多馈入高压直流输电系统的异常换相失败研究

黄致远+施海娃

【摘 要】在当前的电力企业建设和发展中，经常将多馈入高压直流输电系统作为电力输送转换的关键执行。但是在高压直流输电系统的应用中，异常换相是一项急需要解决的问题，只有处理好异常换相，才能够开展相应的输电工作。论文针对多馈入高压直流输电系统的异常换相失败进行了分析，并根据其换相中存在的问题提出了相应的解决对策。

【Abstract】In the current construction and development of power enterprises， multi-infeed HVDC systems are often as the key implementation for power transfer conversion. But in the application of HVDC transmission system， abnormal commutation is an urgent problem to be solved， only deal with abnormal commutation， it can carry out the corresponding transmission work. This paper analyzes the failure of abnormal commutation in multi-infeed HVDC transmission system， according to the problems existing in commutation， the corresponding solutions are proposed.

【关键词】多馈入；高压直流；输电系统

【Keywords】multi-infeed；HVDC；power transmission system

【中图分类号】TM723 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）02-0177-02

1 引言

在我国当前的电力建设中，要想保障高压直流输电系统的电力输送安全，就必须要加强对其系统应用中的换相影响因素的分析，保障在系统的应用中，能够处理好相应的换相影响因素，这样才能全面实现输电系统的供应安全。

2 异常换相失败原理分析

2.1 电压过零点位移

在高压直流输电系统的应用中，由于换流导致母线的应用出现电压波动，这种情况下，就会出现系统应用的电压波动现象，当电压波动的位置不对称时，就会导致电压值下降，同时电压的过零点也会提前。假设电压换相中的相齿面积S是保持恒定的，换流弧角Y随之减小，出现换相失败现象。通过对临界压换相公式对比，发现在换相过程中，位移角φ出现了明显的位移现象，而此时的电压变换现象却并不明显，下图1是电压过零点位移变化换相失败的曲线图[1]。

通过对上图中的位移变换关系研究，能够得出以下表述式：

2.2 电压幅值降低

在高压直流输电系统的应用中，电压和固定时间内换相齿面积经过的区域，是影响电压幅值波动的最直接原因。下图2是高压输电系统电压幅值降低时的换相失败图示，从该图中可以看出，當电压正常输入时，逆变角α的变换角为μ，熄弧角为y。其电压转换之间的角变换关系为：π=α+μ+y。换相面积S1发生故障时，其电流的应用就会直接导致换流母线出现电压幅值降低现象，但是在这个换相过程中，其相齿面积S1=S2，也就是说在换相过程中，其换相时间的长短将直接影响换相电压的幅值变化[2]。按照图2中的电压幅值关系表述经过转换之后，得到以下公式：

式中Id代表故障前直流电流，而I'd代表故障后的直流电流，IDFL代表额定直流电流，XCPU代表换流变阻器的阻值，Y代表最小弧度角值，Y0为换相失败之后的临界弧角。

3多馈入高压直流输电系统异常换相失败原因分析

3.1 母线近端接地故障

当多馈入高压直流输电系统应用中的换相异常出现后，需要对其换相异常的原因进行分析，以便于能够更好地处理相应的换相管理需求，对于换相影响最深的原因之一，就是在高压电流的输电系统应用中，其母线近端接地出现故障。下图3是母线近端出现故障之后的电路运行图，从该图中可以看出，当换相母线1端出现故障时，其对应的三相接地线也会出现故障。也就是说在保持SCR1为常数情况下，改变SCR2中的数值，其仿真结果表示也会随着SCR2的增大而出现强度提高现象，由于这种现象的出现，在一定程度程度上降低了换相临界点的耦合数值，缩小了电气之间的距离。

3.2 母线远端接地故障

按照图3中的电路运行图分析，将多馈入高压直流输电系统应用中的母线远端接地故障进行了专门分析，经过分析之后发现，当保持SCR1为常数时，SCR2对应的仿真结果也会出现和之前类似的结果，但是相应的故障强度却较之前有所下降，并且在远端母线接地故障的处理中，SCR1和SCR2之间一直呈现一种抑制关系，也就是说，SCR1一直在抑制着SCR2换相进行。但是相反，SCR2反作用于SCR1时，其对应的作用效果又会相对减弱。这个过程中，需要借助专门的换相接地分析，将影响换相的因素排除，并且改变SCR1中的常数，提升系统1中的换相抑制作用，最终制约换相失败。

4 预防异常换相失败措施实施

4.1 稳定电压

在处理高压直流电的换相失败上，要想保障其整体的换相效果能够发挥出来，必须要进行换相工作处理的电压稳定处理，通过电压稳定处理实现换相过程中的电压抗流电压稳定。稳定电压措施的实施上，主要从以下几点进行：首先，要增设无功补偿设备，通过设备的调节实现换相系统应用功率补偿能够得到满足，降低换相过程中的动态干扰程度，减少由于故障出现而造成换相失败现象出现。其次，改善交流系统应用的频谱特性，也就是说，在保障交流频谱特性处理中，应该注重对其应用中的频谱转换关系分析，这样才能通过措施的实施，保障电压的稳定能够处理好。

4.2 增大关断越前角

在预防异常换相失败现象处理中，为了将整体的换相处理工作实施好，因此，特别进行了换相处理的关断越前角变换分析，通过关断越前角的变换，来确定整个换相处理工作表的预防效果。按照上文的分析，发现当关断越前角的变换越大时，其对应的换相失败现象就会相对减少，但是如果不能处理好换流阀内的电流阻断关系，就会导致整体的换相失败，这对于高压直流输电器的换相工作实施是非常不利的，只有保障关断越前角的变化趋于增大趋势，才能保障电路的故障减小，同时也能降低换相处理中的故障出现。

5 结语

综上所述，在多馈入高压直流输电系统的异常换相中，由于母线的近端或远端出现了接地故障，会致使整个输电系统的运行受到影响。在这种情况下，就需要按照输电系统电力输送的应用需求，及时处理好母线的接地故障，保障输电系统的正常运行。通过本文的总结，将预防多馈入高压直流输电系统的异常换相失败的措施总结如下：首先，在电压控制上，应该稳定电压，保障电压的稳定供应；其次，在关断越前角的处理上，应该采取增大处理形式，保障关断越前角的处理，能够为输电系统的电力输送提供稳定的电流控制。只有保障以上两点措施的实施，才能够全面保障高压输电系统的换相不会失败。

【参考文献】

【1】任景，李兴源，金小明，等.多馈入高压直流输电系统中逆变站滤波器投切引起的换相失败仿真研究[J].电网技术，2016，32（12）：17-22.

【2】靳希，郎鹏越，杨秀.多馈入高压直流输电系统中的换相失败浅析[J].上海电力学院学报，2016，22（1）：39-42.endprint