换相失败

摘要： 分层接入的特高压直流输电系统中,非故障层换相失败预测控制的启动时刻存在延时,无法及时反应故障严重程度以输出合适的触发角提前量,可能导致高低端换流器同时发生换相失败的风险增加。对此,提出一种基于故障层触发角提前量前馈的高低端换流器换相失败预测控制协调策略。利用故障层换流器可更灵敏反应故障严重程度的特点,所提策略将故障层换相失败预测控制触发角提前量引入非故障层换相失败预测控制,实现非故障层换相失败预测控制启动时刻提前。此外,还引入直流电流协调系数以得到更合适的触发角提前量。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,对不同工况下所提控制策略进行了验证。结果表明,该策略能快速应对逆变侧交流系统故障,减小高低端换流器同时发生换相失败的风险,对预防分层接入系统高低端换流器同时发生换相失败有一定借鉴意义。

摘要： 电网在换相失败发生期间,会消耗大量的动态无功功率,一旦发生换相失败故障,容易对电网安全运行产生影响。在此背景下,研究如何通过优化交直流混联电网的无功储备,来降低直流换流器换相失败事故扩散的风险。首先,建立交直流混联系统的微分代数方程,在一阶轨迹灵敏度基础上,求取系统的多阶轨迹灵敏度;然后,针对电力系统当前的运行状况,建立含发电机和容抗器的动态无功储备优化模型,求解得到动态无功储备优化的最优解;最后,以某实际系统为模型进行仿真验证,证明该方法的可行性与有效性。

摘要： 针对混合级联直流输电系统逆变侧低端模块化多电平换流器(MMC)易受过压、过流影响导致闭锁的问题,提出一种基于故障限流器(FCL)的混合级联直流输电系统故障穿越方法。所提方法既适用于交流故障使得逆变侧高端电网换相换流器(LCC)换相失败,从而导致低端MMC充电造成的过流场景,又适用于直流侧单极接地,导致MMC子模块放电造成的过流场景。通过逆变侧LCC换相失败和MMC单极接地故障导致过流原因的统一分析,明确了所提FCL的拓扑结构、工作机理、控制方法以及参数设计。LCC换相失败故障发生时,FCL将限流电阻接入,控制MMC直流电流在2倍额定电流内,防止MMC闭锁;MMC单极接地故障发生时,利用FCL自身拓扑阻断故障回路,防止子模块电容向故障点放电,保护MMC阀组。仿真结果表明,所提FCL在2类故障下均具备良好的穿越能力,工程应用价值良好。

摘要： 针对逆变侧交流系统故障下传统的基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统容易发生换相失败这一问题,推导了换相电压负序分量与锁相环的定量关系,并定性分析了换相电压负序分量对LCC-HVDC输电系统换相的影响。在此基础上提出了一种改进双二阶广义积分器锁相环以抑制多次换相失败。该锁相环首先采用具有分离特性的相序解耦谐振控制器来解耦换相电压的正、负序分量;接着利用双二阶广义积分-正交信号发生器再次分离换相电压的正、负序分量以及消除谐波分量;最后采用正交谐波消除模块滤除低次谐波,提升锁相环的抗干扰能力,完成同步信号的准确提取。仿真结果表明,改进的锁相环具有较好的动态性能与较强的换相电压负序分量与谐波抑制效果;在电网电压不对称、谐波含量较高时仍能够高效地追踪电网电压的频率与相位;并能够减少换相失败的发生概率。

摘要： 低压限流控制器(VDCOL)是抑制基于电网换相换流器的高压直流输电(LCC-HVDC)系统后续换相失败的重要控制环节,通过分析LCC-HVDC系统换流器换相过程,提出一种基于等效直流输入电阻的VDCOL优化方案评价指标以及一种基于定等效直流输入电阻的VDCOL优化控制策略。基于CIGRE HVDC标准测试模型对故障期间不同类型的VDCOL优化方案进行仿真测试以验证所提评价指标的合理性和所提控制策略的有效性,仿真结果表明:故障期间等效直流输入电阻与关断角呈正相关;采用所提控制策略后等效直流输入电阻能够尽快恢复并保持在1.0 p.u.附近;同时所提控制策略可以有效抑制LCC-HVDC系统后续换相失败。

