一种用于直流输电系统主动关断的控制方法和系统与流程

本发明涉及直流输电，特别涉及一种用于直流输电系统主动关断的控制方法和系统。

背景技术：

1、随着高压直流输电(high voltage direct current，hvdc)工程越来越多投入运行，我国电网已发展成为一个大规模、大容量的交直流混联电网，交直流系统之间的电气联系愈发紧密。在这样的背景下，hvdc工程安全稳定运行对于保证大电网稳定运行和国家电力可靠供应的重要性不言而喻。

2、目前国内的特高压直流输电工程的换流阀大多采用电网换相换流阀(linecommutated converter，lcc)，lcc采用半控型的晶闸管(只能控制开通，不能控制关断)作为主要功率器件，在交流电网故障、谐波等工况下易发生换相失败，而换相失败作为hvdc工程中最常见的故障之一，是一个值得高度重视的问题。换相失败是指换流阀退出运行后，在反向电压作用的一段时间内未能恢复阻断能力，在阀电压转变为正向之后重新开通。换相失败一旦发生，将导致直流电流过大、直流传输功率减少、继电保护误动作、换流变直流偏磁、换流阀寿命缩短以及逆变侧弱交流系统电压不稳定等不良后果。如果控制不当或者故障较为严重，便有可能导致连续换相失败。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，发明人做出本发明，通过具体实施方式，提供一种用于直流输电系统主动关断的控制方法和系统。

2、第一方面，本发明实施例提供一种用于直流输电系统主动关断的控制方法，包括以下步骤：

3、在换流阀晶闸管恢复期间，当换流阀桥臂电压正偏且换流阀全控型器件已完成恢复过程时，由所述全控型器件优先承受正偏电压；

4、或，在换流阀全控型器件恢复期间或换相过程中，当换流阀桥臂电压正偏，且电流未超过全控型器件最大可关断电流时，关断相应的桥臂，进行强迫换相；

5、上述任一种情况中，在每个换流阀中配置独立的阀控，换流阀主动关断策略设置在极控或阀控中，换流阀中晶闸管和全控型器件按照设定的比例设置。

6、可选的，所述用于直流输电系统主动关断的控制方法，还包括以下步骤：

7、分别在直流输电系统的整流侧和逆变侧配置闭环电流控制器和电压控制器，整流侧控制电流，逆变侧控制电压，在逆变侧电流指令中减去电流裕度，逆变侧电流控制器将熄弧角减小，直到达到电压控制器为维持电压所允许的角度值。

8、可选的，所述用于直流输电系统主动关断的控制方法，还包括以下步骤：

9、当逆变侧交流电压降低或逆变侧电压控制器不能继续发挥控制作用时，将逆变侧在定弧熄角控制模式下运行。

10、可选的，所述用于直流输电系统主动关断的控制方法，还包括以下步骤：

11、在定弧熄角控制模式下，当直流电流在逆变侧电流定值和整流侧电流定值之间时，按照直流电流变化值减小触发角，使逆变侧关于电压电流的外特性变为正斜率或零斜率。

12、可选的，所述用于直流输电系统主动关断的控制方法，还包括以下步骤：

13、在交流电压异常时，整流侧按照最小触发角进行控制，由逆变侧的闭环电流控制器调节电流，以电流裕度补偿电流控制转移到逆变侧时的电流指令下降。

14、可选的，所述用于直流输电系统主动关断的控制方法，还包括以下步骤：

15、分别在直流输电系统的整流侧和逆变侧配置低压限流控制环节，在直流电压降低时，对直流电流指令进行限制。

16、第二方面，本发明实施例提供一种用于直流输电系统主动关断的控制系统，包括：双极控制系统、极控和阀控；

17、双极控制系统分别配置在两个单极的极层控制主机中；

18、双极控制系统、极控和阀控的控制主机采用双重冗余配置，分别配置独立的保护动作出口判断装置；

19、每个换流器配置独立的阀控，同极换流器阀控的控制主机之间直连通信，进行触发角和换流变压器分接头协调控制。

20、可选的，所述用于直流输电系统主动关断的控制系统，还包括交直流系统综合系统和高压直流系统；所述用于直流输电系统主动关断的控制系统分层控制，各控制层依次为交直流系统级、区域级、高压直流双极、高压直流单极和换流单元极；交直流系统综合系统位于交直流系统级，高压直流系统位于区域级，双极控制系统位于高压直流双极，极控位于高压直流单极，阀控位于换流单元极。

