抑制直流連續(xù)換相失敗的調(diào)相機(jī)暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)控制策略

王龍飛，華 文，石博隆，王博文，周升彧，申屠磊璇，樓伯良

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司，杭州 310007）

0 引言

我國(guó)幅員遼闊，資源分布不均，各省經(jīng)濟(jì)水平也存在顯著的差異，負(fù)荷中心位于中東部沿海省份，而煤炭、水、風(fēng)、光等能源資源卻集中于西北、西南及東北地區(qū)，因此遠(yuǎn)距離、大容量、安全穩(wěn)定的電力輸送方式將成為影響未來(lái)電網(wǎng)格局的重要因素[1]。

LCC-HVDC（電網(wǎng)換相換流器型直流輸電）在遠(yuǎn)距離、大容量輸送電力方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，已成為我國(guó)跨區(qū)域輸送電力的主要方式，承載著將西北、東北、西南等能源基地電力輸送至華中、華東等負(fù)荷中心的重要作用。

以華東電網(wǎng)為例，目前建成11 回特高壓直流，受電容量達(dá)到63.40 GW。未來(lái)白鶴灘—江蘇、白鶴灘—浙江特高壓直流投產(chǎn)后，華東電網(wǎng)饋入直流將達(dá)到13 回，受電規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。華東電網(wǎng)負(fù)荷密度較大，部分直流落點(diǎn)電氣距離較近，彼此相互作用較強(qiáng)，穩(wěn)定特性將發(fā)生重大改變。

由于晶閘管無(wú)自關(guān)斷能力，以其為換流元件的電壓換相換流器型直流近區(qū)交流線路發(fā)生故障或其他擾動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致直流發(fā)生換相失敗。依照現(xiàn)有部分直流控制保護(hù)邏輯，當(dāng)直流連續(xù)換相失敗次數(shù)過(guò)多時(shí)將閉鎖。文獻(xiàn)[2-4]對(duì)直流換相失敗的機(jī)理和影響因素進(jìn)行了綜述，將換相失敗的主要原因歸納為閥運(yùn)行中的熄弧角過(guò)小。

直流閉鎖會(huì)嚴(yán)重威脅受端電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定及電壓穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致受端電網(wǎng)損失一定規(guī)模的負(fù)荷，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和居民生活穩(wěn)定造成嚴(yán)重威脅。

華東電網(wǎng)曾多次發(fā)生因交流線路故障引起的多回直流換相失敗事件。2015 年9 月19 日，錦蘇直流發(fā)生雙極閉鎖，華東電網(wǎng)損失功率4.90 GW，之后華東電網(wǎng)頻率最低跌至49.85 Hz。此次事故也引發(fā)了學(xué)術(shù)界及工業(yè)界對(duì)于直流換相失敗預(yù)測(cè)、直流換相失敗抑制、直流穩(wěn)定運(yùn)行條件等一系列問(wèn)題的深入研究[5-7]。

文獻(xiàn)[8]對(duì)直流換相失敗預(yù)測(cè)和抑制方法進(jìn)行了綜述，并將抑制方法主要分為以下兩類(lèi)：一是對(duì)換相失敗進(jìn)行預(yù)測(cè)或快速檢測(cè)交流故障，進(jìn)而對(duì)直流控制及保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防控制措施[9-11]；二是提高直流受端落點(diǎn)交流側(cè)的電壓水平，通過(guò)近區(qū)配備SVC（靜止無(wú)功補(bǔ)償器）、STATCOM（靜止同步補(bǔ)償器）、調(diào)相機(jī)等無(wú)功支撐設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)[12-13]。

文獻(xiàn)[14]詳細(xì)論述了傳統(tǒng)直流受端換流站近區(qū)安裝同步調(diào)相機(jī)與SVC，STATCOM 等FACTS（柔性交流輸電系統(tǒng)）設(shè)備相比，不僅具有抑制直流換相失敗能力，還具有為系統(tǒng)提供短路容量、降低直流送端暫態(tài)過(guò)電壓、利用強(qiáng)勵(lì)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢(shì)。文獻(xiàn)[15]基于華東電網(wǎng)典型方式數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)電暫態(tài)仿真，分析了調(diào)相機(jī)投產(chǎn)后對(duì)受端電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。文獻(xiàn)[16]設(shè)計(jì)了一種充分利用調(diào)相機(jī)強(qiáng)勵(lì)特性的緊急控制方法，但其動(dòng)作指令取決于直流控制保護(hù)系統(tǒng)對(duì)于換相失敗風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)判，抑制效果嚴(yán)重依賴(lài)預(yù)判措施的準(zhǔn)確性，且存在較長(zhǎng)的時(shí)間延遲。

