直流換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流輸電換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法。尤其是涉及基于晶閘管單控器件的高壓/特高壓直流輸電，不包括基于IGBT / IGCT等全控器件的高壓直流輸電。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)運(yùn)行著眾多高壓直流輸電工程，絕大部分是基于晶閘管單控器件的高壓直流輸電工程。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。通常由換流站、直流線路組成；換流站通常分整流站、逆變站；每個(gè)換流站由交流電網(wǎng)、換流變壓器、換流器等組成；換流器由多個(gè)換流閥組成，最典型的是12個(gè)換流閥(稱為12脈動(dòng));交流電網(wǎng)配有交流電網(wǎng)電壓測點(diǎn)，可測量交流電網(wǎng)電壓。高壓直流輸電通過控制換流變壓器分接頭和換流閥的觸發(fā)脈沖，從而控制直流側(cè)電壓；分別控制整流站和逆變站的直流側(cè)電壓差，可以調(diào)節(jié)直流電流；從而達(dá)到輸電的目的。
[0003]逆變站交流電網(wǎng)擾動(dòng)或故障將造成晶閘管換流器換相失敗，這是基于晶閘管單控器件直流輸電工程的固有現(xiàn)象。連續(xù)的換相失敗不僅影響電能的正常輸送，而且給整個(gè)交流電網(wǎng)的穩(wěn)定帶來非常不利的影響。
[0004]避免連續(xù)的換相失敗是電力運(yùn)營單位、電力專家和學(xué)者的共同課題。
[0005]這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域有兩個(gè)基本技術(shù):檢測是否發(fā)生換相失敗技術(shù)和避免連續(xù)換相失敗技術(shù)。
[0006]1、檢測是否發(fā)生換相失敗技術(shù)有很多，比如:交流系統(tǒng)電壓低、直流電流大于換流變壓器閥側(cè)電流、熄弧角低、面積法，等。
[0007]其中，面積法分交流電網(wǎng)電壓面積法和換相電流面積法。
[0008]交流電網(wǎng)電壓面積法使用的最準(zhǔn)確電壓量是加在換流閥上的電壓(閥側(cè)電壓)，但實(shí)際使用的是交流電網(wǎng)電壓(線電壓)。因?yàn)橥ㄟ^交流電網(wǎng)電壓可以準(zhǔn)確得到閥側(cè)電壓，所以實(shí)際使用交流電網(wǎng)電壓并不影響交流電網(wǎng)電壓面積法的可行性。
[0009]圖2顯示的是兩相換相過程，以及交流電網(wǎng)電壓面積。Uab交流電網(wǎng)線電壓，α為觸發(fā)角，μ為疊弧角，γ為熄弧角。
[0010]面積法使用的換相面積可以是:疊弧區(qū)面積，熄弧區(qū)面積，或疊弧區(qū)面積+熄弧區(qū)面積。
[0011]交流電網(wǎng)電壓面積法檢測是否發(fā)生換相失敗的原理是，換相面積小于一定值，則認(rèn)為發(fā)生換相失敗。
[0012]專利“基于換相電流時(shí)間面積指標(biāo)的換相失敗檢測方法”(專利號(hào)CN102353874A):根據(jù)換相電流時(shí)間面積的大小提出相應(yīng)的判據(jù)，判斷換流站逆變側(cè)是否發(fā)生換相失敗。
[0013]2、避免連續(xù)換相失敗技術(shù)有:增加熄弧角、降低直流功率、使用低壓限流功能(VDCL)等。
[0014]其中，增加熄弧角是最常見的處理發(fā)生換相失敗后的技術(shù)。通常，增加的熄弧角角度數(shù)值為一固定值(如，5度)。研究表明，對交流電網(wǎng)故障程度更為嚴(yán)重的情況，增加的熄弧角選擇更大的數(shù)值(如，15度)，將更有利于避免后續(xù)的連續(xù)換相失敗。同時(shí)，如果固定選擇更大的增加的熄弧角角度，則當(dāng)輕微交流電網(wǎng)故障引起換相失敗后，由于增加熄弧角選擇更大的角度這一控制操作，對直流輸電將產(chǎn)生更大的擾動(dòng)。
[0015]綜上所述，需要解決的問題是，能否根據(jù)交流電網(wǎng)故障程度的不同，選擇增加的熄弧角角度數(shù)值也不同；從而達(dá)到增加熄弧角這一控制操作既更有效地避免嚴(yán)重故障程度下的連續(xù)換相失敗，又避免輕微故障程度下對直流輸電帶來大的擾動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的目的是提供一種直流換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法。本發(fā)明通過交流電網(wǎng)電壓面積數(shù)值確定交流電網(wǎng)故障程度，根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值，達(dá)到檢測到換相失敗后的增加熄弧角控制操作既更有效地避免嚴(yán)重故障程度下的連續(xù)換相失敗，又避免輕微故障程度下對直流輸電帶來大的擾動(dòng)。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明直流換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法，在直流輸電系統(tǒng)中，計(jì)算交流電網(wǎng)電壓換相面積數(shù)值，當(dāng)發(fā)生換相失敗時(shí)，根據(jù)這個(gè)換相面積數(shù)值，設(shè)置增加熄弧角控制操作所需要增加的熄弧角角度數(shù)值。
