基于關(guān)斷角偏差量的背靠背直流系統(tǒng)換相失敗抑制研究

李寧，高本鋒，張建坡，于弘洋，楊志昌，崔浩江

（1.河北省分布式與微網(wǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華北電力大學(xué)），河北保定 071003；2.先進(jìn)輸電技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院有限公司），北京 102209）

0 引言

我國(guó)西部地區(qū)的風(fēng)電、光伏和水電資源豐富，基于電網(wǎng)換相的高壓直流輸電（Line Commutated Converter Based High Voltage Direct Current，LCCHVDC））憑借輸送容量大、功率調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、損耗低等特點(diǎn)，有效解決了我國(guó)能源中心與負(fù)荷中心逆向分布問題[1]。截至2022 年上半年，我國(guó)共投運(yùn)18回特高壓直流，總額定容量達(dá)142.6 GW[2]。

交流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無功響應(yīng)特性直接影響直流系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性[3]。對(duì)于火電支撐少、負(fù)荷水平重的弱直流受端系統(tǒng)，暫態(tài)電壓穩(wěn)定問題突出，若無功支撐能力不足，極易引發(fā)直流連續(xù)換相失敗。根據(jù)連續(xù)換相失敗的表現(xiàn)形式可將其分為閥級(jí)連續(xù)換相失敗與系統(tǒng)級(jí)連續(xù)換相失敗。閥級(jí)連續(xù)換相失敗均是由第1 次換相失敗所引發(fā)的后續(xù)換相失敗，時(shí)間間隔均在幾個(gè)毫秒[4]。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)直流受端系統(tǒng)換相失敗抑制問題主要從優(yōu)化直流系統(tǒng)控制策略和提升受端系統(tǒng)電壓支撐能力2 個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)[5]。在提升受端系統(tǒng)電壓支撐能力方面，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置在故障后可快速向系統(tǒng)注入無功以支撐母線電壓。因此工程上通常將其加裝在特高壓直流落點(diǎn)及近區(qū)變電站，來解決逆變側(cè)的換相失敗問題并提升受端電網(wǎng)電壓穩(wěn)定水平[6-7]，當(dāng)前南方電網(wǎng)已有部分地區(qū)在直流受端配置靜止同步補(bǔ)償器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）。文獻(xiàn)[8-10]通過在受端加裝STATCOM 來穩(wěn)定換流母線電壓，從而抑制換相失敗。文獻(xiàn)[11]針對(duì)同步調(diào)相機(jī)對(duì)分層接入方式下高低端換流器換相失敗的抑制作用進(jìn)行了機(jī)理分析和仿真研究。文獻(xiàn)[12]通過實(shí)時(shí)檢測(cè)換流母線電壓并計(jì)算故障條件下無功缺額及其無功補(bǔ)償量，以此作為靜止無功補(bǔ)償器（Static Var Compensator，SVC）無功控制策略的理論依據(jù)。文獻(xiàn)[13-14]根據(jù)LCC-HVDC 的實(shí)時(shí)無功缺額動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)柔性直流輸出的有功與無功功率，從而改變其暫態(tài)運(yùn)行點(diǎn)，以抑制LCC-HVDC 換相失敗并較大限度提升其有功功率的傳輸能力。然而這些補(bǔ)償措施靈活性相對(duì)受限，系統(tǒng)間缺乏協(xié)調(diào)配合。

針對(duì)含STATCOM 的LCC-HVDC 系統(tǒng)，文獻(xiàn)[15-17]在故障時(shí)通過調(diào)節(jié)STATCOM 定交流電壓參考值，在一定程度上提升了電網(wǎng)電壓支撐能力。文獻(xiàn)[18]將STATCOM 經(jīng)過1 個(gè)“虛擬電抗”之后得到新參考電壓，借助該參考電壓弱化了STATCOM 電壓外環(huán)控制模塊與LCC 逆變站的耦合，減小了交流系統(tǒng)等效阻抗，但并未分析裝置的輸出特性改善情況。文獻(xiàn)[19]研究了系統(tǒng)電壓不平衡下鏈?zhǔn)届o止同步補(bǔ)償器的控制策略和補(bǔ)償模式并提出了無功控制和電壓控制2 種改進(jìn)型補(bǔ)償模式，并對(duì)其輸出特性進(jìn)行了分析。