本文基于同步調(diào)相機(jī)的強(qiáng)勵(lì)特性，提出一種暫態(tài)期間同步調(diào)相機(jī)持續(xù)強(qiáng)勵(lì)以抑制直流連續(xù)換相失敗的控制策略。首先介紹直流連續(xù)換相失敗的機(jī)理及影響因素，然后分析調(diào)相機(jī)常規(guī)勵(lì)磁控制在抑制直流連續(xù)換相失敗方面的不足，并在此基礎(chǔ)上提出暫態(tài)期間快速?gòu)?qiáng)勵(lì)的抑制直流連續(xù)換相失敗的調(diào)相機(jī)控制策略，最后基于華東電網(wǎng)典型數(shù)據(jù)，通過(guò)機(jī)電暫態(tài)仿真程序進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

1 直流換相失敗機(jī)理及影響因素

1.1 換相失敗機(jī)理

圖1 為簡(jiǎn)化后的基于晶閘管的全橋逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中：Ea，Eb，Ec為三相理想電壓源，代表理想無(wú)窮大電網(wǎng)；Ud為逆變器直流電壓；Id為逆變器直流電流；I 為逆變器輸出電流；L1為等值電網(wǎng)電抗；D1—D6為逆變器橋臂閥。閥運(yùn)行中的熄弧角過(guò)小是造成換相失敗的根本原因，若運(yùn)行熄弧角低于固有極限熄弧角將導(dǎo)致直流發(fā)生換相失敗[17]。

圖1 基于晶閘管的逆變器基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

以圖1 中相鄰橋臂閥D1和D3為例：正常工況下，閥D1向D3換相；若閥D3觸發(fā)時(shí)換相角過(guò)大，閥D1在電壓過(guò)零點(diǎn)后將殘存電流，導(dǎo)致閥D1不需要觸發(fā)便可導(dǎo)通，發(fā)生閥D3向D1倒換相；之后閥D4按觸發(fā)時(shí)序?qū)?，橋臂D1和D4導(dǎo)通形成短路，最終發(fā)生換相失敗。

為避免上述情況發(fā)生，每個(gè)開(kāi)關(guān)存在恢復(fù)正向電壓阻斷能力所需的最小關(guān)斷角，也稱(chēng)作極限熄弧角。在實(shí)際運(yùn)行中，工程界通常認(rèn)為避免直流換相失敗的極限熄弧角為7°，若實(shí)際運(yùn)行熄弧角小于極限熄弧角，則認(rèn)為直流存在換相失敗風(fēng)險(xiǎn)[18]。

1.2 影響直流換相失敗的因素

對(duì)于單一直流，影響其換相失敗的因素包括交流側(cè)電壓和直流電流等。

交流側(cè)電壓具有較強(qiáng)的可觀性，便于實(shí)時(shí)掌握和控制，在實(shí)際工程中通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)交流側(cè)故障引發(fā)直流換相失敗的預(yù)測(cè)。在學(xué)界和工業(yè)界，通常從最小電壓降落、臨界換相“電壓-時(shí)間”面積、臨界換相電壓三個(gè)層面對(duì)交流電壓跌落情況開(kāi)展研究[4]。上述各方法都存在一定的誤差和局限，有待改進(jìn)。

在實(shí)際工程中，評(píng)估交流側(cè)故障引起的直流換相失敗風(fēng)險(xiǎn)時(shí)通常直接以直流逆變側(cè)換流母線電壓UL跌落值作為判斷因素，一般認(rèn)為UL跌落至正常運(yùn)行值的90%以下將引發(fā)換相失敗。該判斷方法存在嚴(yán)重誤差。首先UL受到交流系統(tǒng)強(qiáng)度、近區(qū)無(wú)功電源分布及支撐能力、負(fù)荷模型、直流交互影響等多方面的影響；其次換流站內(nèi)設(shè)備故障、濾波器投切、交流側(cè)電壓波形畸變等因素同樣會(huì)影響UL。因此簡(jiǎn)單地以正常運(yùn)行值的90%作為直流換相失敗的判斷因素，或作為抑制換相失敗策略的啟動(dòng)門(mén)檻，其準(zhǔn)確性和適用性有待商榷。

