可控避雷器基本控制策略的仿真研究及动模验证

张向龙，闫 鑫，户永杰，张良儒

(许继电气股份有限公司，河南 许昌 461400)

0 引 言

基于电网换相换流器(Line Commutated Converter，LCC)的常规直流输电系统由于晶闸管的半控特性，导致逆变站存在换相失败的风险[1-4]。采用全控型电力电子器件的电压源型换流器(Voltage Source Converter，VSC)作为逆变站，形成LCC-VSC混合直流输电系统，不仅可以彻底解决换相失败的问题，而且具有独立的无功功率、有功功率控制等优势，成为近年来直流输电领域的研究热点[5-8]。但由于VSC过电压水平较低，因此，需要引入一定的辅助措施来限制系统故障时产生的直流过电压，保护VSC不受损坏[9-12]。文献[13]阐述了混合直流输电系统中VSC电气应力的产生机理，并提出加装泄能装置可以有效抑制VSC电气应力；文献[14]阐述了可控避雷器的工作原理，并通过仿真验证了可控避雷器限制过电压的效果。上述研究大多基于理论和仿真分析，没有涉及到可控避雷器动作时的实际物理过程。

为验证可控避雷器在实际系统中抑制过电压的基本控制逻辑和保护水平，搭建了基于可控避雷器的混合直流输电动模试验系统，通过模拟受端系统网侧电压跌落故障，来验证可控避雷器的控制逻辑和抑制过电压的物理过程。

1 混合直流输电动模试验系统设计

LCC-VSC混合直流输电动模试验系统采用单极高低端阀组串联结构[15-16]，送端高低端阀组均采用6脉动LCC(LCC1/LCC2)；受端高端阀组采用6脉动LCC(LCC3)，低端阀组采用3组21电平VSC并联(VSC1-3)，系统拓扑结构如图1所示。系统运行方式为：送端LCC1/LCC2运行在定直流电流模式，LCC3运行在定直流电压模式，VSC1运行在定直流电压模式，VSC2-3运行在定功率模式。……