提升直流輸電系統(tǒng)換相失敗抵御能力的關(guān)鍵新技術(shù)

基于電網(wǎng)換相換流器的高壓直流(line commutated converter based high voltage direct current，LCC-HVDC)輸電由于輸送容量大、損耗低、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)距離輸電與區(qū)域電網(wǎng)異步互聯(lián)，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“西電東送”能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要技術(shù)手段。LCC-HVDC采用無(wú)自關(guān)斷能力的晶閘管作為換流元件，依賴交流系統(tǒng)電壓進(jìn)行換相，因此受端交流系統(tǒng)故障、晶閘管及其控制電路不可靠等均易導(dǎo)致?lián)Q相失敗。換相失敗發(fā)生后，直流傳輸功率迅速下降，若直流系統(tǒng)調(diào)節(jié)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致連續(xù)換相失敗，在多饋入直流系統(tǒng)中甚至引發(fā)多條直流同時(shí)或級(jí)聯(lián)換相失敗，影響直流受端系統(tǒng)以及交直流混聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在此背景下，亟需開展換相失敗機(jī)理及影響因素分析、連續(xù)換相失敗抑制策略等研究，以提升LCC-HVDC、混合直流輸電系統(tǒng)抵御換相失敗的能力。

為展示直流輸電系統(tǒng)抵御換相失敗的最新研究成果，《電力工程技術(shù)》編輯部策劃組織了本期“提升直流輸電系統(tǒng)換相失敗抵御能力的關(guān)鍵新技術(shù)”專題，本人有幸受邀擔(dān)任該專題主編。專題收到大量具備理論創(chuàng)新與工程指導(dǎo)性的優(yōu)質(zhì)稿件，經(jīng)同行評(píng)議、專家評(píng)定，最終選出5篇論文組成專題。在LCC-HVDC后續(xù)換相失敗影響因素及抑制策略方面，華中科技大學(xué)楊程祥等根據(jù)交流電壓跌落程度及直流功率恢復(fù)特征，提出自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)觸發(fā)角的后續(xù)換相失敗抑制策略，進(jìn)而提高換相裕度、抑制后續(xù)換相失敗并加快HVDC系統(tǒng)的故障恢復(fù)速度；新疆大學(xué)陳?？档确治龅贸鲭娏髌羁刂破陂g，直流電流恢復(fù)量過(guò)大是引發(fā)后續(xù)換相失敗的主要因素，繼而提出根據(jù)換流母線線電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)最小電流指令值的低壓限流控制改進(jìn)策略，實(shí)現(xiàn)后續(xù)換相失敗的有效抑制。在控制參數(shù)對(duì)LCC-HVDC換相失敗抑制能力及系統(tǒng)恢復(fù)影響方面，國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院宋新甫等分析電流偏差環(huán)節(jié)中比例系數(shù)對(duì)換相失敗抑制、系統(tǒng)恢復(fù)效果的影響，提出自適應(yīng)電流偏差控制方法，兼顧換相失敗有效抑制與系統(tǒng)快速平穩(wěn)恢復(fù)。在混合直流輸電系統(tǒng)換相失敗抑制策略方面，中國(guó)石油大學(xué)馬文忠等提出基于主動(dòng)限流的換相失敗抑制策略，在電壓源型換流器調(diào)制波中加入直流擾動(dòng)量和交流擾動(dòng)系數(shù)，從而改變子模塊投切方式，抑制換相失敗沖擊電流峰值和上升速度；華南理工大學(xué)鐘明明等根據(jù)LCC-HVDC的實(shí)時(shí)無(wú)功缺額動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)柔性直流輸出的有功與無(wú)功功率，從而改變其暫態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，抑制LCC-HVDC連續(xù)換相失敗并較大限度提升HVDC有功功率的傳輸能力。

本專題旨在展示直流輸電系統(tǒng)抵御換相失敗的最新研究進(jìn)展和成果，由于專題論文數(shù)量限制以及發(fā)表時(shí)間安排,很多有價(jià)值的論文未能在專題中收錄,希望能夠得到所有作者和廣大讀者的理解。

在此感謝有關(guān)專家學(xué)者對(duì)本專題的大力支持，感謝《電力工程技術(shù)》編輯部為本專題策劃、組織和出版所做的大量細(xì)致的工作，最后衷心希望本專題能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者提供交流平臺(tái)，為提升直流輸電系統(tǒng)換相失敗抵御能力提供有益參考。

2022年3月

于華北電力大學(xué)