直流側(cè)電流蘊(yùn)含豐富的直流運(yùn)行信息，可以用于非交流系統(tǒng)故障所引發(fā)的換相失敗預(yù)測(cè)分析，但無(wú)法直接用于交流系統(tǒng)故障引起的換相失敗預(yù)測(cè)。

而對(duì)于多饋入直流系統(tǒng)，還應(yīng)考慮直流之間的交互影響，CGREE（國(guó)際大電網(wǎng)學(xué)會(huì)）引入MIIF（多饋入交互作用因子）的概念來(lái)評(píng)估直流逆變側(cè)換流母線電壓UL的交互影響。

文獻(xiàn)[19]基于多饋入直流系統(tǒng)，綜合考慮以上多種影響因素，提出了基于臨界電壓的連續(xù)換相失敗判斷方法，定義了評(píng)估直流換相失敗風(fēng)險(xiǎn)的直流逆變側(cè)換流母線電壓臨界值Ucr。其中，定義Ucr取值范圍下限值為：

式中：UL0為換流母線線電壓初始有效值；β0，γ0分別為逆變側(cè)初始觸發(fā)超前角和熄弧角；γmin為變化后的熄弧角，取為極限熄弧角。

定義Ucr取值范圍上限值為：

式中：Req=Rcr+Rd-Rci，Rcr=（3/π）Xcr，Rci=（3/π）Xci，其中Xcr，Xci分別為整流側(cè)和逆變側(cè)的換相電抗；Rd為直流電阻；Udr0為整流側(cè)不計(jì)觸發(fā)延遲時(shí)的空載直流電壓；αr為整流側(cè)觸發(fā)延遲角；βi為逆變側(cè)觸發(fā)超前角；k 為換流變壓器變比；b 為串聯(lián)橋的數(shù)目。

文獻(xiàn)[19]認(rèn)為，實(shí)際的換相失敗臨界電壓Ucr介于Ucr1和Ucr2之間。若UL＜Ucr1，必有換相失敗風(fēng)險(xiǎn)；若UL＞Ucr2，則無(wú)換相失敗風(fēng)險(xiǎn)。

2 直流換相失敗對(duì)受端系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

2.1 電壓穩(wěn)定

直流在換相失敗期間，特別是換相失敗恢復(fù)過(guò)程中，需從系統(tǒng)吸收大量無(wú)功功率，可能引起交流電壓再次跌落。若近區(qū)無(wú)功設(shè)備配置不足，無(wú)法滿(mǎn)足直流的無(wú)功需求，將引起直流系統(tǒng)無(wú)功不平衡，嚴(yán)重狀況下將導(dǎo)致受端電網(wǎng)發(fā)生暫態(tài)電壓失穩(wěn)。

2.2 功角穩(wěn)定

直流在連續(xù)換相失敗期間，輸送功率將迅速下降甚至跌落至零。之后伴隨換相失敗的恢復(fù)，直流輸送功率上升。若直流發(fā)生連續(xù)換相失敗，輸送功率將重復(fù)上述過(guò)程，周期性波動(dòng)。

直流大容量的功率波動(dòng)，將對(duì)近區(qū)發(fā)電機(jī)組造成沖擊。特別是直流迅速下降或上升過(guò)程中的暫態(tài)峰值，可能會(huì)引起近區(qū)發(fā)電機(jī)組發(fā)生功角失穩(wěn)現(xiàn)象。

2.3 頻率穩(wěn)定

直流換相失敗期間的大容量功率波動(dòng)，將嚴(yán)重破壞受端電網(wǎng)的功率平衡，造成頻率波動(dòng)。嚴(yán)重工況下直流因多次連續(xù)換相失敗而閉鎖，導(dǎo)致頻率下降。若受端電網(wǎng)無(wú)緊急控制措施或同步機(jī)組一次調(diào)頻能力不足，電網(wǎng)頻率將持續(xù)下降，引發(fā)低頻減載動(dòng)作。

3 調(diào)相機(jī)暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)措施

調(diào)相機(jī)裝設(shè)在大型特高壓直流受端換流站內(nèi)，常規(guī)情況下無(wú)功輸出為零，但在暫態(tài)期間可為直流系統(tǒng)提供一定的無(wú)功支撐，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。我國(guó)已規(guī)劃在多條直流受端換流站安裝調(diào)相機(jī)，其中賓金直流金華換流站調(diào)相機(jī)1 號(hào)機(jī)已安裝調(diào)試成功。

