一种基于电流限制法的直流输电换相失败防御方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于电流限制法的直流输电换相失败防御方法，该方法包括如下步骤：I、根据故障检测的输出信号，检测直流输电系统换流母线的故障类型；II、运用电流限值法减小直流电流指令并持续60-100ms；III、判断所述故障是否消除及直流输电系统关断角是否恢复；IV、根据判断结果确定直流电流指令，直至故障被清除，恢复直流电流指令。该方法避免了提前触发带来的增大直流电流、增大直流输电系统的功率因数角等不利影响，对交流系统故障做出了及时有效的反应，使晶闸管所需的换相面积减小，有利于防御直流输电系统发生换相失败故障。
【专利说明】—种基于电流限制法的直流输电换相失败防御方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种输配电【技术领域】的方法，具体讲涉及一种基于快速电流限制的直流输电换相失败防御方法。
【背景技术】
[0002]20世纪50年代以来,传统电网换相高压直流输电(Line-Commutated-ConverterHigh Voltage Direct Current, LCC-HVDC)以其大容量远距离输电、有功功率快速可控等特点在世界范围内得到了快速的发展。
[0003]但是由于LCC-HVDC采用无自关断能力的普通晶闸管作为换流元件，因此LCC-HVDC系统需要一定强度的交流系统来实现换相，需要交流电网提供换相电压。当电网发生故障或三相严重不对称时，会导致交流母线电压下降，线电压过零点可能提前，LCC-HVDC阀臂的换流重叠角将增大，关断角将减小，容易导致换相失败。当两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内，如果未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程一直未能进行完毕，这两种情况在阀电压转变为正向时被换相的阀都将向原来预定退出导通的阀倒换相，这称为换相失败。换相失败的发生严重限制了直流系统传输功率，使得传输功率从正常值突然下降到很小的值甚至是零，为整个交-直-交系统带来巨大的扰动。
[0004]若晶闸管和触发系统工作均可靠，那么导致换相失败的原因主要是交、直流系统电压、电流等物理量的变化。发生换相 失败的本质在于关断越前角Y (以下简称“关断角”)的值过小，不足以使载流子复合，恢复阻断能力，当电压变为正时，晶闸管再次导通。
[0005]当系统对称运行时，逆变器的关断角为:
【权利要求】
1.一种基于电流限制法的直流输电换相失败防御方法，其特征在于:所述方法包括如下步骤: I.根据故障检测的输出信号，检测直流输电系统换流母线的故障类型； I1、运用电流限值法减小直流电流指令并持续60-100ms； II1、判断所述故障是否消除及直流输电系统关断角是否恢复； IV、根据判断结果确定直流电流指令，直至故障被清除，恢复直流电流指令。
2.如权利要求1所述的一种基于电流限制法的直流输电换相失败防御方法，其特征在于:所述步骤II中的所述电流限值法包括:当检测到单相故障时，所述电流指令减小为如下式(I)确定的
3.如权利要求2所述的一种基于电流限制法的直流输电换相失败防御方法，其特征在于:所述电流指令减小幅度根据所述电流指令系数确定，使电流指令均呈阶跃下降，减小直流电流，抑制故障后电流的上升幅度。
4.如权利要求1所述的一种基于电流限制法的直流输电换相失败防御方法，其特征在于:所述步骤III中: 若直流输电系统换流母线电压有效值大于有效值阈值，有效值阈值的范围为0.95p.u.~1.05p.u.，且直流输电系统的关断角大于关断角阈值，关断角阈值的范围为15°~.18。； 若所述换流母线电压有效值和所述关断角分别在换流母线电压有效值阈值的范围和关断角阈值的范围内，则认为交流故障已清除且所述直流输电系统从交流故障的扰动中恢复正常；否则认为交流故障尚未清除或所述直流输电系统未从交流故障的扰动中恢复； 若交流故障已清除且所述直流输电系统从交流故障的扰动中恢复正常，则直流电流指令恢复为故障前的值；否则，为了保证直流输电系统不发生换相失败，步骤IV中确定直流电流指令时认为关断角运行在额定值，直流电流指令由换流母线电压有效值确定。
5.如权利要求1所述的一种基于电流限制法的直流输电换相失败防御方法，其特征在于:所述步骤IV包括: 若故障类型为三相故障，所述直流电流指令为: I=Uf (3) 若故障类型为单相故障，所述直流电流指令为: I= ^Jiu/-1(A) 式中，Uf为故障未清除时换流母线电压有效值。
【文档编号】H02J3/36GK103730907SQ201410038135
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】郭春义, 刘羽超, 赵成勇, 李春华, 许韦华, 阳岳希 申请人:华北电力大学, 国网智能电网研究院, 中电普瑞电力工程有限公司, 国家电网公司