本文針對(duì)LCC-HVDC 受端系統(tǒng)，通過分析暫態(tài)下各電氣量變化過程及逆變換流站無功特性，給出不同工況下STATCOM 輸出特性與HVDC 和過渡阻抗的關(guān)系曲線，同時(shí)提出一種STATCOM 與逆變側(cè)關(guān)斷角偏差信號(hào)的協(xié)調(diào)控制策略，通過對(duì)協(xié)調(diào)控制策略與傳統(tǒng)控制策略分析比較，得出其在響應(yīng)速度及動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)能力上的顯著優(yōu)勢(shì)；最后，基于南方某背靠背聯(lián)網(wǎng)直流輸電工程，在Pscad/Emtdc 仿真平臺(tái)上搭建電磁暫態(tài)仿真模型，驗(yàn)證所提協(xié)調(diào)控制策略的有效性。

1 含STATCOM 的背靠背直流受端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 受端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為提高受端系統(tǒng)電網(wǎng)電壓支撐能力，將STATCOM接于逆變側(cè)交流母線。圖1 為含STATCOM 的LCC-HVDC 受端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，Ud，Id分別為直流受端直流電壓和直流電流；Xs為平波電抗器；Pd，Qd分別為直流輸送有功和無功功率；Us為換流母線電壓；Z為受端系統(tǒng)等值阻抗；Qs為STATCOM 為系統(tǒng)提供的無功；X為聯(lián)接電抗。

圖1 含STATCOM的LCC-HVDC受端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 LCC-HVDC receiving system structure with STATCOM

HVDC 系統(tǒng)參數(shù)依據(jù)背靠背工程得到。直流輸送額定容量為2 000 MW，換流母線額定電壓為540 kV。STATCOM 采用鏈?zhǔn)浇切谓Y(jié)構(gòu)，額定容量為300MVA。

HVDC 系統(tǒng)逆變側(cè)采用定關(guān)斷角控制和定直流電流控制。此外還配備有低壓限流控制器（Voltage Dependent Current Order Limiter，VDCOL）、電流控制放大器和電壓調(diào)節(jié)器。

1.2 STATCOM控制策略

STATCOM 控制模式分為定電壓模式和定無功模式。系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，STATCOM 接入自動(dòng)電壓控制（Automatic Voltage Control，AVC）子站保持現(xiàn)行穩(wěn)態(tài)控制模式不變，設(shè)置為定無功模式[20]。STATCOM暫態(tài)運(yùn)行控制原則要求當(dāng)STATCOM 處于0.2～0.9 p.u.和1.1～1.2 p.u.之間時(shí)，投電壓閉環(huán)控制且控制540 kV 側(cè)母線電壓，目標(biāo)值為故障前電壓值[21-23]。STATCOM 設(shè)置為定電壓模式，實(shí)現(xiàn)電壓閉環(huán)控制，控制結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2中Us，Us*分別為換流母線三相電壓有效值和參考值；Udc_ave，Udc_ref分別為級(jí)聯(lián)模塊直流側(cè)電壓反饋值和參考值；uabc，iabc分別為STATCOM 并網(wǎng)點(diǎn)三相電壓瞬時(shí)值和流入電網(wǎng)電流瞬時(shí)值；Sa，Sb，Sc分別為三相PWM 脈沖；θ為鎖相輸出角度；ω為系統(tǒng)的角頻率；L為聯(lián)接電感值；Id，Iq，Ud，Uq為派克變換輸出的電流、電壓；Id*，Iq*分別為電壓外環(huán)控制輸出的d，q軸電流參考值；Ud*，Uq*分別為輸出電壓d，q軸電壓參考值。

圖2 STATCOM定電壓模式Fig.2 Constant voltage mode of STATCOM

2 STATCOM的輸出特性

STATCOM 可等效為幅值、相位均為可控的交流電壓源，其接入電網(wǎng)的等效電路如圖3 所示。其中，Us為換流母線電壓；Ui為STATCOM 輸出電壓；X為換流母線與STATCOM 間的聯(lián)接電抗；R為換流母線與STATCOM 間的等效電阻；L為聯(lián)接電感。

圖3 STATCOM接入電網(wǎng)等效電路Fig.3 Equivalent circuit of STATCOM connected to power grid

