一种基于可控电阻抑制换相失败的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于可控电阻抑制换相失败的方法及系统，该法包括：检测交流系统的输入阻抗和控制系统根据输入阻抗与整定值的偏差调节可控电阻。本发明专利技术提供的技术方案对于短时性故障和永久性故障均具有很好的抑制作用。降低了换相失败发生风险，避免了直流系统换相失败闭锁引起的送端切机、受端切负荷所产生的不利后果。从而保证了受端系统其余部分正常接收有功功率的同时，无功功率也基本保持在正常运行水平。对于健全部分系统的稳定性具有重要的作用。

Method and system for suppressing commutation failure based on controllable resistor

The present invention provides a method and a system based on the controllable resistance of commutation failure, the method includes: detecting the input impedance of AC system and control system based on the input impedance and the setting value of the deviation adjusting controllable resistance. The technical proposal provided by the invention has good inhibition for short time faults and permanent faults. It reduces the risk of commutation failure, and avoids the adverse consequences of cut off and end load cut caused by commutation failure and latch up of DC system. Thus ensuring that the rest of the receiving system receives the active power normally, and the reactive power is basically kept at the normal level. It plays an important role in improving the stability of some systems.

【技术实现步骤摘要】
一种基于可控电阻抑制换相失败的方法及系统
本专利技术涉及一种抑制换相失败的方法，具体讲涉及一种基于可控电阻抑制换相失败的方法及系统。
技术介绍
与相同电压等级的交流输电线路比，高压直流输电输电容量大、输送距离远、运行高度可控，因而其在远距离大容量电力传输和异步联网中具有很重要的作用。由于可关断器件发展水平限制，大容量高压直流输电目前主要是采用晶闸管作为开关元件的常规直流输电。然而，晶闸管是一半控型电力电子器件，本身不具备自关断能力，其关断过程必须依赖受端电网提供换相电压，强迫电流过零自然关断。在受端电网发生故障不能提供足够的换相电压时，晶闸管阀可能无法正常完成换相过程，引发换相失败，严重时将导致直流输电系统闭锁。随着一些地区多条直流线路馈入和投运，交流系统发生故障时可能引发多条直流线路同时发生换相失败的风险，对受端电网的安全运行造成巨大的威胁。因此，需要提供一种抑制换相失败的方法来解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于可控电阻抑制换相失败的方法及系统。一种基于可控电阻抑制换相失败的方法，所述方法包括：检测交流系统的输入阻抗；控制系统根据输入阻抗与整定值的偏差调节可控电阻。进一步的，所述输入阻抗Zin如下式所示：其中，U和I为检测点的电压和电流。进一步的，所述可控电阻包括：第一全控器件、第二全控器件和电阻，所述第一全控器件和第二全控器件反并联后并联电阻，所述可控电阻通过第一全控器件T1和第二全控器件T2的导通和关断来实现在可控电阻流过交流电流时电阻R的有序投切。进一步的，所述电阻的有序投切包括：交流系统正常运行时，T1和T2导通，电阻R切除，电流在一个周期内分别流过T1和T2；交流系统故障时，通过控制T1和T2的导通和关断，实现电阻R的投入和切除。进一步的，交流系统故障时，通过控制T1和T2的导通和关断，实现电阻R的投入和切除，包括检测点的输入阻抗ZinA如下式所示：ZinA＝R+Xl+Rf其中，Xl：A点与短路点之间的电抗，Rf：接地电阻；R：所述电阻。交流系统的A点发生不对称故障时，各相需投入电阻如下式所示：其中，下标a、b和c分别代表各项分量。进一步的，其特征在于，所述控制系统根据偏差调节可控电阻，包括：通过PWM控制可控电阻在一个控制周期内的电阻的投入和切除的时间，间接控制可控电阻对外表现的电阻值。进一步的，所述电阻的投入和切除包括：全控器件导通时，电流流经全控器件，电阻切除，可控电阻对外表现的阻值为零；全控器件关断时，电阻投入，电流流经电阻，可控电阻对外表现的阻值为电阻阻值。一种基于可控电阻抑制换相失败的系统，所述系统包括：检测模块，用于检测交流系统的输入阻抗；执行模块，用于控制系统根据输入阻抗与整定值的偏差调节可控电阻。进一步的，所述检测模块，检测的所述输入阻抗Zin如下式所示：其中，U和I为检测点的电压和电流。进一步的，所述执行模块，调节的所述可控电阻包括：第一全控器件、第二全控器件和电阻，所述第一全控器件和第二全控器件反并联后并联电阻，所述可控电阻通过第一全控器件T1和第二全控器件T2的导通和关断来实现在可控电阻流过交流电流时电阻R的有序投切。进一步的，所述执行模块，按照下述方式实现：所述电阻的有序投切包括：交流系统正常运行时，T1和T2导通，电阻R切除，电流在一个周期内分别流过T1和T2；交流系统故障时，通过控制T1和T2的导通和关断，实现电阻R的投入和切除。进一步的，所述执行模块，具体用于：交流系统故障时，通过控制T1和T2的导通和关断，实现电阻R的投入和切除，包括检测点的输入阻抗ZinA如下式所示：ZinA＝R+Xl+Rf其中，Xl：A点与短路点之间的电抗，Rf：接地电阻；R：所述电阻。交流系统的A点发生不对称故障时，各相需投入电阻如下式所示：其中，下标a、b和c分别代表各项分量。进一步的，所述执行模块，具体用于：通过PWM控制可控电阻在一个控制周期内的电阻的投入和切除的时间，间接控制可控电阻对外表现的电阻值。进一步的，所述执行模块，具体用于：所述电阻的投入和切除包括：全控器件导通时，电流流经全控器件，电阻切除，可控电阻对外表现的阻值为零；全控器件关断时，电阻投入，电流流经电阻，可控电阻对外表现的阻值为电阻阻值。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的技术方案从限制换流站流入故障点的电流提高换流母线电压的角度，提出了抑制换相失败的方法。通过仿真验证，对于短时性故障和永久性故障均具有很好的抑制作用。选用的装置在系统正常运行时对外仅表现为很小的电阻，只有很小的有功损耗。在发生换相失败时，通过可控电阻的投切，可以提高换流母线电压稳定性，保证换流器正常运行，降低了换相失败发生风险，避免了直流系统换相失败闭锁引起的送端切机、受端切负荷的尴尬局面。从而保证受端系统其余部分正常接收有功功率的同时，无功功率也基本保持在正常运行水平。对于健全部分系统的稳定性具有重要的作用。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为可控电阻结构示意图；图3为配置有可控电阻的受端系统等值图；图4为A点发生故障后系统等值图；图5为仿真测试系统及控制系统回路图；图6为单相接地短路时换流母线电压波形图；图7为两相短路时换流母线电压波形图；图8为三相短路时换流母线电压波形图；图9为两相短路接地时换流母线电压波形图；图10为各种故障时逆变站换流母线电压有效值波形图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。当逆变站有多回出线时，其中一回发生故障，逆变站换流母线电压将急剧下降，通过在故障点和换流母线间增加一定阻值的电阻，由可控电阻来补偿由于故障引起的线路阻抗变化，保证出线输送的功率和换流母线电压稳定，达到减少和避免直流系统发生换相失败风险，保证直流系统正常运行。1、可控电阻可控电阻为两个全控器件反并联后并联电阻。通过2个开关器件的导通和关断，可以实现在可控电阻流过交流电流时电阻R的有序投切，结构如图2所示。正常运行时，T1和T2导通，电阻R切除，电流在一个周期内分别流过T1和T2。在电流方向为由A到B时，电流流过T2。在电流方向为由B到A时，电流流过T1。故障时，通过控制T1和T2的导通和关断，就可以实现电阻R的投入和切除。在一个控制周期中，通过改变电阻R的投入时间，就可以改变可控电阻对外表现的阻值。对于具有多回出线的换流站，安装有可控电阻的受端系统如图3所示。RC1和RC2为可控电阻，X1和X2分别为两系统的等值阻抗。系统正常运行时可控电阻RC1和RC2切除，对外表现阻值近乎为0，换流母线电压为U2N。在交流系统中发生短路故障后，换流母线电压降为U′2N。若U′2N小于临界换相电压，则会发生换相失败。此时将图3对应线路的可控电阻RC2投入，增大短路点到换流母线电气距离，提高换流母线电压至U″2N，当U″2N大于临界换相电压，逆变器即可正常运行，避免换相失败发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可控电阻抑制换相失败的方法，其特征在于，所述方法包括：检测交流系统的输入阻抗；控制系统根据输入阻抗与整定值的偏差调节可控电阻。

