多饋入直流輸電系統換相失敗研究綜述

王嘉銘，余浩，陳武暉*

多饋入直流輸電系統換相失敗研究綜述

王嘉銘1，余浩2，陳武暉1*

（1．江蘇大學電氣信息工程學院，江蘇省 鎮江市 212013；2．廣東電網發展研究院有限責任公司，廣東省 廣州市 510080）

常規高壓直流輸電系統存在換相失敗的風險。對于多饋入直流輸電系統而言，由于各交直流系統間的互相作用影響，單個直流回路發生換相失敗可能會引起多條直流回路同時或者相繼發生換相失敗，給電網的安全穩定運行帶來威脅。從換相失敗的機理出發，引入多饋入交互作用因子來分析多饋入直流輸電系統發生換相失敗的影響因素和判據，總結了目前抑制換相失敗的手段和策略，最后指出了在數學模型、換相失敗耦合機理和抑制措施方面值得更深入的探討和研究。

多饋入直流輸電系統；換相失??；多饋入交互作用因子

0 引言

隨著我國直流輸電技術的發展以及“西電東送、南電北送”戰略工程的落實，華東電網和南方電網已成為我國最大的多饋入直流輸電系統。截至2019年年底，已有11回直流輸電線路饋入華東電網[1]，另有3回在建中。根據規劃，在2020年廣東電網將有9回或者更多的直流落點[2]。屆時，中國將形成世界上容量最大、運行最復雜的多饋入直流輸電系統。

換相失敗是直流輸電系統最常見的故障之一，僅2017 年1—9 月，我國華東地區因交流故障而導致的換相失敗就有20 次[3]。換相失敗會導致直流電壓下降和直流電流上升，當故障嚴重或者控制不得當時，可能會造成直流閉鎖而中斷直流功率的傳輸[4]，最終會危害到整個電網的穩定運行。多饋入直流輸電系統相較于單饋入直流輸電系統具有更大的容量和更靈活的運行方式，由于各直流線路間的相互耦合，以及交直流系統間的相互作用，當交流系統發生故障時，可能會引起多條直流線路發生同時或者相繼換相失敗，給電網的安全穩定運行帶來了新的問題[5]。

換相失敗問題的研究較為復雜，本文根據多饋入直流輸電換相失敗的研究現狀，從換相失敗的機理出發，闡述了影響換相失敗的因素，總結換相失敗的判據，并討論了換相失敗的抑制措施和恢復策略，最后指出了研究多饋入直流輸電系統尚待解決的問題。

1 換相失敗的機理

在換流器中，退出導通的閥在反向電壓作用的時間過短，以至于退出換相的閥臂未能恢復阻斷正向電壓的能力，或者在反向電壓期間換相過程未進行完畢，則在閥電壓變為正向時，預定退出導通的閥重新導通，準備導通的閥被重新關閉，這個過程稱為換相失敗[6]。

圖1為6脈動逆變器原理圖，以VT1換相到VT3為例，在時刻給予VT3觸發電流，VT3導通，由VT1向VT3換相，換相期間，VT1電流逐漸減小，VT3電流逐漸增加。

圖1 6脈動逆變器原理圖

1）若關斷角過小，VT1在承受正向電壓前依舊殘余載流子，VT1沒有完全關斷，由于其承受反向電壓的時間過短，VT1沒有恢復阻斷正向電壓的能力，則在其承受正向電壓時，VT1又重新導通，使得VT1向VT3換相失敗。

2）若VT1在承受反向電壓期間換相并沒有結束，即VT1電流并沒有減小到其維持電流以下，則當VT1承受正向電壓時，VT1繼續導通，VT3由于承受反向電壓而關斷，導致VT1向VT3換相失敗。

