淺談柔性直流電網(wǎng)主動限流開斷直流故障

申娟平

[摘? ? 要]在進行柔性直流電網(wǎng)故障診斷和綜合控制時，通常會在其中應(yīng)用主動限流模式，并利用主動限流模式對柔性直流電網(wǎng)故障問題進行有效控制，及時開斷直流故障部位，為維持柔性直流電網(wǎng)穩(wěn)定性和綜合運行效果奠定基礎(chǔ)。同時對柔性直流電網(wǎng)主動限流開斷直流故障展開研究，保證柔性直流電網(wǎng)主動限流開斷直流故障的力度和各項故障綜合控制效果，這對于維持柔性直流電網(wǎng)整體運行效果顯得至關(guān)重要。

[關(guān)鍵詞]柔性直流電網(wǎng);主動限流;開斷;直流故障

[中圖分類號]TM721.1 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）01–00–02

Talking about Active Current Limiting and Breaking DC Fault of Flexible DC Grid

Shen Juan-ping

[Abstract]In the fault diagnosis and comprehensive control of flexible DC grid， active current limiting mode is usually applied， and the active current limiting mode is used to effectively control the fault of flexible DC grid， and the DC fault location is disconnected in time to maintain flexibility. The stability and comprehensive operation effect of the DC grid lay the foundation. At the same time， research on the active current limiting and interrupting of DC faults in the flexible DC grid is carried out to ensure the strength of the active current limiting and interrupting of DC faults in the flexible DC grid and the comprehensive control effect of various faults， which is crucial to maintaining the overall operation effect of the flexible DC grid.

[Keywords]flexible DC grid; active current limiting; breaking; DC fault

對于柔性直流電網(wǎng)來說，其在長時間運行過程中可能受到一些阻礙，造成柔性直流電網(wǎng)故障問題頻發(fā)，相應(yīng)電網(wǎng)綜合運行效果和電流傳輸效果也有很大影響。基于此，必須在考慮各項要求條件下處理柔性直流電網(wǎng)直流故障，強化主動限流控制模式在其中應(yīng)用力度，借此降低柔性直流電網(wǎng)運行難度和出現(xiàn)各類故障問題的可能性，更好保證柔性直流電網(wǎng)良性運行效果。

1 柔性直流電網(wǎng)的概述

柔性直流電網(wǎng)是指采取柔性直流輸電技術(shù)的電網(wǎng)。為保證該類電網(wǎng)運行效果和整體安全性，就應(yīng)在考慮各項基礎(chǔ)要求條件下維持柔性直流輸電技術(shù)，以此強化電網(wǎng)電壓換流器、自動斷器件和脈寬調(diào)制裝置運行效果和現(xiàn)實作用，從而維護柔性直流電網(wǎng)運行狀態(tài)，將柔性直流電網(wǎng)運行出現(xiàn)各類故障問題的可能。當(dāng)然應(yīng)用柔性直流電網(wǎng)可以實現(xiàn)無源網(wǎng)絡(luò)供電和換相問題控制等目標(biāo)，方便電力部門借助柔性直流電網(wǎng)構(gòu)成高質(zhì)量多饋直流系統(tǒng)，維持電網(wǎng)運行效果和安全水平。

2 柔性直流電網(wǎng)直流故障表現(xiàn)

2.1 直流母線電壓持續(xù)下降

如果柔性直流電網(wǎng)在長時間運行過程中出現(xiàn)直流故障，不僅影響柔性直流電網(wǎng)現(xiàn)實運行效果，還會導(dǎo)致電網(wǎng)在實際運行過程中出現(xiàn)直流路線電壓持續(xù)下降的問題，這就影響直流母線運行效果和電能供給水平，相關(guān)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和安全效果也會受到極大影響。在經(jīng)過延遲時間為換流站極控制器控制周期后，極控制器開始對外部直流故障做出正確的響應(yīng)，調(diào)節(jié)直流調(diào)制比，減小橋臂輸出的直流電壓分量。

2.2 直流側(cè)電壓和電流變化

不同大小的直流限流電感以及延時將對故障后混合型直流電壓、電流特性產(chǎn)生不可忽略的影響。測量與控制延遲后換流器直流控制回路相關(guān)物理量的變化過程。瞬間直流線路故障傳播到限流感線路側(cè)，使直流母線電壓從額定值急劇下降。在經(jīng)過時間延遲為閥控制器延遲時間之后，子模塊控制器開始對外部直流故障做出響應(yīng)，通過控制功率模塊電容的投切，使得換流閥輸出電壓的直流分量從額定值減小為1。