根據(jù)圖3 電路，可以得到式（1）所示有功P、無功Q計(jì)算公式。

式中：δ為向量滯后向量的角度。

STATCOM 實(shí)際運(yùn)行中，δ在絕對(duì)值很小范圍內(nèi)變化，當(dāng)換流母線電壓Us大于STATCOM 輸出電壓Ui時(shí)，補(bǔ)償電流滯后系統(tǒng)電壓90°，STATCOM 吸收感性無功功率；當(dāng)STATCOM 輸出電壓Ui大于換流母線電壓Us時(shí)，補(bǔ)償電流超前系統(tǒng)電壓90°，STATCOM 吸收容性無功功率。

受端系統(tǒng)故障點(diǎn)可能出現(xiàn)在任意位置，且高壓線路都呈現(xiàn)出感性阻抗，所以通常在換流母線處設(shè)置感性接地，模擬故障點(diǎn)與母線間的距離關(guān)系。電感值越小，則電氣距離越近，換流母線電壓下降越多，即故障水平越高；電感值越大則相反[22-23]。為校驗(yàn)STATCOM 不同工況下輸出無功大小，在逆變換流母線處設(shè)置感性接地故障，共22 組，單相和三相接地各11 組。阻抗基準(zhǔn)值為ZN=UN2/SN，其中UN為換流母線額定電壓540 kV，SN為直流額定容量2 000 MW，接地電感L1變化范圍為0.01～1H。圖4和圖5 分別為STATCOM 輸出特性與HVDC 系統(tǒng)換流母線電壓與接地阻抗ZL變化關(guān)系曲線，其中Qs為STATCOM 輸出無功。

圖4 Qs和Us隨ZL的變化曲線（單相）Fig.4 Variation curves of Qs and Us with ZL（single phase）

圖5 Qs和Us隨ZL的變化曲線（三相）Fig.5 Variation curves of Qs and Us with ZL（three-phase）

圖4 為HVDC 受端發(fā)生單相接地故障時(shí)，QS和US隨接地阻抗ZL的變化曲線。從圖4 可知，隨著接地阻抗ZL增大，換流母線電壓Us逐漸升高，STATCOM 發(fā)出無功功率Qs逐漸減小，表明隨著故障水平減弱，受端電壓降落水平逐漸下降，即STATCOM、換流站和受端系統(tǒng)的無功交互影響造成STATCOM相比于額定狀態(tài)下的輸出能力大幅度減弱。在ZL（p.u.）＜1 時(shí)，換流母線電壓下降至0.9 p.u.以下，系統(tǒng)存在換相失敗風(fēng)險(xiǎn)，而此時(shí)STATCOM 依然有出力空間，在故障水平較低時(shí)，STATCOM 的輸出能力小于額定狀態(tài)下的50%。

圖5 為HVDC 受端出現(xiàn)三相接地故障時(shí)，Qs，Us隨接地阻抗ZL的變化曲線。從圖5 可知，當(dāng)ZL值較小時(shí)STATCOM 輸出達(dá)到上限，出現(xiàn)超調(diào)，超調(diào)量達(dá)到43%。在ZL逐漸增大的一段變化范圍內(nèi)，STATCOM 都存在一定的超調(diào)量。隨著故障水平減弱，STATCOM 輸出能力逐漸下降，但相比單相短路，由于前者造成在相同故障水平下，造成的線路壓降更多，在定電壓控制模式下產(chǎn)生的誤差量Us*-Us更大（Us*為換流母線電壓參考值），使STATCOM 的輸出的無功量也較大。在故障水平較低時(shí)，STATCOM 的輸出能力依然小于額定狀態(tài)下的50%。

因此，在傳統(tǒng)定電壓模式下，不同工況時(shí)STATCOM 輸出能力存在較大差異，大多工況下STATCOM 輸出沒有達(dá)到額定值，不利于受端系統(tǒng)電網(wǎng)電壓支撐，因此有必要通過優(yōu)化控制，在容量允許范圍內(nèi)提升裝置的支撐能力，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3 STATCOM控制策略改進(jìn)

為解決STATCOM 在部分工況下對(duì)電網(wǎng)電壓支撐能力不足問題，根據(jù)受端交流系統(tǒng)故障時(shí)HVDC各電氣量的暫態(tài)變化過程可知，換流母線電壓幅值直接影響換相失敗[24-27]。若電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功支撐不足，很有可能引起連續(xù)換相失敗，此過程關(guān)斷角變化明顯。因此，為改善STATCOM 的輸出特性，本文提出在原定換流母線電壓控制的基礎(chǔ)上，增加基于直流換流站關(guān)斷角信號(hào)偏差量的附加控制，以同時(shí)響應(yīng)交流系統(tǒng)和換流站的無功特性，協(xié)調(diào)控制策略整體框圖如圖6 所示。