摘要： 针对青藏直流存在换相失败的问题,提出了柔性直流输电的技术方案。分析了电压源换流器的数学模型,介绍了MMC的拓扑结构,并详细计算了青藏柔性直流的系统参数。利用ADPSS软件搭建了11电平的青藏柔性直流模型,并在逆变侧分别设置了单相接地短路故障、两相接地短路故障、三相接地短路故障,分别对各种不同类型的故障进行了仿真研究。仿真结果表明,在三种严重程度不同的故障情况下,电压下降的幅度逐渐增加,直流输电传送的功率也逐渐下降,但都未发生换相失败,青藏柔性直流输电依旧完成了换相,验证了该方案的可行性,为防御青藏直流换相失败提供了思路。

摘要： 针对混合直流输电系统换相失败时冲击电流较大的问题,文中首先推导冲击电流幅值与电压源型换流器(VSC)的关系,明确换相失败时VSC投入的子模块数量是决定冲击电流的关键参数。然后,研究影响电网换相换流器(LCC)换相能力的主要因素,提出基于主动限流的换相失败抑制策略,在VSC调制波中加入直流扰动量和交流扰动系数,从而改变子模块投切方式,抑制换相失败冲击电流的峰值和上升速度。最后,在Matlab/Simulink中搭建两端混合直流输电系统仿真模型,对所提策略在逆变站交流侧不同程度电压下降故障时的有效性进行验证,结果表明,所提策略不仅能限制冲击电流,减小桥臂电流应力,还可有效避免连续换相失败的发生。

摘要： 基于电网换相换流器的高压直流(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)输电由于输送容量大、损耗低、经济性好等优势被广泛应用于远距离输电与区域电网异步互联,是实现我国“西电东送”能源发展战略的重要技术手段。LCC-HVDC采用无自关断能力的晶闸管作为换流元件,依赖交流系统电压进行换相,因此受端交流系统故障、晶闸管及其控制电路不可靠等均易导致换相失败。

摘要： 为提高传统直流输电系统抵御换相失败的能力,改善系统故障期间的动态特性,提出了一种基于晶闸管型全桥子模块(T-FBSM)的复合型电网换相换流器拓扑,在故障期间可以通过控制工作模式的切换同时实现换相电压的补偿及直流电流增长的抑制,从而提高换相失败的免疫能力。研究了T-FBSM与换流阀的协调控制策略,并设计了T-FBSM电气参数。最后,在PSCAD仿真环境中设置不同仿真案例,验证了所提新拓扑的电压、电流应力及换相失败抑制效果。仿真结果表明,所提复合式电网换相换流器拓扑协调控制策略及所设计的T-FBSM电气参数合理、有效,同时所提拓扑可以有效降低换相失败概率,并可改善系统的恢复特性。

摘要： 提前触发控制是降低高压直流输电系统换相失败发生概率的一种重要方法,精准的提前触发是该方法抑制换相失败的关键。根据换相电压时间面积理论,提出了一种基于换相电压时间面积预测的换相失败抑制方法。该方法不仅计及了故障后直流电流的变化,还通过换相面积的测量间接计及了故障后换相角以及等效换相电抗的变化。同时,该方法具有较清晰的物理意义,不需要通过复杂的参数整定来提升换相失败抑制性能。最后,以PSCAD/EMTDC中CIGRE标准模型作为测试模型,在不同故障下验证了所提方法的有效性。

摘要： 在高压直流输电系统LCC-HVDC系统中,受端换相失败主要与交流侧换流母线电压、直流电流等因素有关.而交流侧母线单相接地所引起的换相电压幅值减小和过零点相位偏移问题,会直接影响逆变器换流阀的关断角.本文基于LCC-HVDC中换相失败机理,分析了交流侧单相故障对各换相过程的影响特征,并设计出一种关断角附加调节器来抑制单相接地故障所引起的连续换相失败.通过PSCA.搭建了LCC-HVDC的CIGRE标准模型,仿真结果表明引入了关断角附加调节器后,单相接地故障引发连续换相失败的现象基本消除,从而验证了该调节器的有效性.

