基於換相電流時間面積指標的換相失敗檢測方法
2023-04-29 08:03:41 1
專利名稱：基於換相電流時間面積指標的換相失敗檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種基於換相電流時間面積指標的換相失敗檢測方法，屬於高壓直流輸電領域。
背景技術：
換相失敗是高壓直流輸電系統換流站逆變運行時最常見的故障之一，其發生的主要原因是逆變側交流系統故障引起換相電壓下降。某些情況下換相失敗可能自行恢復，但連續換相失敗可能引起直流輸電系統閉鎖，甚至危及整個系統穩定，造成更大危害。交直流混合運行系統中，電壓崩潰和控制引發的電壓振蕩都會造成逆變器永久換相失敗。換相失敗是指當兩個橋臂之間換相結束後，剛退出導通的閥如果在反向電壓作用的一段時間內未能恢復阻斷能力，或者在反向電壓作用期間換相過程一直未能進行完畢。這兩種情況當閥電壓轉變為正向時被換相的閥都將向原來預定退出導通的閥倒換相。 換相失敗有一次換相失敗、兩次連續換相失敗和兩次不連續換相失敗等不同表現形式。換相失敗將導致直流電壓下降和直流電流增大，若採取的控制措施不當，還會引發後繼的換相失敗，嚴重時將導致直流傳輸功率中斷，使得整個系統失去穩定，對電網的安全運行影響重大。與單饋入直流輸電系統相比，多饋入直流輸電系統具有較大的輸送容量和更為靈活的運行方式，但同時也帶來一些特殊問題，由於換流站之間的相互作用對換相失敗更為敏感，換相失敗問題的研究將更為複雜。一個換流站的換相失敗不但會引發本身直流系統的電壓波動，還可能導致附近多個換流站發生換相失敗，甚至造成整個系統運行崩潰。近年來電網超常規發展，多條直流線路陸續投運，而大區聯網普遍採用交直流混合運行方式，一旦某條直流發生連續換相失敗、導致閉鎖，其原先直流傳送的功率將向交流線路轉移，使相關線路重載，給交流系統的穩定運行帶來直接影響，若多條直流線路發生連鎖故障，甚至可能導致電網失穩。因此對直流系統換相失敗的分析研究值得重視。換相失敗的判定方法主要有熄弧角判斷法和最小電壓降落法。熄弧角判斷法是通過比較換流器實際熄弧角與引起換相失敗的臨界熄弧角之間的大小來判斷發生換相失敗的方法；最小電壓降落法通過比較換相電壓的降落與發生換相失敗所需的最小換相電壓降落之間的大小來判斷系統是否發生換相失敗。工程上判斷換相失敗一般是採用經驗電壓判據。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種基於換相電流時間面積指標的換相失敗檢測方法，其特點是能夠從能量的角度用換相電流時間面積分析了兩閥間換相的動態過程及直流電流和換相角μ的關係，從本質上揭示影響換相失敗發生的機理。該方法與以往的判定法相比較，能夠從能量的角度體現換相的本質過程。本發明的目的由以下技術措施實現基於換相電流時間面積指標的換相失敗檢測方法包括以下步驟
1.對於直流系統換流站逆變器，根據換相機理用數學模型表達換相過程；2.在換相過程中，根據換相的數學模型得到在直流系統任意時刻下，正常運行或故障情況下的各種運行參數； 3.根據換相的本質特點，提取逆變側閥電流這一參數，將閥電流曲線在換相過程中與時間軸所圍面積定義為換相電流時間面積；4.考慮換相過程非常短暫，將以上得到的換相電流時間面積用數學方法進行簡化處理，根據得到的面積大小，以及該運行方式下逆變器的其它參數，根據提出的判據條件與極限換相電流面積進行比較，以判斷換流器是否發生換相失敗。根據換相的物理過程，閥V5的電流從Id逐漸減小到0，閥Vl的電流則從0增大到 Id,閥V5完成了向閥Vl換相的過程，同時閥V5處等值電感完成了與閥Vl處等值電感間能量的轉換，換相數學模型表達為換相數學模型表達為
權利要求
1.一種基於換相電流時間面積指標的換相失敗檢測方法，其特徵在於該方法包括以下步驟1)對於直流系統換流站逆變器，根據換相機理用數學模型表達換相過程；2)在換相過程中，根據換相的數學模型得到在直流系統任意時刻下，正常運行或故障情況下的各種運行參數；3)根據換相的本質特點，提取逆變側閥電流這一參數，將閥電流曲線在換相過程中與時間軸所圍面積定義為換相電流時間面積；4)考慮換相過程非常短暫，將以上得到的換相電流時間面積用數學方法進行簡化處理；根據得到的面積大小，以及該運行方式下逆變器的其它參數，提出基於換相電流時間面積法的換相失敗檢測方法，並給出相應的判據，以判斷換流器是否發生換相失敗。
2.如權利要求1所述基於換相電流時間面積指標的換相失敗檢測方法，其特徵在於換相電流時間面積為根據換相的物理過程，閥V5的電流從Id逐漸減小到0，閥Vl的電流則從0增大到Id， 閥V5完成了向閥Vl換相的過程，同時閥V5處等值電感完成了與閥Vl處等值電感間能量的轉換，換相數學模型表達為
全文摘要
本發明公開了一種基於換相電流時間面積指標的換相失敗檢測方法，其特點是對於直流系統換流站逆變側的換相過程，根據換相電流與時間軸所圍面積提出換相電流時間面積這一概念，換相電流時間面積法從能量的角度揭示出換相過程的物理意義，根據換相電流時間面積的大小提出相應的判據，該判據能夠作為正確判斷換流站逆變側是否發生換相失敗的新指標。
文檔編號G01R31/08GK102353874SQ20111019266
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月11日 優先權日2011年7月11日
發明者何鵬飛, 戴寒光, 李興源, 李思思, 王渝紅, 鄧鴻強, 魏巍 申請人:四川大學