电网。
[0013] 优选的，所述无功补偿器为单相无功补偿器；
[0014] 所述单相无功补偿器包括功率链和单相变压器；
[0015] 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。
[0016] 优选的，所述无功补偿器为单相无功补偿器；
[0017] 所述单相无功补偿器中设有功率链；
[0018] 所述功率链的两端分别连接至两个输出端。
[0019] 优选的，所述无功补偿器为=相无功补偿器；
[0020] 所述=相无功补偿器包括采用=相四线制接线且并联的=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；
[0021] 各所述单相无功补偿器的中性线接地。
[0022] 优选的，所述无功补偿器为=相无功补偿器；
[0023] 所述=相无功补偿器包括=相五柱式变压器及功率链单元，且所述功率链单元采 用YO/yO接法并联至所述=相五柱式变压器的二次侧绕组；
[0024] 所述功率链单元包括=个并联的功率链、且每个所述功率链分别与在所述=相变 压器的二次侧中的每一相绕组并联；
[0025] 所述=相五柱式变压器的中性线接地。
[0026] 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；
[0027] 所述H桥子模块单元包括依次连接的多个H桥子模块，且每个所述H桥子模块均设 有2个输出端。
[0028] 优选的，所述H桥子模块包括电容器及功率开关管单元;所述功率开关管单元包括 第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第=功率开关管S3及第四功率开关管S4;
[0029] 所述第一功率开关管Sl的发射极分别连接至所述第二功率开关管S2的集电极及 所述H桥子模块的第一输出端;所述第一功率开关管Sl的集电极连接至电容器的正极；
[0030] 所述第二功率开关管S2的发射极连接至所述电容器的负极；
[0031] 所述第=功率开关管S3的发射极分别连接至所述第四功率开关管S4的集电极及 所述H桥子模块的第二输出端;所述第=功率开关管S3的集电极连至所述电容器的正极；
[0032] 所述第四功率开关管S4的发射极连接至电容器的负极。
[0033] 优选的，所述控制器包括电压检测单元、故障判别单元、电压调控单元及内环调控 单元；
[0034] 所述电压检测单元用于检测对直流输电系统逆变侧的交流母线的=相电压；
[0035] 所述故障判别单元用于分析所述电压检测单元输出的=相电压信号，并判别所述 受端电网是否发生故障；
[0036] 所述电压调控单元控制所述无功补偿器调控逆变侧交流母线电压；当所述电压调 控单元接收到所述故障判别单元发出的电网故障信号时，比较及计算对预设的交流母线电 压整定值与所述=相电压信号，输出=相无功电流指令信号；
[0037] 所述内环调控单元输入所述=相无功电流指令信号，并采用分相控制方式分别对 所述无功补偿器的各相无功电流控制、子模块电容电压控制W及功率开关管进行触发控 制。
[0038] -种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿方法，所述方法通过一种抑制直流输 电系统换相失败的并联补偿系统实现，所述并联补偿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，且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；所述方法包括如下步骤：
[0039] 步骤1.检测直流输电系统逆变侧的交流母线的=相电压；
[0040] 步骤2.分析和判别所述=相电压信号值并将分析结果发送至故障判别单元，所述 故障判别单元判断所述受端电网是否发生故障；
[0041 ]若所述受端电网发生故障，则进入步骤3;
[0042] 若所述受端电网未发生故障，则返回步骤1;
[0043] 步骤3.比较及计算预设的交流母线电压整定值与所述=相电压信号值;输出=相 无功电流指令信号；
[0044] 步骤4.根据所述=相无功电流指令信号触发无功补偿器的功率开关管；
[0045] 采用分相控制方式分别控制所述无功补偿器的各相输出无功电流分量，对母线电 压跌落进行补偿；同时所述控制无功补偿器的各相输出有功电流分量，维持子模块电容电 压恒定。
[0046] 从上述的技术方案可W看出，本发明提供了一种抑制直流输电系统换相失败的并 联补偿系统及方法，该系统包括无功补偿器及用于控制无功补偿器的控制器;该方法检测 直流输电系统逆变侧的交流母线的=相电压;分析和判别=相电压信号值并将分析结果发 送至故障判别单元，比较及计算预设的交流母线电压整定值与=相电压信号值;根据=相 无功电流指令信号触发无功补偿器的功率开关管;采用分相控制方式分别控制无功补偿器 的各相输出无功电流分量，对母线电压跌落进行补偿；同时控制无功补偿器的各相输出有 功电流分量，维持子模块电容电压恒定。本发明提出的系统及方法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YO型接线的STATCOM可对负序、零序实现无功补 偿控制，进而保证了电网换相高压直流输电系统的有效运行。
[0047] 与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有W下优异效果：
[0048] 1、本发明所提供的技术方案中，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YO型接线的STATCOM可对负序、零序实 现无功补偿控制，同时不存在S相S线制STATCOM中S相之间的禪合问题，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，所述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。
[0049] 2、本发明所提供的技术方案，当受端电网发生故障时，能有效补偿电网电压跌落， 从而准确抑制换相失败的发生。
[0050] 3、本发明所提供的技术方案，采用=相四线无功补偿器，可W避免=相=