摘要： 针对交直流系统中直流逆变侧发生短路故障易引起的换相失败问题,通过在短路近区加装故障限流器,研究其对抑制直流换相失败及电网暂态稳定性的影响.本文基于中国电科院研发的PSD-BPA软件平台,并以中国国家电网规划的"三华"交直流电网为研究对象,分析了FCL限流及阻隔故障传递的原理及换相失败影响因素,进而利用三区域交直流等值模型给出故障限流器抑制换相失败及改善交直流混联电网暂态稳定性的理论解释.研究了在多馈入直流电网中加装故障限流器对缩短直流换相失败时间及提高直流恢复能力的影响,以及由于功率不平衡导致机群间相对运动下系统暂态失稳问题.理论和仿真结果表明,FCL的投入,能够有效缓解多回直流线路同时换相失败引起的交流系统功率不平衡和潮流转移问题,从而提高区域电网联络断面的输送能力和暂态稳定性.

摘要： 直流换相失败造成的短时功率扰动将会引发交流联络线功率波动.本文提出短时功率扰动的动态过程可等效为2阶线性系统的方波扰动,基于2阶线性系统时域分析理论,阐明短时功率扰动扰动下联络线功率波动的机理,提出联络线功率波动峰值以及功率转移比的计算方法.通过"三华"电网仿真分析和实际系统机组功率扰动事故验证提出的模型、机理和算法的正确性和有效性.研究结论有助于掌握互联电力系统联络线功率波动的动态特性,为互联电力系统的运行方式安排和控制措施的确定提供依据.

摘要： 本文首先介绍了直流输电系统的组成及其各自的作用,然后就换相失败发生机理进行了详细、具体的分析.换相失败的根本原因是故障引起的电压降落和电流增加,致使直流系统的超前角变大和关断角变小,关断角过小导致相应的阀无法截止,进而导致应该导通的阀无法导通.基于未来某年的电网结构对特高压酒湖直流换相失败的影响进行了仿真分析,其换向失败后,将引起周边风电场的机端电压大幅增加,增加幅度大于0.15pu,超过了现有国标允许的范围.

摘要： 根据南方电网多回直流落点比较集中,500kV交流线路故障可能引发多回直流同时换相失败的问题,本文分析了多回直流换相失败时间和系统稳定性的关系,并针对多回直流换相失败后是否采取安稳措施给出结论,仿真结果表明,多回直流持续的换相失败后引发系统失稳,通过安稳装置切机、切负荷量过大,且换相失败持续一定时间后安稳措施也无效,因此多回直流持续换相失败引起系统失稳后,采取安全稳定控制措施不合理.

摘要： 本文首先介绍了直流输电系统的组成及其各自的作用,然后就换相失败发生机理进行了详细、具体的分析.换相失败的根本原因是故障引起的电压降落和电流增加,致使直流系统的超前角变大和关断角变小,关断角过小导致相应的阀无法截止,进而导致应该导通的阀无法导通.基于未来某年的电网结构对特高压酒湖直流换相失败的影响进行了仿真分析,其换向失败后,将引起周边风电场的机端电压大幅增加,增加幅度大于0.15pu.,超过了现有国标允许的范围.最后对导致换向失败的因素进行了总结,并给出了建议.

摘要： 根据南方电网中多回直流落点比较集中,500kV交流线路故障可能引发多回直流线路同时换相失败的问题,本文分析了多回直流换相失败时间和系统稳定性的关系,并针对多回直流换相失败后是否采取安稳措施给出结论,仿真结果表明,多回直流线路持续的换相失败后引发系统失稳,通过安稳装置切机、切负荷量过大,且换相失败持续一定时间后安稳措施也无效,因此多回直流线路持续换相失败引起系统失稳后,采取安全稳定控制措施不合理.rn 仿真发现，当南方电网的多回直流线路持续换相失败达到0.26s后，系统就会发生功角电压失稳问题。当换相失败持续时间达到0.46s及以上时，通过安稳装置大量的切机仍然难以使系统恢复稳定。rn 通过对多回直流线路换相失败的稳控策略对比可知，多回直流线路换相失败后，如果换相失败时间短，系统不会有稳定问题。如果换相失败时间长，那么通过稳控采取措施也难以使系统恢复稳定。一旦稳控措施在执行过程中一旦换相恢复对系统将构成又一个大的扰动，对系统的稳定更为不利。rn 多回直流线路换相失败引起系统功角电压失稳后，需要依靠第三道防线失步解列装置对系统进行解列，多回直流线路换相失败后，系统的振荡中心仍然为两广断面。与交流系统故障引起的失步振荡的振荡中心相同。