給予VT4觸發電流，VT2向VT4換相，VT4導通，此時VT1和VT4同時導通，則A相發生短路，導致直流側短路，無法傳輸直流功率。之后給予VT5觸發電流，由于VT5承受反向電壓，VT5不能導通。接著給予VT6觸發脈沖，VT4向VT6換相，此時直流側電流恢復正常。這是一次換相失敗，VT1導通了一個周波，VT2到VT4再到VT6換相正常。

上述1）的產生機理是與晶閘管的物理結構和動態特性有關。晶閘管的關斷有一定的時延，晶間管中載流子在反向電壓作用下，通過遷移、擴散和復合重新建立電勢壁壘[7]，直到完全恢復阻斷能力。但若晶閘管在關斷的過程中被重新施加正向電壓，即使門極沒有觸發電流，晶間管中仍有正向電流流過而導通[8]，從而發生換相失敗。

綜上所述，關斷角不能太小，否則會導致換相失敗。一般認為，<min則會發生換相失敗。min為晶閘管固有的臨界關斷角，為載流子復合開關建立P-N 結阻擋層，以恢復正向阻斷能力所必需的時間對應的電角度[9]，一般取min=7°。換相失敗多發生在逆變器中，整流器很少發生換相失敗，因為整流側換流閥在直流電流關斷后很長一段時間內均承受反向電壓，不存在再導通的物理條件，只有當觸發電路發生故障時整流器才會發生換相失敗。

2 影響換相失敗的因素

多饋入直流輸電系統模型如圖2所示，各交流系統之間通過耦合阻抗[10]來表示。

圖2 多饋入直流輸電系統模型

逆變站的關斷角為

式中：n為換流變壓器變比；I為直流電流；X為換流阻抗cn和交流系統阻抗Nn歸算到換流器內的等效換相阻抗；β為超前觸發角；U為逆變站換流母線上的電壓，此電壓還受其他逆變站換流母線的電壓和與其他逆變站之間的耦合阻抗影響。U應表示為

換相失敗的本質是

換相失敗的最主要原因是換流母線電壓的跌落[12]。由于各個換流母線電壓通過逆變器耦合會相互影響，所以為了方便研究多饋入直流輸電系統各個換流站之間電壓的相互作用，CIGRE WG B4提出了多饋入交互作用因子(multi-infeed interaction factor，MIIF)，其定義為：當換流母線投入對稱三相電抗器，使得該母線上的電壓下降1%時，換流母線的電壓變化率為

顯然 0￡IIFji￡1，IIFji越大，則換流站與換流站間的相互作用越強[15]。多饋入交互作用因子MIIF可以表示逆變站之間的電氣耦合程度，研究影響MIIF的因素，即可研究逆變站之間是否會發生同時或者相繼換相失敗。文獻[13-14]也指出，增加交互作用因子，會增加同時換相失敗的風險。

文獻[15]得出結論：直流落點間的聯系阻抗Z越小，交互作用因子IIFji、IIFij越大，即直流落點間的電氣距離越近，直流線路間的相互作用就越強，越容易發生同時換相失敗；交流系統等值阻抗Z越大，IIFji越大，即線路對應的交流系統強度越小，其他直流線路對線路的影響就越大。文獻[16]分析了直流控制方式對交互作用因子的影響，得出結論：當直流線路采用定電流或定直流電壓控制方式時，電壓間的相互作用弱；當直流線路采用定功率或定關斷角控制方式時，電壓間的相互作用強。文獻[17]分析了交流系統負荷特性對相互作用因子的影響，得出結論：有功負荷越大，相互作用因子就越小，無功負荷越大，相互作用因子就越大；當系統采用恒阻抗負荷時，相互作用因子最小，采用恒電流負荷時次之，采用恒功率負荷時，相互作用因子最大。

在多饋入直流輸電系統中，由于傳統的單饋入短路比無法考慮到各個直流回路之間的互相影響，在MIIF的基礎上，綜合考慮交流系統強度和各個逆變站間的電氣耦合聯系，CIGRE 工作組提出了多饋入短路比的概念。該定義與MIIF、各個回路的直流功率等因素有關，表述了多饋入直流輸電系統中交直流相互作用的強度。通過研究表明，增加多饋入短路比能降低本地換相失敗的風險[13]。

