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第45 卷 第12 期 2021 年6 月25 日 Vol.45No.12 Jun.25，2021 DOI：10.7500/AEPS20201104006 基于无功反馈控制的后续换相失败抑制方法 1 2 2 1 1 1 汪家铭 ，徐 谦 ，戴 攀 ，王冠中 ，沈广进 ，辛焕海 （1. 浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027；2. 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院，浙江省杭州市 310006） 摘要：基于电网换相换流器的高压直流输电故障后的动态恢复过程与交直流系统间的无功交换强 相关，持续的无功交换过程往往伴随着换相电压持续波动，进而可能引发后续换相失败。基于此， 提出采用闭环反馈控制的无功控制方法以降低后续换相失败的风险。首先，利用实时仿真分析了 采用典型低压限流(VDCOL)控制的直流系统故障恢复过程与无功交换的关系。其次，利用交直流 系统的无功功率特性方程以及隐函数存在定理，分析了直流电流分别与无功交换和关断角之间的 微增量关系，并据此提出无功反馈控制结构。然后，提出了用来替代VDCOL的直流电流实时计算 方法，该方法同时考虑了无功交换平衡和定关断角二维约束，并通过闭环控制抑制了干扰偏差，控 制精度更高。最后，仿真结果表明，所提方法可以减小直流系统发生后续换相失败的概率，改善系 统的恢复性能。 关键词：高压直流输电；交流故障恢复；无功反馈控制；后续换相失败；闭环控制 0 引言 然而，VDCOL侧重关注首次换相失败问题，文 献［12］分析了故障恢复期间其对换相失败的抑制 基于电网换相换流器（LCC）的高压直流（LCC- 作用。若VDCOL控制结构/参数设置不当，很可能 HVDC）输电在中国远距离大功率输电工程中起到 ［13］ 对后续换相失败的恢复作用有限 。近年来国内 ［1-4］ 关键作用 。截至2019年底，华东电网共馈入特高 外学者针对VDCOL与后续换相失败的关系开展了 ［5］ 压直流线路11回，输送总容量达到70GW 。随着 大量研究。文献［14］提出一种改进的VDCOL控制 “新基建”特高压工程建设规模的持续扩大，这一容 方法，通过使用模糊控制对直流电流进行调节进而 ［6］ 量有望在2020年底扩大到80 GW 。然而，LCC- 抑制后续换相失败；文献［15］针对后续换相失败提 HVDC依赖交流网络提供换相电压，当逆变侧交流 出了一种基于交流电压实时计算VDCOL启动电压 系统发生短路故障时，直流电压和换流母线电压迅 的控制方法；文献［16］提出了一种跟踪电流输出的 速下降，交直流系统间无功功率波动增大，伴随着换 换相失败预防控制方法，通过增加系统的关断角抑 相电压大幅波动，可能导致换相失败。若交流故障 制后续换相失败，但是启动电压阈值的增加将导致 未能及时清除，波动的无功交换可能引发后续换相 直流系统从交流系统吸收更多的无功功率从而阻碍 失败，导致直流输送功率急剧降低和弱电网电压崩 ［17］