圖6 協(xié)調(diào)控制策略整體結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Flowcharts of coordinated control strategy

圖6中γ為關(guān)斷角測(cè)量最小值。為充分發(fā)掘STATCOM 無功潛能，減小LCC-HVDC 換相失敗概率，根據(jù)γ變化過程，將γ偏差量計(jì)算得到的補(bǔ)償量，附加至STATCOM 的無功外環(huán)控制，使得STATCOM 在較多工況下能輸出更多的無功功率，提高對(duì)受端交流電壓的支撐能力?；陉P(guān)斷角偏差的協(xié)調(diào)控制策略邏輯框圖如圖7 所示。

圖7 中，gamaP1 和gamaP2 分別為極一和極二換流站關(guān)斷角值；γ*為關(guān)斷角指令值；Us和Us1分別為母線電壓實(shí)際值和下限。

圖7 基于逆變側(cè)關(guān)斷角偏差的協(xié)調(diào)控制策略Fig.7 Coordinated control strategy based on inverter side turn-off angle deviation

在直流系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下，附加關(guān)斷角控制器不動(dòng)作，STATCOM 運(yùn)行在定無功模式。當(dāng)直流協(xié)調(diào)控制啟動(dòng)邏輯判斷環(huán)節(jié)檢測(cè)到關(guān)斷角降低到7.2°以下或母線電壓（Us1）降低到0.9 p.u.時(shí)，邏輯判斷輸出“1”。根據(jù)母線電壓的降落程度，由圖4 和圖5 可預(yù)估出STATCOM 輸出無功大小，當(dāng)輸出能力小于STATCOM 額定容量時(shí)啟動(dòng)協(xié)調(diào)控制。

首先計(jì)算逆變側(cè)關(guān)斷角指令值γ*與實(shí)際值γ延時(shí)比較的偏差Δγ，輸出保持器接收到“1”的信號(hào)后將Δγ鎖定并輸出，然后通過1 個(gè)比例環(huán)節(jié)Km得到Km·Δγ，并將信號(hào)附加至STATCOM 電壓外環(huán)控制參考指令，以增加無功輸出，加快STATCOM 的響應(yīng)速度。

當(dāng)逆變側(cè)交流系統(tǒng)故障時(shí)，換流母線電壓Us降低，逆變換流站內(nèi)γ瞬間下降，Δγ增大，此時(shí)在外環(huán)交流電壓控制中引入Δγ的比例輸入可以短時(shí)增大電壓控制外環(huán)的誤差信號(hào)，增大STATCOM 輸出，減小電壓跌落幅度。隨著故障恢復(fù)，HVDC 定關(guān)斷角控制發(fā)揮作用，伴隨γ增加，Δγ逐漸減小，邏輯判斷失效，協(xié)調(diào)控制閉鎖。

當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生換相失敗故障時(shí)，STATCOM 控制系統(tǒng)從逆變換流母線電壓的單一控制對(duì)象轉(zhuǎn)換至協(xié)同換流站關(guān)斷角的雙重控制目標(biāo)，為系統(tǒng)提供更多的無功支撐，協(xié)調(diào)控制下?lián)Q相電壓變化如圖8 所示。其中，UL為換相電壓；α為觸發(fā)延時(shí)角；μ為換相角；β為觸發(fā)超前角；δ1為關(guān)斷延時(shí)角。

由圖8 可知，換相電壓降低直接影響閥組的換相過程。圖8 中，STATCOM 為系統(tǒng)提供更多地?zé)o功支撐可減小電壓的下降程度，即增大了換相電壓和換相面積，降低發(fā)生后續(xù)換相失敗風(fēng)險(xiǎn)。

圖8 協(xié)調(diào)控制下的換相電壓Fig.8 Commutation voltage under coordinated control

4 仿真驗(yàn)證

為驗(yàn)證STATCOM 附加關(guān)斷角協(xié)調(diào)控制策略抑制后續(xù)換相失敗的有效性，本文采用背靠背直流輸電系統(tǒng)模型，基于某換流站受端廣東側(cè)電網(wǎng)算例中電廠全廠開機(jī)運(yùn)行方式進(jìn)行仿真。換流站廣東側(cè)電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)如圖9 所示。其中，受端網(wǎng)架中地名為拼音首字母。