[0018]所述交流電網(wǎng)電壓換相面積是:疊弧區(qū)面積，熄弧區(qū)面積，或疊弧區(qū)面積+熄弧區(qū)面積。
[0019]所述設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法采用線性法，Angle = k*Aero + b，這里，Angle為增加熄弧角角度，Aero為交流電網(wǎng)電壓換相面積，k、b為常數(shù)，且k為負(fù)數(shù)。
[0020]所述設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法采用限幅線性法，Angle = k*Aero + b，且當(dāng) Angle 大于等于 LimHigh 時(shí)，Angle = LimHigh ;當(dāng) Angle 小于等于 LimLow 時(shí)，Angle =LimLow ;這里，LimHigh為角度高限值、LimLow為角度低限值，且LimHigh > LimLow。
[0021]所述設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法采用階梯法，Aero不同區(qū)間值時(shí)，Angle等于不同的數(shù)值。
[0022]所述設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法采用階梯加線性法，Aero在某些區(qū)間時(shí)，Angle選擇線性值；Aero在其他區(qū)間時(shí)，Angle等于不同的數(shù)值。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種直流輸電換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法，在各種交流電網(wǎng)故障程度下，既更有效地避免嚴(yán)重故障程度下的連續(xù)換相失敗，又避免輕微故障程度下對直流輸電帶來大的擾動(dòng)。
【附圖說明】
[0024]
圖1為本發(fā)明直流輸電系統(tǒng)示意圖圖2為本發(fā)明兩相換相過程，以及交流電網(wǎng)電壓面積圖圖3為本發(fā)明限幅線性法示意圖圖4為本發(fā)明階梯法示意圖圖5為本發(fā)明階梯加線性法示意圖
【具體實(shí)施方式】
本發(fā)明直流換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法，實(shí)施方法是:
計(jì)算交流電網(wǎng)電壓換相面積數(shù)值，當(dāng)發(fā)生換相失敗時(shí)，根據(jù)這個(gè)換相面積數(shù)值，設(shè)置增加熄弧角控制操作所需要增加的熄弧角角度數(shù)值。
[0025]交流電網(wǎng)電壓換相面積可以是:疊弧區(qū)面積，熄弧區(qū)面積，或疊弧區(qū)面積+熄弧區(qū)面積。
[0026]這里，換相面積數(shù)值為電壓積分值(電壓乘以時(shí)間)。電壓具體值的選擇有多種:1、按實(shí)際電壓值(以千伏為單位)；2、按標(biāo)么值(額定電壓有效值為I標(biāo)么)；3、按峰值標(biāo)幺值(額定電壓峰值為I標(biāo)么)。時(shí)間具體值的選擇有多種:1、以秒為單位；2、以毫秒為單位；3、以微秒為單位；4、以角度為單位。
[0027]另外，換相面積數(shù)值也可以定義如下，無故障額定運(yùn)行狀態(tài)下，交流電網(wǎng)電壓上半周面積數(shù)值歸一化為I。
[0028]根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法之一是，線性法，Angle = k*Aero +b，這里，Angle為增加熄弧角角度，Aero為交流電網(wǎng)電壓換相面積，k、b為常數(shù)，且k為負(fù)數(shù)。
[0029]這里，k、b數(shù)值選擇，需根據(jù)換相面積數(shù)值選擇的不同，取值范圍不同。比如，換相面積數(shù)值選擇為交流電網(wǎng)電壓上半周面積數(shù)值歸一化為1，則k的選值范圍為:-300至-0.05，b的選值范圍為:5至35。
[0030]根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法之二是，限幅線性法，如圖3所示。Angle = k*Aero + b，且當(dāng) Angle 大于等于 LimHigh 時(shí)，Angle = LimHigh ;當(dāng) Angle 小于等于LimLow時(shí)，Angle = LimLow ;這里，LimHigh為角度高限值、LimLow為角度低限值，且LimHigh > LimLow0 LimHigh 范圍為 5 至 35，LimLow 范圍為 3 至 8。