交流系統故障是引起換相失敗的重要原因，如三相接地故障導致的換流母線電壓幅值降落，或交流系統不對稱故障導致的電壓相角前移。文獻[18]通過換相電壓時間面積來表述這2種現象導致的關斷角變小，從而引起換相失敗。另外，諧波引起的電壓畸變也是影響逆變器換相失敗的原因。換流站濾波器的投切方式不當可能會引起換流站之間諧波交互影響，進而引起諧波不穩定，接著造成換流器交流母線電壓畸變，使系統發生換相失敗[19]。文獻[20-22]通過分析得出結論：電壓波形中的低次諧波導致的電壓畸變是多饋入直流輸電系統發生后續換相失敗和異常換相失敗的根本原因，且諧波對逆變器換相失敗的影響主要通過改變換相電壓的幅值和相位。

3 換相失敗的判據

對于逆變器內部故障，即觸發電路工作不可靠引起的換相失敗，可通過檢測疊加于直流電流中的50 Hz交流分量是否超過其整定值，或通過換流閥出口側的直流電流d與換流變壓器閥側的交流電流經整流后的數值a進行比較來判斷[23]。通過分析換流變壓器閥側電流波形即可準確判別出換相失敗，結合換流母線電壓還可精確判斷出發生換相失敗的換流閥[24]，此方法也被應用在電磁暫態仿真中[25-26]。

對于換流閥外電路故障引起的換相失敗，常用的判別方法主要有關斷角判斷法和最小電壓降落法。關斷角判斷法是利用換相失敗的本質來判斷的，通過比較換流器關斷角和引起換相失敗的臨界關斷角的大小來判斷是否發生換相失敗。此方法主要應用在電磁暫態仿真中，用于晶閘管建模仿真研究。最小電壓降落法是通過比較換相電壓降落與引起換相失敗的臨界電壓降落大小來判斷是否發生換相失敗。文獻[27]推導出了發生三相交流故障下和不對稱故障情況下的電壓降落公式D，并計算出其臨界電壓降落數值。此方法多用于機電暫態仿真中，但準穩態模型大多假設交流系統是無窮大的，且此方法忽略電壓畸變造成的影響，所以具有一定局限性。文獻[28]提出了一種考慮不對稱故障時多饋入直流系統換相失敗的快速識別判據，該判據基于準穩態模型，不僅考慮到故障時換相電壓幅值降低的問題，也考慮到不對稱故障時負序電壓分量造成的換相電壓角度偏移問題，提高了直流系統換相失敗的判別準確度。

此外，換相電壓時間面積方法在換相失敗的研究中也較為廣泛。換相電壓時間面積指的是換相期間交流線電壓與時間軸所圍成的面積，若交流系統故障后實際所能提供的換相面積小于換流器完成換相過程所需要的換相面積，則換流器會因為關斷角過小而造成換相失敗，以此來作為換相失敗的判據[29-30]。

為了評估換相失敗的風險，文獻[31]提出了換相失敗免疫指標（commutation failure immunity index，CFII）來衡量系統發生換相失敗的免疫力。該指標與線電壓額定值、換相失敗臨界阻抗、直流額定功率有關，該指標越小，說明系統抵御換相失敗的免疫力越弱，越容易發生換相失敗，此指標多用于仿真驗算中。

