一种基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法及系统技术方案

技术编号：44393960 阅读：2 留言：0更新日期：2025-02-25 10:08

本发明专利技术涉及一种基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法及系统，所述方法包括以下步骤：利用暂态电压在线监测装置获取高压直流系统的电压信号，得到电压暂态扰动量；根据高压直流系统的结构参数，搭建电磁暂态故障仿真模型，根据故障仿真结果设定电压暂态扰动量的触发阈值ΔU<subgt;m_ref</subgt;；实时监测交流母线电压，求取电压暂态扰动量的最大值ΔU<subgt;m</subgt;；根据电压暂态扰动量的最大值ΔU<subgt;m</subgt;与触发阈值ΔU<subgt;m_ref</subgt;的大小关系，调整换流阀的触发角度，使得高压直流系统正常换相。与现有技术相比，本发明专利技术对高压直流输电系统的换相失败事件具有良好的抑制效果。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压直流输电换相失败抑制领域，尤其是涉及一种基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法及系统。

技术介绍

1、直流输电具有输送容量大、损耗小、功率调节迅速灵活、非同步联络能力强等优点，使其在大区域电网互联、远距离大容量输电等方面应用广泛。随着电网建设水平的不断提升，直流输电工程已成为优化电网资源配置、协调区域经济发展的重要技术手段。

2、换相失败是常规高压直流输电系统独有的故障形式，随着特高压直流单回输送容量的不断提升，送受端直流线路落点日益密集，主网架构“强直弱交”特征凸显，换相失败故障日益频繁，特别是多馈入直流系统，其与送、受端交流系统之间交换的有功无功短时变化剧烈，引起系统频率和电压的波动，是目前跨区大电网中的最大功率冲击源，造成的后果也越发严重。

3、目前现有技术中针对换相失败的抑制措施有很多种，例如可采用电压源换流器(vsc)进行抑制，电压源换流器的电流能够自关断，不存在换相失败问题，但缺陷是功率损耗较大。还可通过增大超前触发角的方法，在换相电压时间面积不变的情况下，换相过程将提前结束，关断角增大，从而抑制后续换相失败的发生，缺陷是增大超前触发角会增大逆变站无功需求，若系统无功不足，则换相电压幅值会进一步降低，不利于换相失败恢复，导致直流输电系统换相失败后恢复时间长。

技术实现思路

1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法及系统，保证高压直流系统正常换相，保障系统的稳定安全运行。</p>

2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，包括以下步骤：

4、利用暂态电压在线监测装置获取高压直流系统的电压信号，得到电压暂态扰动量；

5、根据高压直流系统的结构参数，搭建电磁暂态故障仿真模型，根据故障仿真结果设定电压暂态扰动量的触发阈值δum_ref；

6、实时监测交流母线电压，求取电压暂态扰动量的最大值δum；

7、根据所述电压暂态扰动量的最大值δum与所述触发阈值δum_ref的大小关系，调整换流阀的触发角度，使得高压直流系统正常换相。

8、进一步地，所述暂态电压在线监测装置的构建方式如下：

9、在电容式电压互感器中压电容与地之间串联一个低压无感电容，组成电容分压器并去除所述电容式电压互感器的中间变压器和二次接线。

10、进一步地，所述电压暂态扰动量为当前周期的电压相对前一个周期的电压的变化量，计算公式如下：

11、dui＝ui-ui-k,ps

12、式中，dui为周期信号的电压暂态扰动量；ui为电压信号的最新采样数据；ui-k,ps为电压信号的k个周期前的采样数据；ps为一个周期内的采样点数。

13、进一步地，所述高压直流系统的结构参数包括电压等级、设备组成和相关参数。

14、进一步地，所述电压暂态扰动量的最大值δum的求取过程如下：

15、将所述交流母线的三个相间电压通过低通滤波器和数据寄存器与所述触发阈值δum_ref进行差分运算，求出所述相间电压与所述触发阈值之间的差值，提取出三者之间的最大值δum。

16、进一步地，所述低通滤波器用于滤除所述交流母线电压中的高频分量。

17、进一步地，所述触发控制变量的调整方式如下：

18、当δum>δum_ref时，输出提前触发控制变量；

19、当δum≤δum_ref时，计算电压暂态扰动量的最大值δum与触发阈值δum_ref的差值，将电压暂态扰动量dui转化为触发角度，反馈给触发控制单元。

20、进一步地，所述触发角度由所述电压暂态扰动量的最大值δum经过限幅函数和窗口函数处理，计算与触发阈值δum_ref的差值，通过角度转换函数将电压暂态扰动量dui转化得到。

21、进一步地，所述限幅函数用于限制转换角度；所述窗口函数用于圈定转换成触发角的扰动变换量仅针对电压跌落过程。

22、按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于电压暂态扰动量的换相失败抑制系统，包括：

23、暂态电压信号模块，利用电压在线监测装置获取高压直流系统的电压信号，得到电压暂态扰动量；

24、触发阈值设定模块，根据高压直流系统的结构参数，搭建电磁暂态故障仿真模型，根据故障仿真结果设定电压暂态扰动量的触发阈值δum_ref；

25、交流母线电压监测模块，用于实时监测交流母线电压，求取电压暂态扰动量的最大值δum；

26、触发控制变量调整模块，根据所述电压暂态扰动量的最大值δum与所述触发阈值δum_ref的大小关系，调整换流阀的触发角度，使得高压直流系统正常换相。

27、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：

28、1.本专利技术根据高压直流换流站的实际结构及设备参数，建立线路故障仿真模型，根据故障仿真结果设定电压暂态扰动量的触发阈值；利用电压暂态扰动的实时监测量，进行逻辑判断，调整触发控制变量，使得高压直流系统正常换相，对高压直流输电工程的换相失败事件具有良好的抑制效果。

29、2.本专利技术根据故障仿真结果设定电压暂态扰动量的触发阈值，提前预测换相失败的可能性，当检测到可能引起换相失败的电压扰动时，通过调整换流阀的触发角度，提前完成换相过程，从而有效避免换相失败的发生。

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【技术保护点】

1.一种基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，所述暂态电压在线监测装置的构建方式如下：

3.根据权利要求1所述的基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，所述电压暂态扰动量为当前周期的电压相对前一个周期的电压的变化量，计算公式如下：

4.根据权利要求1所述的基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，所述高压直流系统的结构参数包括电压等级、设备组成和相关参数。

5.根据权利要求1所述的基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，所述电压暂态扰动量的最大值ΔUm的求取过程如下：

6.根据权利要求5所述的基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，所述低通滤波器用于滤除所述交流母线电压中的高频分量。

7.根据权利要求3所述的基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，所述触发角度的调整方式如下：

8.根据权利要求7所述的基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，所述限幅函数用于限制转换角度；所述窗口函数用于圈定转换成触发角的扰动变换量仅针对电压跌落过程。

10.一种基于电压暂态扰动量的换相失败抑制系统，其特征在于，包括：

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【技术特征摘要】

1.一种基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，所述暂态电压在线监测装置的构建方式如下：

4.根据权利要求1所述的基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，所述高压直流系统的结构参数包括电压等级、设备组成和相关参数。

5.根据权利要求1所述的基于电压暂态扰动量的换相失败抑制方法，其特征在于，所述电压暂态扰动量的最大值δum的求取过程如下：

6.根据权利要求5所述的基于电压暂态扰动量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丹丹，蒋经纬，崔律，周行星，田昊洋，陈哲，宁馨宇，和少寅，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：

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