圖9 廣東側(cè)電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)Fig.9 Grid structure at Guangdong side

受端網(wǎng)架中，荷樹園電廠全開機(jī)正常運(yùn)行，最小短路電流為9.26 kA，短路比為4.21。為驗(yàn)證控制策略的有效性，本文分別對(duì)如下3 種模式的控制效果進(jìn)行對(duì)比分析：

案例1：不含STATCOM 的LCC-HVDC 系統(tǒng)，LCC-HVDC 采用傳統(tǒng)控制策略。

案例2：含STATCOM 的LCC-HVDC 系統(tǒng)，STATCOM 和LCC-HVDC 均采用傳統(tǒng)控制策略。

案例3：含STATCOM 的LCC-HVDC 系統(tǒng)，在傳統(tǒng)控制策略基礎(chǔ)上，STATCOM 配備了附加直流關(guān)斷角控制。

4.1 協(xié)調(diào)控制效果仿真分析

設(shè)置逆變側(cè)換流母線在0.75 s 時(shí)經(jīng)0.1H 電感發(fā)生單相接地故障，故障持續(xù)時(shí)間為0.1s，Δγ的增益Km取值為0.3。在該故障水平下，3 種控制模式的受端關(guān)斷角對(duì)比效果如圖10 所示；有無協(xié)調(diào)控制的STATCOM 輸出對(duì)比如圖11 所示。

圖10 3種控制模式下的受端關(guān)斷角對(duì)比Fig.10 Comparison of turn-off angle on receiving end under three control modes

圖11 有無協(xié)調(diào)控制的STATCOM輸出對(duì)比Fig.11 Comparison of STATCOM output with and without coordinated control

從圖10 可知，系統(tǒng)無STATCOM 和加裝STATCOM 裝置但未配備協(xié)調(diào)控制策略情況下，在1次換相失敗16 ms 后，關(guān)斷角再次降低到0°。STATCOM 配備協(xié)調(diào)控制策略后，逆變側(cè)關(guān)斷角上升幅值大于上述2 種情況，在降到0°后，沒有再次降低到零，在0.85 s 故障消除后，關(guān)斷角先快速上升并在0.86 s 后快速下降，相比于無STATCOM 和未配備協(xié)調(diào)控制的系統(tǒng)，其關(guān)斷角較大。無附加控制的HVDC 系統(tǒng)逆變側(cè)關(guān)斷角連續(xù)2 次降到0°，發(fā)生閥級(jí)連續(xù)換相失敗，而含協(xié)調(diào)控制的HVDC 系統(tǒng)關(guān)斷角下降趨勢(shì)得到抑制，只出現(xiàn)1 次，避免了后續(xù)換相失敗。

從圖11 可知，協(xié)調(diào)控制根據(jù)關(guān)斷角誤差和電壓誤差動(dòng)態(tài)調(diào)整電流內(nèi)環(huán)指令，從而可動(dòng)態(tài)提升STATCOM 發(fā)出的無功功率。配備協(xié)調(diào)控制策略的STATCOM 在交流側(cè)故障時(shí)發(fā)出的無功功率為340 Mvar，接近于無附加控制下2 倍的無功功率，提供了較好的無功支撐。在故障消除后，協(xié)調(diào)控制閉鎖，電壓參考值階躍下降，造成STATCOM 輸出無功特性也出現(xiàn)大幅度變化。

仿真結(jié)果表明，配備協(xié)調(diào)控制策略的STATCOM一方面響應(yīng)了換流母線電壓變化，另一方面也響應(yīng)了逆變站關(guān)斷角信號(hào)誤差，在換相失敗期間STATCOM擺脫了與換流站和受端系統(tǒng)的無功交互影響，增發(fā)無功功率，閥級(jí)換相失敗得到抑制，協(xié)調(diào)控制策略有效性得到了驗(yàn)證。

4.2 不同工況下暫態(tài)電壓

3 種案例單相接地故障下系統(tǒng)的其他暫態(tài)特性如圖12 所示。

圖12 單相故障下受端系統(tǒng)暫態(tài)運(yùn)行特性Fig.12 Transient operation characteristics of receiving system during single-phase fault