在多饋入直流輸電系統中，可用臨界耦合導納來判斷換相失敗的故障類型。文獻[32]提出了弱耦合臨界導納wc、弱交互作用因子w、強耦合臨界導納sc、強交互作用因子s。分析發現，當耦合導納小于wc時，交互作用因子MIIF 較小，逆變站之間相互作用較弱，本地逆變站故障不會引起遠端逆變站發生換相失敗；當耦合阻抗大于sc時，交互作用因子MIIF 較大，逆變站之間聯系較強，會同時發生換相失敗，且同時恢復；當耦合阻抗介于wc和sc之間時，逆變站之間會互相引發換相失敗，但恢復情況復雜，遠端逆變站會出現相繼換相失敗，本地逆變站會一次性恢復[32]。

目前多饋入直流輸電系統換相失敗風險的評估方法大多是借助暫態仿真工具進行掃描計算，此方法計算量大，耗時長，且不能滿足系統運行時靈活多變的需求，難以用來快速判別換相失敗。針對此問題，文獻[33-37]從系統靜態電壓的穩態特性出發，基于節點阻抗矩陣、電壓相互作用因子等指標來表示多饋入直流系統各母線電壓間的相互耦合作用，推導出同時換相失敗的判據。

4 換相失敗的抑制措施

換相失敗會導致直流電壓下降、直流電流上升、直流功率下降，嚴重時可能會造成直流側閉鎖。在多饋入直流輸電系統中，若兩直流回路的電氣距離較近，可能會造成同時或者相繼換相失敗，給交直流系統的穩定性帶來危險。因此，采取適當的預防手段來避免或者減少換相失敗的發生及合理的控制策略來防止相繼換相失敗的發生非常有必要。

4.1 控制策略

1）提前觸發脈沖控制。

由式(1)可看出，換相失敗的根本原因是關斷角過小，則可通過增加或者的整定值來降低發生換相失敗的概率，但是此方法會減少系統的傳輸容量、增大換流器消耗的無功功率，因此該方法是以犧牲經濟性為代價的。為了解決這個問題，提出了提前觸發脈沖的控制方法。當系統發生交流故障時，控制模塊檢測此故障是否會引起換相失敗，把檢測值減去其閾值然后轉化為相應的角度，減小觸發角，從而提前觸發脈沖，維持了換相裕度，避免換相失敗。此方法既增大了，又保證了系統的經濟性，因此是現在高壓直流輸電系統中常用的控制策略。

換相失敗的預測技術是此控制方式的核心。文獻[38]提出了換相失敗預防(commutation failure prevention，CFPREV)控制模塊，該模塊通過檢測零序電壓的大小來判斷單相故障發生與否，檢測三相電壓通過abc-變換得到的電壓旋轉矢量的幅值大小來判斷三相故障的發生與否。文獻[39]研究發現零序檢測的速度受故障時刻影響，在電壓過零時動作較慢，為了解決此問題，在文獻[38]的基礎上增加了sin-cos分量檢測法判別的換相失敗預測(commutation failure prediction，CFPRED) 控制模塊。sin-cos檢測法在電壓過零附近的動作快于零序電壓檢測法，且sin-cos分量也可以檢測三相交流故障，因此可以和abc-檢測互為備用。文獻[40]提出了一種功率分量檢測法(power component detection，PCD)，它通過將單相和三相接地故障下電壓的零序、分量與電流的零序、分量分別相乘，得到功率的零序分量和分量。PCD方法以功率分量檢測交流故障，并以電壓和電流分量作為附加判斷標準，對檢測單相和三相故障更敏感，比單獨采用電壓分量檢測方法更可靠。

但是，在換流母線電壓嚴重下降時，光靠提前觸發脈沖控制不能一定保證換相成功，文獻[41]基于CFPREV，提出了一種基于直流電流預測控制方法抑制換相失敗。此方法在檢測到交流系統故障時，除了會相應地減小觸發角，還會通過整流站電流控制器減小直流電流，恢復換流母線電壓，協助降低換流器發生換相失敗的概率。另外，文獻[42-45]引入了模糊控制器，通過基于自適應的模糊控制方法，根據不同的故障情況選擇最優的控制模式，輸出觸發角的提前量和相應的直流電流預測值，降低逆變器換相失敗的概率。

