多馈入直流输电系统相继换相失败防御方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多馈入直流输电系统相继换相失败防御方法及系统，通过计及多馈入直流输电系统无功及谐波交互影响，基于各回故障直流输电线路的无功影响程度滞后触发故障直流输电线路的受端阀组，基于各回健全直流输电线路的谐波失真参考指标提前触发健全直流输电线路的受端阀组，实现相继换相失败防御。本发明专利技术的控制方法实现简单，可应用于多馈入直流输电系统，有效避免多馈入直流输电系统中健全直流输电线路发生相继换相失败，提高系统稳定运行能力与功率传输水平。运行能力与功率传输水平。运行能力与功率传输水平。

【技术实现步骤摘要】
多馈入直流输电系统相继换相失败防御方法及系统


[0001]本专利技术涉及高压直流输电
，特别是一种多馈入直流输电相继换相失败防御方法及系统。

技术介绍

[0002]电网换相换流器型高压直流输电(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current，LCC
‑
HVDC)广泛应用于远距离、大容量输电场合。目前出现了多条直流输电系统近距离落点于同一交流电网的情形，即多馈入直流输电(multi
‑
infeed high voltage direct current，MIDC)系统。图1为多馈入直流输电系统逆变侧结构图。多馈入直流输电系统逆变侧包括逆变站换流器、变压器、交流滤波器、受端交流系统、联络线阻抗。多馈入直流输电系统中各回受端交流系统通过联络线阻抗连接，并在交流母线近端设置故障接地阻抗用于模拟故障发生。
[0003]由于各回直流线路之间的相互作用，MIDC系统中存在更复杂的换相失败(commutation failure，CF)现象。特别是，如果在故障直流输电线路发生当地换相失败(local commutation failure，LCF)后，远端健全直流输电线路又发生换相失败，这种具有传递性质的现象称为相继换相失败(successive commutation failure，SCF)。相继换相失败可能会导致输电中断，威胁电力系统的安全稳定运行。因此，考虑多条直流线路之间的动态交互作用，有必要研究多馈入直流输电系统相继换相失败防御方法。
[0004]现有换相失败防御方法主要可分为三类：基于换流器拓扑改进的方案、基于无功补偿装置的方案和基于控制器优化的方案。基于换流器拓扑改进的方案可以有效降低换相失败风险，但LCC
‑
HVDC工程改造较复杂。基于无功补偿装置的方案可以有效支撑受端交流母线电压，但其响应速度通常为数十毫秒以上，这限制了相继换相失败的预防效果。针对控制器优化的方案，已有文献(李程昊，谭阳琛，熊永新，詹锦，姚伟，艾小猛，饶宇飞，文劲宇.特高压直流多馈入系统换相失败预防协调控制[J].电网技术，2019，43(10)：3532
‑
3542.)计及预测控制模块(Commutation failure prevention，CFPREV)参数对相邻健全直流输电线路换相过程的影响，从而提出了换相失败预防协调控制策略，但未综合考虑各回直流系统的无功影响程度，并且没有计及谐波的影响，其相继换相失败防御效果仍有待进一步提升。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种多馈入直流输电系统相继换相失败防御方法及系统，提升相继换相失败防御效果，从而提高多馈入直流输电系统稳定运行能力与功率传输水平。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种多馈入直流输电系统相继换相失败防御方法，其包括以下步骤：当多馈入直流输电系统的故障直流输电线路发生当地换相失败后，基于各回故障直流输电线路的无功影响程度，滞后触发故障直流输电线
路的受端阀组；基于各回健全直流输电线路的谐波失真参考指标，提前触发健全直流输电线路的受端阀组。
[0007]本专利技术计及多馈入直流输电系统无功及谐波交互影响，基于各回故障直流输电线路的无功影响程度对故障直流输电线路的受端阀组进行滞后触发，基于各回健全直流输电线路的谐波失真参考指标对健全直流输电线路的受端阀组进行提前触发，有效避免了多馈入直流输电系统中健全直流输电线路发生相继换相失败，提高了系统稳定运行能力与功率传输水平。
[0008]本专利技术中，基于各回故障直流输电线路的无功影响程度，滞后触发故障直流输电线路受端阀组的具体实现过程包括：
[0009]1)获取故障直流输电线路发生当地换相失败的高电平标志位Flag_LCF
f
，将高电平标志位Flag_LCF
f
延展第一设定时间后，经过非门得到低电平标志位Flag_F
f
；将故障直流输电线路的三相交流电压输入第一预测控制模块CFPREV，将第一预测控制模块CFPREV输出角度α
CFPf
乘以Flag_F
f
，得到第一预测控制模块CFPREV修正角度α
′
CFPf