如圖12（a），（c）所示，在母線電壓降低期間，受端換流站內(nèi)交直流系統(tǒng)交換的無功功率Q（取換流站流向受端交流系統(tǒng)方向?yàn)檎┰陔妷航档蜁r(shí)變多，隨著STATCOM 發(fā)出無功的增大，受端系統(tǒng)換流站所提供的無功支撐也越強(qiáng)，造成受端系統(tǒng)電壓在故障期間下降更多。在故障恢復(fù)階段，配備協(xié)調(diào)控制策略后，換流站送向JY 站無功變小，減小了系統(tǒng)無功功率過剩，其受端電壓過電壓的程度及恢復(fù)狀況均有所改善。由圖12（d）可知，配備STATCOM 協(xié)調(diào)控制策略后，JY 站電壓在換相失敗期間，電壓跌落幅度大于未配備，但電壓恢復(fù)速率明顯高于未配備系統(tǒng)。說明STATCOM 協(xié)調(diào)控制策略的配備，會(huì)影響直流換流站受端交流系統(tǒng)的無功盈余量，等額盈余無功在受端系統(tǒng)中的分配情況會(huì)有所改變。

圖12（b）為受端交流系統(tǒng)發(fā)生故障前后直流電流對(duì)比圖。配置STATCOM 協(xié)調(diào)控制策略相比于無STATCOM 和STATCOM 未配備協(xié)調(diào)控制這兩種情況，直流電流的變化幅值得到明顯抑制，在系統(tǒng)處于故障下的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，采用傳統(tǒng)控制模型下的直流電流跌落0 kA（0 p.u.），STATCOM 配備協(xié)調(diào)控制策略后，換流母線線電壓跌落至1.15 kA（約0.23 p.u.），提高了直流系統(tǒng)的功率傳輸能力，為逆變側(cè)交流系統(tǒng)提供更高的穩(wěn)定裕度。

圖13 為三相故障下受端系統(tǒng)暫態(tài)運(yùn)行特征。

圖13 三相故障下受端系統(tǒng)暫態(tài)運(yùn)行特性Fig.13 Transient operation characteristics of receiver system during three-phase fault

由圖13（a）可知，未裝設(shè)STATCOM 和裝設(shè)STATCOM 采用傳統(tǒng)控制時(shí)，閥組在故障后的71 ms內(nèi)共發(fā)生4 次閥級(jí)換相失敗，配備附加控制策略后只發(fā)生1 次換相失敗，且換相失敗的持續(xù)時(shí)間為60 ms，較其他2 種情況的72 ms 有所降低。由圖13（c），（d）可知，配備附加控制策略對(duì)電壓支撐能力也略高未配備，對(duì)于JY 站電壓影響較小。雖然STATCOM 在系統(tǒng)故障下發(fā)出無功增多，可抑制換相失敗，但對(duì)于整體電壓水平的提升效果有限。

由圖13（b）可知，未配備協(xié)調(diào)控制時(shí)直流電流在0.816 s 出現(xiàn)1 次短暫上升，配置STATCOM 協(xié)調(diào)控制策略前后，直流電流在8.16 s 時(shí)并未出現(xiàn)短暫上升，閥級(jí)換相失敗只發(fā)生1 次，且故障清除后直流系統(tǒng)的恢復(fù)速度較快。

綜上所述，本文提出的關(guān)斷角信號(hào)偏差量的附加控制，既能滿足裝置本身容量要求，同時(shí)改善STATCOM 的輸出性能，提高電網(wǎng)電壓的支撐能力。

5 結(jié)論

本文針對(duì)含STATCOM 的背靠背直流系統(tǒng)在不同工況下STATCOM 輸出能力不足容易造成后續(xù)換相失敗問題，給出了STATCOM 不同工況下的輸出特性曲線，提出一種STATCOM 與LCC-HVDC 間附加關(guān)斷角信號(hào)偏差量協(xié)調(diào)控制策略。通過仿真對(duì)比分析，驗(yàn)證協(xié)調(diào)控制策略的有效性，結(jié)果表明所提出的控制策略可有效提高STATCOM 的輸出性能，更多地補(bǔ)償故障恢復(fù)期間系統(tǒng)的無功缺額，改善直流電流，抑制后續(xù)換相失敗發(fā)生。