2.3 電流峰值限流效果異常

由于測量和控制系統(tǒng)的延時，使得換流器極控和閥控系統(tǒng)無法及時對外部直流故障做出正確的控制響應(yīng)，即故障發(fā)生后存在一定時間的控制死區(qū)。在控制死區(qū)內(nèi)，換流閥功率模塊控制系統(tǒng)只能按照正常運行時的控制指令值對絕緣柵雙極型晶體管進行開關(guān)控制。直到功率模塊控制系統(tǒng)接收到閥控下發(fā)的正確指令，換流閥中部分子模塊被旁路或被負荷投入后，換流站才能主動降低其直流母線電壓以自適應(yīng)外部直流電路電壓的變化，從而限制柔性直流電網(wǎng)峰值。

3 主動限流控制具體要求

3.1 明確電網(wǎng)直流故障

為強化柔性直流電網(wǎng)主動限流控制力度，首先應(yīng)對柔性直流電網(wǎng)直流故障展開有效研究，明確柔性直流電網(wǎng)中單換流器單相等效電路（圖1）綜合布置情況和實際運行狀態(tài)，之后結(jié)合單換流器單相等效電路運行情況對柔性直流電網(wǎng)故障問題進行深入剖析，加深相關(guān)人員對柔性直流電網(wǎng)直流故障部位和相關(guān)系統(tǒng)運行混亂的了解，之后確定合理控制模式，防止柔性直流電網(wǎng)直流故障問題持續(xù)惡化。

3.2 確定電網(wǎng)限流數(shù)值

為保證柔性直流電網(wǎng)主動限流控制效果，必須結(jié)合柔性直流電網(wǎng)實際運行狀態(tài)以及前饋控制器作用效果對柔性直流電網(wǎng)限流數(shù)值進行精準(zhǔn)計算，保證相關(guān)人員全面掌握柔性直流電網(wǎng)限流數(shù)值以及各項基礎(chǔ)信息，之后引導(dǎo)相關(guān)人員靈活應(yīng)用各項精準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息對柔性直流電網(wǎng)直流故障實際表現(xiàn)和限流模式進行優(yōu)化。保證直流電壓前饋控制器及其直流電流控制環(huán)路達到合理狀態(tài)，精準(zhǔn)化各項數(shù)值信息，為推進柔性直流電網(wǎng)直流故障控制以及相應(yīng)故障順利開展奠定堅實基礎(chǔ)。

3.3 維持電網(wǎng)限流狀態(tài)

針對主動限流控制展開研究，強化該模式在柔性直流電網(wǎng)直流故障斷開處理中作用效果，不僅需要保證柔性直流電網(wǎng)運行效果和主動限流控制力度，還應(yīng)在主動限流控制模式支持下維持電網(wǎng)限流狀態(tài)，控制電流突然變化對柔性直流電網(wǎng)運行效果產(chǎn)生不利影響，保障柔性直流電網(wǎng)直流故障處理效果，表明柔性直流電網(wǎng)主動限流控制力度和電網(wǎng)實際運行優(yōu)勢。

4 柔性直流電網(wǎng)主動限流開斷直流故障

4.1 柔性直流電網(wǎng)峰值電流評估

對柔性直流電網(wǎng)直流故障問題來說，對其進行綜合處理前期，應(yīng)按照主動限流控制要求對柔性直流電網(wǎng)峰值電流進行有效評估，繼而確定最大開斷電流需求，明確柔性直流電網(wǎng)各個線路發(fā)生金屬性短路故障時短路電流參數(shù)，之后在特定故障點留下確定短路峰值，并結(jié)合電流峰值以及各項參數(shù)信息確定柔性直流電網(wǎng)主動限流開斷控制模式，強化主動限流控制在柔性直流電網(wǎng)直流故障綜合處理和開斷控制中的作用效果，嚴防柔性直流電網(wǎng)直流故障問題持續(xù)惡化，這對于保障柔性直流電網(wǎng)運行效果和安全水平也有極其重要的作用。一般來說，在對柔性直流電網(wǎng)峰值電流進行評估時，還應(yīng)強化單換流器及其相關(guān)測試系統(tǒng)的應(yīng)用力度，通過合理測試系統(tǒng)深入分析各項數(shù)值變化，幫助有關(guān)部門及時確定柔性直流電網(wǎng)直流故障表現(xiàn)以及峰值電流參數(shù)信息，繼而為后期優(yōu)化處理柔性直流電網(wǎng)直流故障問題提供標(biāo)準(zhǔn)參考依據(jù)。同時還應(yīng)保證柔性直流電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電流阻抗和換流站電流控制器的合理性和有效性，方便有關(guān)部門靈活應(yīng)用，加強各項基礎(chǔ)信息收集力度，滿足柔性直流電網(wǎng)直流故障開斷處理要求。