目前我國(guó)自主設(shè)計(jì)并制造的新型調(diào)相機(jī)單機(jī)容量可達(dá)到300 Mvar，瞬時(shí)無(wú)功輸出能力提升50%以上，轉(zhuǎn)子具備15 s 的2.5 倍強(qiáng)勵(lì)要求，在強(qiáng)勵(lì)開(kāi)始的前5 s 內(nèi)，強(qiáng)勵(lì)可以達(dá)到3.5 倍[15]。

3.1 調(diào)相機(jī)的運(yùn)行機(jī)理

調(diào)相機(jī)可以視為有功輸出為零的同步機(jī)。常規(guī)勵(lì)磁控制主要由端電壓控制外環(huán)、勵(lì)磁電流控制內(nèi)環(huán)、低勵(lì)限制、過(guò)勵(lì)限制等幾個(gè)部分構(gòu)成。

采用常規(guī)勵(lì)磁控制的調(diào)相機(jī)可以提升受端電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度，暫態(tài)期間可以提供緊急無(wú)功支撐，并有助于故障清除后的電壓恢復(fù)。但在應(yīng)對(duì)交流故障引起的直流連續(xù)換相失敗時(shí)，該勵(lì)磁控制并不能完全滿(mǎn)足實(shí)際需求。

若直流近區(qū)交流側(cè)發(fā)生三相短路故障，100 ms 后線路保護(hù)裝置動(dòng)作，故障清除。故障期間，調(diào)相機(jī)由于勵(lì)磁端電壓閉環(huán)控制能夠進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)控制，并提供動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐，其輸出值取決于調(diào)相機(jī)機(jī)端電壓幅值跌落程度和勵(lì)磁控制器參數(shù)設(shè)計(jì)。

換相失敗周期較長(zhǎng)，通常為160～200 ms，即使故障清除，直流換相失敗仍未結(jié)束。而直流在換相失敗恢復(fù)過(guò)程中需要大量無(wú)功，但調(diào)相機(jī)可能已經(jīng)退出強(qiáng)勵(lì)控制，無(wú)法發(fā)揮其最大無(wú)功支撐能力。

極端工況下，直流換相失敗恢復(fù)過(guò)程中無(wú)功需求無(wú)法從包含調(diào)相機(jī)的交流系統(tǒng)獲得滿(mǎn)足，系統(tǒng)則會(huì)發(fā)生電壓二次跌落，引發(fā)連續(xù)換相失敗。此時(shí)，隨著電壓的二次跌落，調(diào)相機(jī)再次進(jìn)入強(qiáng)勵(lì)工作狀態(tài)，并隨連續(xù)換相失敗過(guò)程中機(jī)端電壓的波動(dòng)在低勵(lì)和過(guò)勵(lì)工作狀態(tài)間切換。

因此，采用常規(guī)勵(lì)磁控制的調(diào)相機(jī)，無(wú)法在直流連續(xù)換相失敗期間持續(xù)提供最大無(wú)功支撐，甚至可能惡化直流換相失敗恢復(fù)能力。

3.2 調(diào)相機(jī)暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)控制策略

為了保證調(diào)相機(jī)在直流連續(xù)換相失敗期間持續(xù)處于強(qiáng)勵(lì)工作狀態(tài)，為直流系統(tǒng)提供最大動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐，充分利用調(diào)相機(jī)的暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)特性，本文在常規(guī)勵(lì)磁控制基礎(chǔ)上作出改進(jìn)，提出一種能夠抑制直流連續(xù)換相失敗的調(diào)相機(jī)暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)控制策略。該控制策略由三部分構(gòu)成：暫態(tài)勵(lì)磁投入預(yù)判、暫態(tài)勵(lì)磁基準(zhǔn)值切換、暫態(tài)勵(lì)磁退出。

3.2.1 暫態(tài)勵(lì)磁投入預(yù)判

由于該控制策略的最終目的為抑制直流連續(xù)換相失敗而閉鎖，調(diào)相機(jī)投入時(shí)間理論上應(yīng)與直流發(fā)生首次換相失敗的時(shí)間同步。

