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《背靠背换流站换相失败仿真分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第38卷第5期西南大学学报(自然科学版)2016年5月Vol.38No.5JournalofSouthwestUniversity(NaturalScienceEdition)May.2016DOI:10.13718/j.cnki.xdzk.2016.05.030背靠背换流站换相失败仿真分析①余晓鹏1,蒋建东2,张博1,周勇21.国网河南省电力公司电力科学研究院,郑州450052;2.郑州大学电气工程学院,郑州450001摘要:开展背靠背系统换相失败的研究,对防止换相失败的发生及减小换相失败对系统运行的影响具有十分重要的意义.介绍了换相失败及引起换相失败的原因,分析了换相失败的过程.在PSCA
2、D/EMTDC中对灵宝换流站换相失败进行了仿真,分析了换相失败后直流电压、直流电流、直流功率、逆变侧交流母线电压、整流侧触发角、逆变侧关断角的变化情况.仿真结果可以为制定避免换相失败或控制换相失败发展的措施提供参考.关键词:背靠背换流站;直流电压;换相失败;仿真中图分类号:TM743文献标志码:A文章编号:16739868(2016)05018205[1]换相失败是换流站运行中最常见的故障之一,它可能降低直流电压、增大电流、减小直流输送功率、缩短换流阀寿命,并导致换流变压器直流偏磁、逆变侧弱交流系统过电压等.换相失败之后,如果控制不当,会引发后继换相失败,最终导致直流闭锁.故进行换流站换相失败
3、的相关研究,对防止换相失败,减小其对系统正常运行的影响等具有特别重要的意义.交流电压幅值降低、直流电流突增和交流换相电压过零点时相角偏移等是造成换相失败的根本原[2-3]因.文献[3]运用换相面积理论从理论上分析了HVDC系统换相失败的原因,文献[4]分析了换相失败的概率统计方面的特点,文献[5]应用电磁暂态程序PSCAD/EMTDC研究了交流侧单相故障对高压直流[6-9]输电系统换相失败的影响.当前关于高压直流输电系统换相失败的研究已比较多,但针对背靠背系统换相失败的研究还很少.本文介绍了换相失败及其原因,分析了换相失败的过程,在PSCAD/EMTDC中建立了灵宝换流站的仿真模型,并对灵宝换
4、流站换相失败进行了仿真分析.1换相失败及其原因分析当换流桥两个桥臂之间换相结束后,刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内,如果阀未能恢复阻断能力,或者在这段时间内换向过程没能完成,则在阀电压变为正向时被换相的阀将向原来预定退出导通的阀倒换相,这种现象就是换相失败.在换相过程中,为了确保退出导通的阀能够完全恢复阻断能力,反向电压要作用于换流阀足够长的时间,故越前关断角γ要足够大.在阀运行中,一般认为当关断角γ小于阀固有极限关断角γmin时,直流系统就会产生换相失败.关断角γ的大小与换流阀外部电路密切相关.对于对称交流系统有①收稿日期:20141229基金项目:河南省科学技术研究重点项目(14A
5、470002).作者简介:余晓鹏(1974),男,河南郑州人,高级工程师,主要从事电网规划和电能质量分析等方面的研究.通信作者:蒋建东,教授,博士.2西南大学学报(自然科学版)http://xbbjb.swu.edu.cn第38卷æ2IdXCöγ=arccosç+cosβ÷(1)èUVø式中:Id为直流电流;XC为换相电抗,若假设换流器交流母线装有完善的滤波装置使得交流电压不畸变,则XC即为折算到阀侧的换流变压器短路阻抗;UV为换流变压器交流系统侧电压直接折算到阀侧的电压,不包括换流变压器的压降;β为越前触发角.当逆变侧交流系统发生不对称故障时,交流线电压的过零点将会移动,设过零点的相位偏移为
6、φ,则:æ2IdXCöγ=arccosç+cosβ÷-φ(2)èUVø若过零点前移,γ会变小,所以逆变侧更易发生换相失败.γ和β之间的关系为γ=β-μ(3)式中:μ为换相角.实际运行时,由于串联联接的晶闸管之间的电压不平衡、器件特性的变化以及安全裕度等因素的影响,γ角的整定值通常要比晶闸管实际需要的关断角γmin大一些.一般γ角的整定值为18°左右,如果是按恒电压运行的逆变器,γ角的整定值可取得再大一些,为22°左右.由直流输电的控制器决定的越前触发角β与触发滞后角α的关系为β=180°-α(4)换相角μ决定于多个因素,交流系统对称时其计算式为æ2IdXCöμ=β-arccosç+cosβ÷(
7、5)èUVø从(5)式可以看出,μ的值由4个变量决定,其中:β,Id,UV是系统运行时的状态量,在运行时是可变的;XC是装置的特征参数,可以认为在系统运行时是恒定的.交流系统故障将导致逆变侧交流母线电压下降,故障发生地点与逆变站间的电气距离、系统运行方式等决定电压下降的幅度.阀侧电压下降将使μ增大,电压下降是瞬时性的,此时直流输电系统控制器还来不及将β增大,即β的值还是原来的初始值,由(3)式知,