4.2 柔性直流電網(wǎng)電路需求分析

由于不同協(xié)調(diào)控制策略對柔性直流電網(wǎng)直流故障控制處理存在一定差異，這就應(yīng)在開展柔性直流電網(wǎng)直流故障開斷控制前期，對柔性直流電網(wǎng)電路需求展開有效分析，明確柔性直流電網(wǎng)運行過程中各部位電路需求時間和各項數(shù)據(jù)信息變化趨勢，之后結(jié)合各項信息選擇標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)調(diào)控制策略。由于主動限流開斷時刻與柔性直流電網(wǎng)峰值時刻存在一些不確定特點，因此在對柔性直流電網(wǎng)故障電流進行開斷處理時，必須引導(dǎo)相關(guān)人員對直流線路峰值情況以及柔性直流電網(wǎng)實際運行情況展開深入分析。明確柔性直流電網(wǎng)電路真實需求，在全面了解電網(wǎng)故障電流演變情況以及相關(guān)數(shù)值變化趨勢（見圖2）條件下，規(guī)劃柔性直流電網(wǎng)主動限流渠道，并將柔性直流電網(wǎng)主動限流開斷控制的現(xiàn)實作用表現(xiàn)出來。當(dāng)然判斷柔性直流電網(wǎng)電路真實需求條件下，還應(yīng)對換流站與故障點之間距離進行有效研究，控制柔性直流電網(wǎng)母線電壓衰減幅度，維持柔性直流電網(wǎng)較高運行水平，保障柔性直流電網(wǎng)傳輸部分直流功率能力。

4.3 柔性直流電網(wǎng)直流故障調(diào)控

一般來說，導(dǎo)致柔性直流電網(wǎng)運行過程中，出現(xiàn)直流故障的原因錯綜復(fù)雜，應(yīng)對柔性直流電網(wǎng)直流故障問題表現(xiàn)和電網(wǎng)實際運行情況展開有效研究，同時結(jié)合柔性直流電網(wǎng)直流故障表現(xiàn)利用主動限流模式對發(fā)生電流故障的部位進行有效處理，嚴防柔性直流電網(wǎng)直流故障持續(xù)惡化，柔性直流電網(wǎng)運行效果和電流傳輸水平得到有力保障。用主動限流對柔性直流電網(wǎng)直流故障進行開斷控制時，必須保證柔性直流電網(wǎng)直流故障處理的主動性和合理性，彰顯主動限流在柔性直流電網(wǎng)運行以及基礎(chǔ)電路電流限制和綜合管控中的作用效果，提升柔性直流電網(wǎng)直流故障調(diào)控力度和預(yù)防效果，嚴防運行過程中再次出現(xiàn)故障問題，以此將主動限流控制的作用表現(xiàn)出來。由于直流故障調(diào)控在實際開展過程中也會受到外在因素干擾，這就應(yīng)在考慮柔性直流電網(wǎng)現(xiàn)實運行狀態(tài)條件下對各項參數(shù)信息和電流峰值變化情況作出深入研究，強化主動限流控制模式應(yīng)用價值。落實柔性直流電網(wǎng)主動限流開斷直流故障目標(biāo)，發(fā)揮柔性直流電網(wǎng)現(xiàn)實作用。

4.4 柔性直流電網(wǎng)電流動態(tài)控制

完成柔性直流電網(wǎng)直流故障優(yōu)化處理之后，還應(yīng)利用主動限流以及各項協(xié)調(diào)控制模式展開有效研究，同時必須在主動限流控制模式支持下對柔性直流電網(wǎng)進行動態(tài)控制，一旦發(fā)現(xiàn)柔性直流電網(wǎng)運行過程中出現(xiàn)直流故障，就應(yīng)結(jié)合前期收集來的動態(tài)化信息對柔性直流電網(wǎng)展開有效控制，保證柔性直流電網(wǎng)直流故障控制的動態(tài)效果和連貫性，在促進柔性直流電網(wǎng)良性運行和穩(wěn)定控制時，將主動限流控制模式的現(xiàn)實作用表現(xiàn)出來。應(yīng)用主動限流控制模式進行柔性直流電網(wǎng)電流動態(tài)控制時，還應(yīng)保證電流傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性。

5 結(jié)語

為保障柔性直流電網(wǎng)運行效果，應(yīng)對柔性直流電網(wǎng)長時間運行過程中出現(xiàn)的直流故障展開研究，之后按照各項直流故障實際表現(xiàn)和基礎(chǔ)誘因規(guī)劃合理控制模式，全面優(yōu)化主動限流控制對柔性直流電網(wǎng)直流故障，保證電網(wǎng)運行質(zhì)量和電流傳輸穩(wěn)定性，并將柔性直流電網(wǎng)運行故障控制在固定范圍中，同時發(fā)揮主動限流控制在開斷柔性直流電網(wǎng)直流故障中的現(xiàn)實作用，避免柔性直流電網(wǎng)直流故障持續(xù)惡化。

參考文獻

[1] 張穎，秦濤濤，劉釗.真空直流強迫過零開斷中的弧后電流[J].電工技術(shù)學(xué)報，2021，36（2）：417-424.