已有文獻(xiàn)通常將調(diào)相機(jī)設(shè)計(jì)成從直流控制保護(hù)主站取得直流換相失敗預(yù)測(cè)信息并獲得指令進(jìn)行緊急控制，但現(xiàn)有的預(yù)測(cè)方法多依賴(lài)于多種電氣量數(shù)據(jù)的采集和處理，這對(duì)測(cè)量精度和信號(hào)傳輸速度都提出了嚴(yán)格要求?？紤]到控制保護(hù)主站生成預(yù)測(cè)結(jié)果并對(duì)調(diào)相機(jī)發(fā)出緊急控制指令的通信時(shí)間及調(diào)相機(jī)進(jìn)入強(qiáng)勵(lì)工作狀態(tài)的響應(yīng)時(shí)間，調(diào)相機(jī)真正發(fā)揮最大無(wú)功支撐能力的時(shí)間大大縮短。

本控制策略直接監(jiān)視換流站母線電壓UL的變化，并采用文獻(xiàn)[19]提出的換相失敗臨界電壓Ucr取值范圍上限值Ucr2作為調(diào)相機(jī)緊急控制的投入門(mén)檻值。

交流系統(tǒng)發(fā)生故障，若UL＜Ucr2，則認(rèn)為直流可能會(huì)發(fā)生換相失敗，此時(shí)調(diào)相機(jī)啟動(dòng)暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)控制策略。

3.2.2 暫態(tài)勵(lì)磁基準(zhǔn)值切換

如圖2 所示，對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)勵(lì)磁控制邏輯進(jìn)行改造。緊急控制期間，將端電壓控制外環(huán)的基準(zhǔn)值提高一定幅度，使其與端電壓采樣值一直存在靜差，依據(jù)閉環(huán)控制原理，調(diào)相機(jī)一直處于頂值輸出。圖2 中：UERR0為調(diào)相機(jī)常規(guī)勵(lì)磁控制電壓環(huán)基準(zhǔn)值；UERR1為調(diào)相機(jī)暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)控制電壓環(huán)基準(zhǔn)值；US為調(diào)相機(jī)機(jī)端電壓；IFD為調(diào)相機(jī)勵(lì)磁電流；EFD為勵(lì)磁機(jī)輸出直流電壓；UT為調(diào)相機(jī)定子電壓；P 為調(diào)相機(jī)有功功率；Q 為調(diào)相機(jī)無(wú)功功率；UL2R為過(guò)勵(lì)限制電壓值；LV 為低電位門(mén)（低通）；HV 為高電位門(mén)（高通）；B 為等效反時(shí)限特性判據(jù)，具體數(shù)值根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行整定；，通過(guò)調(diào)相機(jī)的兩個(gè)工況（P1，Q1），（P2，Q2）確定。其他控制參數(shù)說(shuō)明見(jiàn)表1、表2。

3.2.3 暫態(tài)勵(lì)磁退出

圖2 自并勵(lì)靜止勵(lì)磁控制框圖

調(diào)相機(jī)強(qiáng)勵(lì)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)嚴(yán)重?fù)p害設(shè)備本體使用壽命，也會(huì)使近端交流系統(tǒng)電壓過(guò)高，因此當(dāng)直流無(wú)下一次換相失敗風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，調(diào)相機(jī)應(yīng)退出暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)。

文獻(xiàn)[19]認(rèn)為，直流某次換相失敗恢復(fù)過(guò)程中，若換流站母線電壓UL、直流功率Pd、直流吸收無(wú)功Qd及熄弧角γ 滿(mǎn)足式（3），則認(rèn)為直流不能恢復(fù)正常運(yùn)行，仍有發(fā)生下一次換相失敗風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)相機(jī)應(yīng)維持強(qiáng)勵(lì)工作狀態(tài)。

若前次換相失敗恢復(fù)過(guò)程中UL＞Ucr2，可認(rèn)為直流不再會(huì)發(fā)生下一次換相失敗。但為避免誤差帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)相機(jī)應(yīng)維持強(qiáng)勵(lì)至少200 ms（一個(gè)換相周期）后退出暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)。

為防止調(diào)相機(jī)退出暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)控制時(shí)指令切換產(chǎn)生暫態(tài)分量對(duì)系統(tǒng)電壓產(chǎn)生沖擊，當(dāng)調(diào)相機(jī)收到退出指令時(shí)，勵(lì)磁電壓外環(huán)指令值應(yīng)以一定斜率退至常規(guī)勵(lì)磁控制基準(zhǔn)值。

