[发明专利]一种基于电流限制法的直流输电换相失败防御方法

说明书

技术领域

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

20世纪50年代以来，传统电网换相高压直流输电（Line-Commutated-Converter High 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。

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。

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γ（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。

当系统对称运行时，逆变器的关断角为：

γ=arccos(2kIdLXCUL+cosβ)---(1)]]>

式中，k为换流变的变比；I_dL为直流电流；X_C为换相电抗；U_L为换流母线电压有效值，β为越前触发角。

由（1）式可知，对确定系统，当直流电流I_dL、越前触发角β不变时，需要一定的交流母线电压作为支撑，以保证关断角在合理范围内。换相过程中，换相回路电压满足如下方程：

Lr=diopen(t)dt-Lrdiclose(t)dt=e(t)---(2)]]>

式中，L_r为等值换相电感，t为时间；i_open(t)、i_close(t)分别表示将要开通、关断的阀臂上流过的电流，e(t)为这两个阀臂所承受的线电压，它们均为时间t的函数。在直流电流不变时，对（2）式两边积分。晶闸管的电压-时间换相面积可用下式表示：