摘要： 同步调相机作为特高压直流配套工程投产后,开展其对受端电网运行影响以及协调控制策略研究具有重要现实意义.首先分析了大型同步调相机的无功运行特性,建立了不同时间尺度下的调相机无功电压模型.其次通过华东实际电网算例,仿真分析了对电压特性、短路电流以及换相失败等的影响.仿真结果表明,调相机接入后可以有效提升电压支撑能力,显著增强电网强度,降低换相失败风险,验证了理论分析的正确性.最后提出将调相机接入AVC统一调配,并采用较小静态调差系数和稳态迟相运行的控制策略,可充分发挥调相机的动态无功支撑作用.

摘要： 本文针对鲁西背靠背送端与永富直流受端换流站间的相互影响问题进行研究,在分析网架结构的基础上,采用直流交互作用因子(ＭIIＦ)对两直流系统间的相互影响程度进行评价,并利用其判断永富直流受端换流站的换相失败,最后对现状及规划网架结构下两直流间的相互影响程度进行仿真计算.仿真结果证明了采用交互作用因子进行评价的有效性与正确性,同时也反映出永富直流受鲁西背靠背的影响作用较大,加强５００ｋＶ鲁砚线会增大两直流间的交互作用因子,本文研究能够为直流近区的电网规划提供指导依据.

摘要： 在永富直流系统调试期间,发生了由于电流过零故障信号导致极控系统ＥＳＯＦ.通过电流过零故障原因进行分析,提出了对极控系统程序进行优化、添加电压过零信号滤波环节的处理措施,并对优化后的程序进行验证,证实了处理措施的有效性,成功解决了永富直流工程由于系统电压扰动导致换流阀电流过零信号故障误报及换相失败的情况.

摘要： 本发明公开了一种计及换相失败预测控制的直流输电换相失败概率求取方法，包括以下步骤：（1）确定换流母线换流母线故障相电压跌落程度；（2）以换流母线A相电压正向过零点为端点，将整个时间区间分为长度为0.02s的若干区间；（3）计算在换相失败预测控制的作用下，关键阀组换相过程所对应的换相电压‑时间积分；（4）计算额定直流电流下换相电压‑时间积分需求；（5）计算临界电压跌落范围；（6）计算发生换相失败的故障合闸角范围；（7）计算在换相失败预测控制的作用下，发生换相失败的概率。本发明计及换相失败预测控制，求得换流母线单相电压跌落后发生换相失败的概率，为换相失败预测控制模块的优化以及安稳措施的制定提供参考依据。

摘要： 本发明公开了一种柔性化电网换相换流器抑制高压直流换相失败的控制方法及系统，包括以下步骤：在高压直流输电逆变侧的换流变压器阀侧串联级联H桥型的可控电压源，可控电压源与电网换相换流器构成柔性化LCC；所述可控电压源采用连续控制的方法输出容性电压。本发明中，柔性化LCC在常规运行状态可以实现直流母线电压和实际熄弧角的分别控制；在交流电网发生不同程度电压跌落时，可控电压源可以有效抑制电网换相换流器换相失败问题的发生。

摘要： 本发明公开了考虑换相裕度的多馈入系统换相失败预测协调控制方法，包括如下步骤：步骤（1）对逆变侧进行不对称故障检测和对称故障检测，并根据检测电压幅值实现换相失败预测控制CFPREV启动输出；步骤（2）检测各回直流系统的熄弧角数值，并进行标幺化处理，并将最小的熄弧角除以最大的熄弧角得到折算系数；步骤（3）选取当前熄弧角数值最大的直流系统进行协调控制，将直流系统的输出比例系数乘以所述折算系数，从而实现换相失败预测控制CFPREV的协调输出，本发明保证了换相失败风险较高回直流的抑制相继换相失败的效果，能够有效的抑制多馈入直流系统相继换相失败。