2）低壓限流控制。

低壓限流單元(voltage dependent current order limiter，VDCOL)主要作用是在系統交流電壓跌落到一定值后，反應到換流器直流側直流電壓下降時，強制性地減小直流電流指令值，使得在系統故障以及換相失敗恢復期間以低電壓小電流的方式運行，減小換流器直流功率以及對交流系統的無功需求，降低多直流回路間的相互影響，幫助直流系統從故障中快速恢復[46]。

換流站之間的協調控制是系統發生故障時能否保證系統穩定性的重要因素[47]。在多饋入直流輸電系統中，主要采用VDCOL控制使發生換相失敗的直流回路協調恢復，減少回路間的相互影響，防止后續的換相失敗。常規的VDCOL根據交流或者直流電壓來調節直流電流指令，電流指令隨著電壓呈線性變化，由于電壓故障檢測具有一定滯后性和延遲性，直流電流往往不能迅速減小，不利于抑制首次換相失敗的發生和換流母線電壓的快速恢復。因此，可從改進直流電流的動態變化特性出發，靈活地調整直流電壓和電流的變化，從而優化VDCOL的控制方法。文獻[48]提出了一種電流指令速動的控制方法，結合功率分量檢測法，當檢測到交流故障時，迅速地減小電流指令，提高了直流電流的響應速度，幫助換相成功。文獻[49]提出一種虛擬電阻電流限制的控制方法，此方法將考慮虛擬電阻后的電壓作為VDCOL的輸入，反映了故障情況及系統恢復過程中直流電流的動態變化特征，有效地抑制了系統發生連續換相失敗。文獻[50-52]設計了變斜率VDCOL控制器，將常規的電壓電流線性關系的恢復特性改進為變速率的恢復特性，在恢復過程中根據不同的電壓水平設置成不同的電流恢復速率，對電流實行了動態調節，能有效地抑制后續的換相失敗及改善系統的恢復性能。

4.2 硬件設備

1）無功補償裝置。

無功補償裝置用來補償直流輸電系統換流器所需的無功功率，抑制了由于交流母線電壓嚴重下降時引起的換相失敗。應當根據不同交流系統的強度配置不同類型的無功補償設備。當與強交流系統相連時，可裝設電容器和交流濾波器滿足換流器的無功需求，但其調節速度較慢，且投切時會導致換流母線電壓暫態波動。當與弱交流系統相連時，可考慮安裝靜止無功補償裝置。常用的設備有靜止無功補償器(static var compensator，SVC)、靜止同步補償器(static synchronous compensator，STATCOM)和同步調相機。

SVC 損耗少、可靠性高、調節速度快，可以抑制交流母線故障時的暫態過電壓，保證換相的順利進行，是提高直流輸電系統故障后的恢復能力及穩定交流系統電壓的有效手段。

STATCOM 比SVC更靈活，響應速度、運行范圍寬。由于STATCOM的動態性能好，能快速控制無功功率，它可以有效抑制交流母線電壓振蕩、穩定系統暫態電壓[53]，降低由于電壓波動而引起的換相失敗概率。文獻[54]考慮投入SVC和STATCOM 2種動態無功補償裝置，提出了一種動態無功補償配置方法，通過優化多個動態無功補償裝置的類型、布點和容量，更好地降低了多饋入直流輸電系統中多回直流同時發生換相失敗的風險。

與SVC和STATCOM 等電力電子裝置相比，同步調相機既能夠為系統提供短路容量，增強受端交流系統強度，又具有更好的無功出力特性，抑制了系統暫態過電壓和多回直流同時發生換相失敗的概率，提高了交流系統的穩定性[55]。同步調相機多用于連接弱交流系統的逆變站，逆變側交流系統強度越弱，同步調相機對換相失敗的影響效果越明顯[56]。國外已有多個國家通過在直流換流站裝設同步調相機來提高系統穩定性。根據國家電網公司規劃，在“十三五”期間，將在多回特高壓直流的送、受端加裝同步調相機[57]。

