[发明专利]兼顾有功平衡的混合双馈入直流连续换相失败控制方法

说明书

本发明公开了一种兼顾电网有功平衡的混合双馈入直流输电系统连续换相失败控制方法，建立了LCC‑HVDC逆变站关断角、直流电流和VSC‑HVDC输出无功的关联模型，结合直流系统运行约束条件，提出了混合直流输电系统换相失败可控域。以故障前后混合双馈入直流系统有功传输变化量最小为目标，以换相失败可控域为约束，通过优化控制模型得到LCC‑HVDC直流电流和VSC‑HVDC无功功率控制定值。在受端电网故障下根据换流母线电压跌落瞬间切换LCC‑HVDC直流电流和VSC‑HVDC无功功率控制的定值。本发明提高LCC‑HVDC换相失败的免疫能力，并最大限度降低直流传输有功的变化量，有利于交直流电网的安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及输配电技术领域，具体涉及在受端电网故障下，兼顾电网有功平衡的混合双馈入直流输电系统连续换相失败控制方法。

背景技术

基于电网换相换流器的高压直流输电(line commutated converter based highvoltage direct current,LCC-HVDC)在远距离大容量输电和电力系统联网方面具有明显优点，但也存在换相失败风险、运行中需消耗无功功率等缺点。随着直流输电技术的迅速发展，基于电压源型换流器的柔性直流输电(voltage source converter based highvoltage direct current, VSC-HVDC)凭借其有功功率和无功功率独立解耦控制、短路容量小、不存在换相失败风险等优点也得到了广泛的应用。当两种不同类型的直流输电系统馈入同一交流电网时，就形成了混合多馈入直流输电系统，例如，我国舟山嵊泗岛、鲁西背靠背直流工程和丹麦西部电网都可等效为混合多馈入直流输电系统。

在受端交流电网发生短路故障或电网电压畸变等情况下，LCC-HVDC系统容易发生换相失败，换相失败期间将造成直流电流短时增大，直流电压和直流功率在一定时间内降低到零。若换相失败没有得到有效抑制会引发连续换相失败，导致直流系统降功率运行，甚至造成直流闭锁。随着直流输电工程输送功率的提升，直流换相失败对交流电网安全稳定带来的影响已不容忽视。

目前，抑制LCC-HVDC系统换相失败的主要包括换相失败预测控制、低压限流控制、利用其他设备进行无功补偿等手段。

(1)通过换相失败预测控制(CFPREV)技术在检测到交流故障时减小LCC-HVDC换流站触发延迟角α，以达到增大关断角γ的作用；

(2)通过低压限流控制(voltage dependent current order limiter,VDCOL)在直流电压或交流电压跌落到某一程度后开始限制直流电流指令，有利于降低逆变站在故障期间的无功消耗，恢复逆变器换相过程。

(3)安装SVC、STATCOM和调相机等无功补偿装置，SVC装置输出的无功功率与系统电压的平方成正比，其在暂态条件下输出的无功能力严重受限，且响应速度较慢； STATCOM在电网故障下的无功输出能力比SVC强，但投资成本较高。由于高压直流输电系统的传输容量大，暂态条件下的无功需求要求较大，采用大容量无功补偿设备会极大提高工程投资成本。