4 仿真驗(yàn)證

在PSD-BPA 機(jī)電暫態(tài)仿真軟件中，基于華東電網(wǎng)夏季高峰典型運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，將靈紹直流紹興換流站調(diào)相機(jī)控制方式分別設(shè)置為常規(guī)自并勵(lì)靜止勵(lì)磁控制方式和本文提出的暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)控制方式（相關(guān)控制參數(shù)見(jiàn)表1、表2，表中參數(shù)均為標(biāo)么值），并同時(shí)設(shè)置0 s 發(fā)生500 kV 線路“喬司—涌潮”三相永久“N-2”故障，100 ms 后故障清除，監(jiān)測(cè)靈紹直流交流母線、受端換流站熄弧角及調(diào)相機(jī)勵(lì)磁電壓動(dòng)態(tài)變化結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，如圖3 所示。

表1 常規(guī)勵(lì)磁控制參數(shù)

表2 暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)附加控制參數(shù)

圖3 故障期間直流及調(diào)相機(jī)電氣量變化

由圖3（a）可知：交流線路0 s 發(fā)生故障，換流站交流母線電壓瞬間跌落至0.4 p.u.。故障清除后，調(diào)相機(jī)若采用常規(guī)勵(lì)磁控制，換流站交流母線電壓上升至一定值，但仍低于Ucr1，發(fā)生二次跌落，直流也繼續(xù)發(fā)生連續(xù)換相失敗。若調(diào)相機(jī)采用暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)控制，約1.2 s 時(shí)，換流站母線電壓UL超過(guò)Ucr2且能維持200 ms，則認(rèn)為直流無(wú)下一次換相失敗風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)相機(jī)可以退出強(qiáng)勵(lì)工作狀態(tài)。

由圖3（b）可知：在換相失敗期間，采用常規(guī)控制的調(diào)相機(jī)雖然在交流故障期間進(jìn)入強(qiáng)勵(lì)狀態(tài)，但交流故障清除后便退出強(qiáng)勵(lì)，且勵(lì)磁電壓隨母線電壓波動(dòng)在強(qiáng)勵(lì)和欠勵(lì)之間切換，無(wú)法為直流提供有效的無(wú)功支撐。而采用暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)控制后，調(diào)相機(jī)在換相失敗期間持續(xù)頂值強(qiáng)勵(lì)，充分發(fā)揮了自身的暫態(tài)無(wú)功支撐性能。

由圖3（c）可知：紹興換流站調(diào)相機(jī)若采用常規(guī)控制模式，近區(qū)交流線路發(fā)生故障后，靈紹直流發(fā)生3 次換相失??；若采用本文提出的暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)控制模式，則靈紹直流換相失敗次數(shù)減少為2次。這說(shuō)明本文提出的調(diào)相機(jī)暫態(tài)強(qiáng)勵(lì)策略對(duì)于抑制直流連續(xù)換相失敗是有效的，具有一定的工程應(yīng)用前景。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出一種充分利用調(diào)相機(jī)強(qiáng)勵(lì)能力、暫態(tài)期間持續(xù)強(qiáng)勵(lì)的抑制直流連續(xù)換相失敗而閉鎖的控制策略。該策略通過(guò)對(duì)直流逆變側(cè)換流站交流母線動(dòng)態(tài)電壓的監(jiān)測(cè)，判斷交流系統(tǒng)發(fā)生故障后直流有無(wú)換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)，并以此為判據(jù)投入調(diào)相機(jī)緊急控制，可有效降低傳統(tǒng)直流緊急控制系統(tǒng)判據(jù)造成的延遲。通過(guò)對(duì)調(diào)相機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的改進(jìn)，使調(diào)相機(jī)緊急控制期間持續(xù)強(qiáng)勵(lì)輸出，充分發(fā)揮了調(diào)相機(jī)的動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力。最后，基于華東電網(wǎng)典型運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)電暫態(tài)仿真，驗(yàn)證了該方法在為直流系統(tǒng)提供無(wú)功支撐、減少直流換相失敗次數(shù)、防止直流閉鎖等方面具有明顯效果。

綜上所述，本文提出的調(diào)相機(jī)緊急控制策略對(duì)于抑制直流連續(xù)換相失敗而閉鎖是有效的，實(shí)施簡(jiǎn)單，具有一定的工程推廣性。