2）直流限制器。

平波電抗器為早期常用的直流限制器，它可以有效地限制暫態直流電流的上升。但是由于考慮到響應速度等動態調節特性，采用的電抗不能太大，無法滿足日益增長的電力系統短路容量的需求，所以平波電抗器對于抑制直流電流的能力有限[58]。

隨著新材料和電力電子技術的發展，涌現出了許多新型的直流限流器，主要包括超導限流器和電力電子限流器。

超導限流器利用本身的高速動態響應特性，當電力系統正常運行時，超導體的電阻幾乎為零，對系統正常運行時無影響；當系統發生短路故障時，超導體表現為高電阻，可以迅速地限制短路電流。但是由于超導限流器的技術不太成熟、造價昂貴，所以目前沒有大規模應用于實際工程。

電力電子限流器又叫固態限流器。它利用電力電子期間固態開關的特性，可以實現限流阻抗的快速投切，不僅限制了短路故障電流值，還減少了斷開引起的暫態過電壓。隨著電力電子器件性能的提高，不同拓撲結構的電力電子限流器也在不斷地深入研究中。

4.3 新型換流器

1）電壓源換流器。

傳統的高壓直流輸電技術采用的是晶閘管，它可以控制換流閥的開通，但不能控制閥的關斷。當換流器所連接的交流系統較弱時，或者當交流系統受到擾動時，不能向換流器提供足夠的換相電流和可靠的換相電壓，換流器容易發生換相失敗。采用柔性直流輸電技術可以減小甚至避免換相失敗的發生。電壓源換流器(voltage source converter，VSC)以全控器件代替晶閘管，采用脈沖寬度調制(pulse width modulation，PWM)技術，它可以不依賴交流系統獨自運行，實現有功和無功功率的獨立控制，必要時還可以為交流系統提供無功功率。近年來隨著混合高壓直流輸電系統的發展，無論是何種多饋入拓撲結構，都可以利用VSC的無功調節能力，動態地調節電網換相型換流器(line commutated converter，LCC)交流母線，來降低LCC換相失敗的概率。

2）電容換相換流器。

電容換相換流器是在常規的LCC換流閥和換流變壓器之間串聯了一個電容，由此串聯電容的端電壓會疊加于原來的換相電壓上。文獻[59]通過證明得知，疊加了一個串聯電容的附加電壓后，換流器的換相電壓會滯后于交流母線電壓一個角度。因此換流器會有一個足夠大的關斷角，來保證退出導通的閥臂在反向電壓的作用下有足夠長的時間來恢復阻斷正向電壓的能力，保證換相的正常進行，減少發生換相失敗的概率。

5 多饋入直流輸電系統換相失敗亟待研究的問題

5.1 數學模型問題

采用電磁暫態仿真，可采用詳細模型對系統的換相失敗進行準確的研究，但是由于電磁暫態仿真的運行時間過長，且仿真規模也受到限制，難以對大規模交直流系統采用詳細模型進行換相失敗的研究。隨著新能源的發展，交直流混合電網有著強非線性、強復雜性的特征，而機電暫態仿真中的換流器模型都是基于準穩態理論推導出的，并不適用于系統發生不對稱故障的情況，也很難反映交流電壓幅值、對稱性和諧波含量對換流器換相失敗的影響，因此難以用于如今新能源系統中換相失敗的暫態特性分析。因此，如何將基于詳細模型的電磁暫態仿真和基于準穩態模型的機電暫態仿真聯系起來，建立一個既能詳細地分析換流器換相過程的暫態特性，又能適用于大規模新能源交直流混合電網的仿真速度和規模的精確而又完善的數學模型，是多饋入直流輸電系統換相失敗研究的重點和難點。