【技术特征摘要】
1.一种基于可控电阻抑制换相失败的方法，其特征在于，所述方法包括：检测交流系统的输入阻抗；控制系统根据输入阻抗与整定值的偏差调节可控电阻。2.如权利要求1所述的一种基于可控电阻抑制换相失败的方法，其特征在于，所述输入阻抗Zin如下式所示：其中，U和I为检测点的电压和电流。3.如权利要求1所述的一种基于可控电阻抑制换相失败的方法，其特征在于，所述可控电阻包括：第一全控器件、第二全控器件和电阻，所述第一全控器件和第二全控器件反并联后并联电阻，所述可控电阻通过第一全控器件T1和第二全控器件T2的导通和关断来实现在可控电阻流过交流电流时电阻R的有序投切。4.如权利要求3所述的一种基于可控电阻抑制换相失败的方法，其特征在于，所述电阻的有序投切包括：交流系统正常运行时，T1和T2导通，电阻R切除，电流在一个周期内分别流过T1和T2；交流系统故障时，通过控制T1和T2的导通和关断，实现电阻R的投入和切除。5.如权利要求4所述的一种基于可控电阻抑制换相失败的方法，其特征在于，交流系统故障时，通过控制T1和T2的导通和关断，实现电阻R的投入和切除，包括检测点的输入阻抗ZinA如下式所示：ZinA＝R+Xl+Rf其中，Xl：检测点与短路点之间的电抗，Rf：接地电阻；R：所述电阻。交流系统的A点发生不对称故障时，各相需投入电阻如下式所示：其中，下标a、b和c分别代表各项分量。6.如权利要求1所述的一种基于可控电阻抑制换相失败的方法，其特征在于，控制系统根据输入阻抗与整定值的偏差调节可控电阻，包括：通过PWM控制可控电阻在一个控制周期内的电阻的投入和切除的时间，间接控制可控电阻对外表现的电阻值。7.如权利要求6所述的一种基于可控电阻抑制换相失败的方法，其特征在于，所述电阻的投入和切除包括：全控器件导通时，电流流经全控器件，电阻切除，可控电阻对外表现的阻值为零；全控器件关断时，电阻投入，电流流经电阻，可控电阻对外表现的阻值为电阻阻值。8.一种基于可控电阻抑制换相失败的系统，其特征在于，所述系统包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴学光，朱琳，刘昕，刘栋，李方媛，寇龙泽，谷怀广，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国家电网公司，国网江苏省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11