21、可选的，双重冗余配置采用三取二冗余方案，保护动作出口判断装置采用三取二判断方案；每个换流器中晶闸管和全控型器件按照设定的比例设置；极控的控制主机用于实现功率/电流指令的计算和分配、换流站间电流指令的协调、换流站无功控制、双极/极区顺序控制、换相失败检测评估；阀控的控制主机用于实现对应换流器的控制和阀触发，包括调节直流电流、直流电压和熄弧角，解锁、闭锁换流器，产生全控型器件的开通脉冲与关断脉冲。

22、可选的，极控的控制主机将计算得到的电流指令传给本极阀控的控制主机，当极控的控制主机均故障时，对应的阀控的控制主机自动执行电流指令锁存，进行闭环调节。

23、本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

24、一种用于直流输电系统主动关断的控制方法，通过在换流阀晶闸管恢复期间，当换流阀桥臂电压正偏且换流阀全控型器件已完成恢复过程时，由所述全控型器件优先承受正偏电压，能够使得晶闸管处在零压恢复阶段，为晶闸管争取更多的恢复时间，从而避免换相失败。在换流阀全控型器件恢复期间或换相过程中，当换流阀桥臂电压正偏，且电流未超过全控型器件最大可关断电流时，关断相应的桥臂，进行强迫换相，克服换相失败造成的多种不良影响。

25、一种用于直流输电系统主动关断的控制系统，能够尽可能避免双极层设备故障对两个极同时造成扰动，确保换流器运行、维护的独立性，提高了系统运行稳定性，降低了设备故障对系统运行的影响。

26、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

27、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种用于直流输电系统主动关断的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于直流输电系统主动关断的控制方法，还包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用于直流输电系统主动关断的控制方法，还包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述用于直流输电系统主动关断的控制方法，还包括以下步骤：

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用于直流输电系统主动关断的控制方法，还包括以下步骤：

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用于直流输电系统主动关断的控制方法，还包括以下步骤：

7.一种用于直流输电系统主动关断的控制系统，其特征在于，包括：双极控制系统、极控和阀控；

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述用于直流输电系统主动关断的控制系统，还包括交直流系统综合系统和高压直流系统；

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，极控的控制主机将计算得到的电流指令传给本极阀控的控制主机，当极控的控制主机均故障时，对应的阀控的控制主机自动执行电流指令锁存，进行闭环调节。

技术总结
本发明公开了一种用于直流输电系统主动关断的控制方法和系统。在换流阀晶闸管恢复期间，当换流阀桥臂电压正偏且换流阀全控型器件已完成恢复过程时，由全控型器件优先承受正偏电压；或在换流阀全控型器件恢复期间或换相过程中，当换流阀桥臂电压正偏，且电流未超过全控型器件最大可关断电流时，关断相应的桥臂，进行强迫换相；上述任一种情况中，在每个换流阀中配置独立的阀控，换流阀主动关断策略设置在极控或阀控中，换流阀中晶闸管和全控型器件按照设定的比例设置。能够使得晶闸管处在零压恢复阶段，为晶闸管争取更多的恢复时间，从而避免换相失败，克服换相失败造成的多种不良影响。

技术研发人员：张雷,曾嵘,崔斌,余占清,高奇,袁志昌,吴新天,屈鲁,娄彦涛,王松,马元社,赵彪,崔康生,崔健,施健,訾振宁
受保护的技术使用者：西安西电电力系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/18