[0031]根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法之三是，階梯法，如圖4所示。Aero不同區(qū)間值時(shí)，Angle等于不同的數(shù)值。
[0032]根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法之四是，階梯加線性法，如圖5所示。Aero在某些區(qū)間時(shí)，Angle選擇線性值；Aero在其他區(qū)間時(shí)，Angle等于不同的數(shù)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直流換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法，其特征在于:在直流輸電系統(tǒng)中，計(jì)算交流電網(wǎng)電壓換相面積數(shù)值，當(dāng)發(fā)生換相失敗時(shí)，根據(jù)這個(gè)換相面積數(shù)值，設(shè)置增加熄弧角控制操作所需要增加的熄弧角角度數(shù)值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法，其特征在于所述交流電網(wǎng)電壓換相面積是:疊弧區(qū)面積，熄弧區(qū)面積，或疊弧區(qū)面積+熄弧區(qū)面積。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法，其特征在于所述設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法采用線性法，Angle = k*Aero + b，這里，Angle為增加熄弧角角度，Aero為交流電網(wǎng)電壓換相面積，k、b為常數(shù)，且k為負(fù)數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法，其特征在于所述設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法采用限幅線性法，Angle = k*Aero + b，且當(dāng) Angle 大于等于 LimHigh 時(shí)，Angle = LimHigh ;當(dāng) Angle 小于等于 LimLow 時(shí)，Angle =LimLow ;這里，LimHigh為角度高限值、LimLow為角度低限值，且LimHigh > LimLow。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法，其特征在于所述設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法采用階梯法，Aero不同區(qū)間值時(shí)，Angle等于不同的數(shù)值。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法，其特征在于所述設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法采用階梯加線性法，Aero在某些區(qū)間時(shí)，Angle選擇線性值；Aero在其他區(qū)間時(shí)，Angle等于不同的數(shù)值。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種直流輸電換相失敗根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角數(shù)值的方法，在直流輸電系統(tǒng)中，計(jì)算交流電網(wǎng)電壓換相面積數(shù)值，當(dāng)發(fā)生換相失敗時(shí)，根據(jù)這個(gè)換相面積數(shù)值，設(shè)置增加熄弧角控制操作所需要增加的熄弧角角度數(shù)值。所述交流電網(wǎng)電壓換相面積是：疊弧區(qū)面積，熄弧區(qū)面積，或疊弧區(qū)面積+熄弧區(qū)面積。根據(jù)面積數(shù)值設(shè)置增加熄弧角角度數(shù)值的方法有線性法、限幅線性法、階梯法、階梯加線性法。根據(jù)交流電網(wǎng)故障程度的不同，選擇不同的增加熄弧角角度數(shù)值；從而達(dá)到增加熄弧角這一控制操作既更有效地避免嚴(yán)重故障程度下的連續(xù)換相失敗，又避免輕微故障程度下對直流輸電帶來大的擾動(dòng)。
【IPC分類】H02J3/36
【公開號(hào)】CN105162154
【申請?zhí)枴緾N201410801164
【發(fā)明人】丁曉兵, 吳林平, 劉之堯, 王俊生, 余江, 王永平, 朱韜析, 楊建明
【申請人】中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2014年12月22日