，其中下标f代表第f回故障直流输电线路变量；
[0010]2)计算第f回故障直流输电线路直流无功影响程度指标RPII
f
：其中δ
self_f
为多馈入直流输电系统中第f回故障直流输电线路无功消耗占比，δ
inter_f
为第f回故障直流输电线路恢复对其他直流影响衡量指标，δ
AC_f
为第f回故障直流输电线路的交流电网支撑能力衡量指标，为第f回故障直流输电线路触发角调控对换流器无功消耗影响衡量指标，Q
f
为逆变站换流器无功消耗量，β
f
为越前触发角，β
f0
为越前触发角稳态值，f＝1,2,
…
,k，k为故障直流输电线路数量；
[0011]3)将步骤2)中得到的所有故障直流输电线路的直流无功影响程度指标按大小升序排序，根据RPII
f
在升序序列中的排序情况，得到第f回故障直流输电线路的无功影响程度排序序号为R
f
，其中R
f
＝1,2,
…
,k；
[0012]4)基于步骤3)中第f回故障直流输电线路直流无功影响程度排序值R
f
，在Flag_F
f
经过延时模块处于低电平标志位时，将CIGRE标准模型中的定关断角控制器内PI控制器比例系数k
pγ
修改为k
′
pγ
＝k
pγ
R
f
/(k+1)，经过CIGRE标准模型的定关断角控制器调节，得到CIGRE控制输出角度α
CIGf
；
[0013]5)将步骤4)中CIGRE控制输出角度α
CIGf
减去步骤1)中第一预测控制模块CFPREV修正角度α
′
CFPf
，得到故障直流输电线路触发角α
f
；
[0014]6)基于步骤5)中故障直流输电线路触发角α
f
对故障直流输电线路受端阀组进行触发控制。
[0015]上述故障直流输电线路触发角计算过程考虑了多回故障直流输电线路的无功影响程度，使得各回故障直流输电线路可均匀调节换流器无功功率特性，且计算过程无需复杂的采样处理，实现较简单，有利于多馈入直流输电系统相继换相失败防御。
[0016]本专利技术中，多馈入直流输电系统中第f回故障直流输电线路无功消耗占比其中，Q
f
为第f回故障直流输电线路逆变站换流器无功消本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多馈入直流输电系统相继换相失败防御方法，其特征在于，包括以下步骤：当多馈入直流输电系统的故障直流输电线路发生当地换相失败后，基于各回故障直流输电线路的无功影响程度，滞后触发故障直流输电线路的受端阀组；基于各回健全直流输电线路的谐波失真参考指标，提前触发健全直流输电线路的受端阀组。2.根据权利要求1所述的多馈入直流输电系统相继换相失败防御方法，其特征在于，基于各回故障直流输电线路的无功影响程度，滞后触发故障直流输电线路受端阀组的具体实现过程包括：1)获取故障直流输电线路发生当地换相失败的高电平标志位Flag_LCF
f
，将高电平标志位Flag_LCF
f
延展第一设定时间后，经过非门得到低电平标志位Flag_F
f
；将故障直流输电线路的三相交流电压输入第一预测控制模块CFPREV，将所述第一预测控制模块CFPREV输出角度α
CFPf
乘以Flag_F
f
，得到第一预测控制模块CFPREV修正角度α
′
CFPf
，其中下标f代表第f回故障直流输电线路变量；2)计算第f回故障直流输电线路的直流无功影响程度指标RPII
f
：其中δ
self_f
为多馈入直流输电系统中第f回故障直流输电线路无功消耗占比，Q
f
为第f回故障直流输电线路逆变站换流器无功消耗量，Q
i
为第i回直流系统逆变站换流器无功功率消耗量，n为多馈入直流输电系统中直流支路数量；δ
inter_f
为第f回故障直流输电线路恢复对其他直流影响衡量指标，P
di
为第i回直流系统功率，M
IIFif
为第i回直流系统与第f回故障直流输电线路相互影响因子；δ
AC_f
为第f回故障直流输电线路的交流电网支撑能力衡量指标，S
acf
为第f回故障直流输电线路换流母线的短路容量，Q
Cf
为滤波器提供的无功功率，P
df
为第f回故障直流输电线路功率；为第f回故障直流输电线路触发角调控对换流器无功消耗影响衡量指标，B
f
为逆变站换流器中的换流桥数量，i
df
为直流电流，v
f
为交流电压，T
f
为变压器变比，X
Tf
为换相电抗，β
f
为越前触发角，β
f0
为越前触发角稳态值，f＝1,2,
…
,k，k为故障直流输电线路数量；3)将所有故障直流输电线路的直流无功影响程度指标按大小升序排序，根据RPII
f
在升序序列中的排序情况，得到第f回故障直流输电线路的无功影响程度排序序号为R
f
，其中R
f
＝1,2,
…
,k；4)基于第f回故障直流输电线路直流无功影响程度排序值R
f
，在Flag_F<...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗安，尹寒航，周小平，朱仁龙，邓凌峰，洪乐荣，彭瀚霆，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：