5.2 換相失敗耦合機理問題

基于LCC的單饋入直流輸電系統換相失敗的機理分析已比較清楚，多饋入直流輸電系統中影響同時換相失敗的因素也有初步的研究。但是隨著柔性直流輸電技術的發展，電網中出現了VSC等多種電力電子裝置，由于多饋入混合直流輸電系統的強非線性特征，導致傳統的各個直流回路間的相互影響分析不再全部適用。新能源電力電子裝置具有不同的暫態特性，使得導致多直流回路發生換相失敗的耦合機理及影響因素變得復雜。因此，研究新能源電力電子設備對換流器的影響過程、交直流混聯電力系統的換相失敗耦合機理及暫態傳遞特性，是如今尚待解決的難點之一。

5.3 換相失敗的抑制手段問題

目前換相失敗的抑制措施較多。當單一直流回路發生換相失敗時，如何抑制其他直流回路 發生相繼換相失敗；發生同時換相失敗后如何 快速依次恢復多個逆變站的直流功率；發生換相失敗后，若直流閉鎖反應到交流線路上時，會引起交流系統電壓和功角振蕩，如何維持交流電網穩定。對于這些問題，隨著自控技術和電力電子技術的發展，新型的抑制措施應逐步完善和突破。從優化控制策略的角度出發，可從協調優化目標、進行分布式控制方面考慮；從硬件器件的角度出發，近年來基于電力電子器件提出對傳統換流器的拓撲進行改造，提高了換相失敗的免疫力，值得深入研究。

6 結論

相比于單饋入直流輸電系統而言，多饋入直流輸電系統更靈活，對多饋入直流輸電系統換相失敗的研究對于電網的安全穩定運行具有重大的意義。從換相失敗的機理出發，討論了多饋入直流輸電系統換相失敗的影響因素、判據及抑制措施等，得出以下結論：

1）引起換相失敗的根本原因是逆變器關斷角過小，而影響多饋入直流輸電系統換相失敗的主要因素有：多饋入直流交互作用因子、多饋入短路比、換流母線電壓、交流系統強度、耦合阻抗、諧波等。

2）抑制換相失敗的措施主要從控制策略、硬件設備、新型換流器3方面入手。常用的控制策略有提前觸發脈沖控制和低壓限流控制。這些措施在換相失敗的預防、避免相繼換相失敗及換相失敗后的協調恢復方面都有良好的應用。

3）多饋入直流輸電系統更為復雜，而其數學模型、換相失敗耦合機理的研究仍需進一步完善。隨著電力電子技術和控制技術的發展，新型換流器的拓撲結構不斷升級，換相失敗抑制措施上的改進和創新也是未來探索的方向。

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Research on Commutation Failure in Multi-feed HVDC Transmission System

WANG Jiaming1, YU Hao2, CHEN Wuhui1*

(1. School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, Jiangsu Province, China; 2. Guangdong Power Grid Development Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510080, Guangdong Province, China)

HVDC transmission systems present a risk of commutation failure. For multi-infeed HVDC transmission systems, due to the interaction between AC and DC systems, the commutation failure of a single inverter station may cause multiple inverter stations to fail at the same time or in succession, which poses a threat to the safe and stable operation of the power grid. Based on the mechanism of commutation failure, the multi-infeed interaction factor was introduced to analyze the influencing factors and criteria of commutation failure in multi-infeed HVDC transmission systems, and the current methods and strategies for suppressing commutation failure were summarized. Finally, it pointed out that the mathematical model, the commutation failure coupling mechanism and the suppression measures were worthy of further discussion and research.

multi-infeed HVDC transmission system; commutation failure; multi-infeed interaction factor

10.12096/j.2096-4528.pgt.19026

TM 723

國家重點研發計劃項目(2016YFE0105300)。

Project Supported by National Key Research and Development Program of China(2016YFE0105300).

2019-08-22。

(責任編輯 辛培裕)