[发明专利]一种换流阀换相失败判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种换流阀的判别方法，具体讲涉及一种换流阀换相失败判别方法。

背景技术

换相失败（Commutation Failure，CF）是逆变器较为常见的故障形式，当两个阀进行换相时，因换相过程未能进行完毕，或者预计关断的阀关断后，在反向电压期间未能恢复阻断能力，当加在该阀上的电压为正时，立即重新导通，发生倒换相，使预计开通的阀重新关断，这种现象称之为换相失败。换相失败故障会导致诸多不良后果，如直流系统电压降低，电流增大，输送功率减少，换流阀寿命缩短等。当出现连续或同时换相失败时，将有可能导致直流系统停运。电网中因直流工程输送容量提升，多馈入直流以及大直流弱交流等问题造成换相失败的风险进一步提高。

换相失败本质为：当电网发生故障时，线电压过零点提前，换相阀臂的换流重叠角将增大，关断角γ将减小并小于晶闸管所需的最小关断角γ_min，换相桥臂失去正向阻断能力，导致换相失败。

根据工程经验，一般对换相失败的判据有如下两种：1）交流电压跌落到一定限值就视为换相失败；2）认为晶闸管的最小关断角γ_min为一定值，一般设定为8度，一旦直流输电系统关断角小于该定值，将发生换相失败。事实上，晶闸管的最小关断角γ_min（对应时间为t_q，μ_s）是一个动态参数，与晶闸管的运行状态和工艺条件有关，如晶闸管结温T_j、电流下降率di/dt、关断过程承受的反压V_rr，通态电流I_F、少子寿命τ_p等等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种换流阀换相失败判别方法，该方法得到准确的晶闸管最小关断角γ_min，并通过分析同一桥臂内各晶闸管级的γ_min，通过判别串联晶闸管级的换相失败个数，综合分析整个换流桥臂的换相情况，并以此作为换相失败判据。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种换流阀换相失败判别方法，所述方法用的系统为换流阀系统，所述换流阀系统由多个换流阀模块以重叠式的结构串联组成，两个阀组件串联连接组成换流阀模块，数个晶闸管级串联后再和饱和电抗器相连组成换流阀的阀组件，单个晶闸管及其两端的辅助设备组成晶闸管级；其改进之处在于，所述方法基于晶闸管的动态最小关断角，包括下述步骤：

（1）测试多运行参数下关断时间数据；

（2）拟合关断时间对各运行参数的函数；

（3）残差分析并判断最大残差是否小于30～40us；

（4）确定晶闸管关断过程的最小关断角；

（5）比较每一晶闸管级的最小关断角与系统关断角；

（6）判断桥臂是否发生换相失败。

进一步地，所述辅助设备阻尼回路、直流均压回路、晶闸管、饱和电抗器和阀内杂散电容；所述阻尼回路、直流均压回路和晶闸管并联后组成阻尼回路-直流均压回路-晶闸管并联支路，阻尼回路-直流均压回路-晶闸管并联支路与饱和电抗器串联与阀内杂散电容并联。

进一步地，所述步骤（1）中，通过测量晶闸管在不同运行条件下的关断时间t_q，得到晶闸管最小关断角对应关断时间t_q的数据曲线。

进一步地，所述步骤（2）中，根据试验数据进行多元线性回归分析拟合t_q对各运行参数的函数，其表达式如下：