摘要： 本发明涉及一种基于换相期间能量转移特性的换相失败判别方法及装置，属于继电保护技术领域，解决了现有的换相失败判别方法存在实用性不强且判断精度较低的问题。包括：采集逆变侧交流母线折合到逆变器侧的三相电压瞬时值ua(t)、ub(t)、uc(t)和交流母线电压的有效值U；基于交流母线折合到逆变器侧的三相电压瞬时值ua(t)、ub(t)、uc(t)和交流母线电压的有效值U，计算换相电感能量Wcal及换相前电感储存能量Wth；基于换相电感能量Wcal及换相前电感储存能量Wth，判断是否换相失败。实现了换相失败的判别，提高了实用性和判别精度。

摘要： 本发明公开了一种计及换相失败预测控制的直流输电换相失败概率求取方法，包括以下步骤：（1）确定换流母线换流母线故障相电压跌落程度；（2）以换流母线A相电压正向过零点为端点，将整个时间区间分为长度为0.02s的若干区间；（3）计算在换相失败预测控制的作用下，关键阀组换相过程所对应的换相电压‑时间积分；（4）计算额定直流电流下换相电压‑时间积分需求；（5）计算临界电压跌落范围；（6）计算发生换相失败的故障合闸角范围；（7）计算在换相失败预测控制的作用下，发生换相失败的概率。本发明计及换相失败预测控制，求得换流母线单相电压跌落后发生换相失败的概率，为换相失败预测控制模块的优化以及安稳措施的制定提供参考依据。

摘要： 一种考虑恢复过程换相能力的后续换相失败抑制方法，根据高压直流系统换相能力、恢复过程的锁相环响应、触发角指令、换流母线电压确定高压直流系统恢复阶段时的临界电流；计算触发角超调峰值计算值及其对应的交流电压计算值以及高压直流系统恢复过程的临界电流计算值，由用于测量交流直流电压、电流的控制模块生成整流站与逆变站换流阀触发角信号，对高压直流系统进行定电流控制、定关断角控制，通过限制直流电流不超过临界电流增大系统换相能力，抑制后续换相失败实现直流系统有效恢复。本发明通过计算直流系统恢复时临界电流生成直流电流指令值，以限制直流电流不超过临界电流，能够有效抑制后续换相失败，实现直流系统有效恢复。

摘要： 本发明公开了考虑换相裕度的多馈入系统换相失败预测协调控制方法，包括如下步骤：步骤（1）对逆变侧进行不对称故障检测和对称故障检测，并根据检测电压幅值实现换相失败预测控制CFPREV启动输出；步骤（2）检测各回直流系统的熄弧角数值，并进行标幺化处理，并将最小的熄弧角除以最大的熄弧角得到折算系数；步骤（3）选取当前熄弧角数值最大的直流系统进行协调控制，将直流系统的输出比例系数乘以所述折算系数，从而实现换相失败预测控制CFPREV的协调输出，本发明保证了换相失败风险较高回直流的抑制相继换相失败的效果，能够有效的抑制多馈入直流系统相继换相失败。

摘要： 本发明公开了一种提升换相失败抵御能力的换流器辅助换相电路及控制方法，本发明在换流器现有拓扑的基础上增加正向充电电路和负向充电电路，在交流系统故障期间，通过第一电容或第二电容放电，提高故障期间的交流母线相电压，在一定程度上提升了直流系统的换相能力，降低换相失败风险。

摘要： 本发明涉及一种基于换相电感能量变化率的换相失败检测方法及装置，属于继电保护技术领域，解决了现有技术中换相失败判别方法存在判断准确性较低的问题。方法包括以下步骤：采集逆变侧的换流器阀侧电流、换流器直流电压、直流电流，以及，换流母线电压；基于采集的数据，分别计算换流器中D桥、Y桥换流器换相电感能量变化率差；基于所述D桥、Y桥换流器换相电感能量变化率差和换相失败判据，确定换流器是否发生换相失败。本发明实现了换相失败的判别，提高了换相失败的判别准确性。

摘要： 本发明一种交流系统故障对直流各换相阀换相失败几率影响分析的方法属于特高压直流输电线路保护和控制的技术领域；采用的技术方案为：一种交流系统故障对直流各换相阀换相失败几率影响分析的方法，所述分析方法包括以下步骤：步骤10）分析换相失败的机理；步骤20）分析交流侧接地故障对各换相阀换相失败的影响，包括单相短路接地分析、两相短路分析、两相短路接地分析所产生的影响；步骤30）建立合理的仿真模型与步骤20）中分析交流侧接地故障对各换相阀换相失败的推论进行对比，验证其有效性。