基于直流控制系统的换相失败抑制措施研究

【摘要】：由于我国能源与经济呈现逆向分布,使得近年来HVDC的发展迅猛,目前,我国在运的HVDC线路己达30多条,不论是线路数量还是输送容量均居世界首位,我国电网己逐渐形成交直流紧密耦合的交直流混联大电网,在这种电网新形态下,直流换流器的换相失败故障己逐渐成为电网的又一常见故障。据统计,2012年,华东地区多馈入直流输电系统共计发生了 54次的换相失败事故,平均一周发生一次换相失败。换相失败的频繁发生,正在威胁着交直流混联电网的安全稳定运行,迫切需要性能良好、表现优异的换相失败抑制措施。因此,深入研究换相失败的抑制措施具有重要意义。在换相失败的抑制措施中,通过调整直流控制方式抑制换相失败的效果明显,但在换相失败的预测和控制策略上还存在着不足,为了弥补这些不足,本文在深度挖掘换相失败本质的基础上,将其引入到换相失败的预测和控制策略中,并进行一系列深入的研究。首先,本文在充分分析换相失败机理,挖掘换相失败本质的基础上,提出了一种基于换相面积的换相失败预测方法。通过PSCAD/EMTDC仿真证明,该预测方法具有良好的换相失败预测性能。其次,本文在详细介绍直流控制系统并详尽分析交流故障后的控制系统故障响应的基础上,指出了直流控制系统抑制换相失败的不足,并提出了基于电压单边量故障检测的改进控制策略。通过PSCAD/EMTDC仿真证明,该控制策略对于交流系统单相故障引起的换相失败具有良好的抑制性能。最后,本文将换相失败的本质引入到逆变侧触发角的控制中,提出了一种基于换相面积量化触发角的控制策略,突破性的使交流故障后的逆变侧触发角得到量化,而非依靠经验值整定,使得故障后的触发角控制更加准确、标准更加统一。通过PSCAD/EMTDC仿真证明,该控制策略对于交流系统各种故障条件下的不同类型故障引发的换相失败均具有良好的抑制性能,全面提升了 HVDC系统抵御换相失败的能力。