一种三端直流大地金属回线转换失败风险应对策略

摘要

本发明公开了一种三端直流大地金属回线转换失败风险应对策略，在进行大地金属回线转换时，若首次因转换开关上流过的电流小于其设置的保护定值，造成控制系统无法识别转移支路是否有效建立，进而导致转换中断时，通过调整换流站的电流定值使转换开关通流，满足转移支路有效建立判据后，即可顺利完成后续转换操作，随后恢复各站的电流定值。本发明的三端直流大地金属回线转换失败风险应对策略，通过调整换流站的电流定值使转换开关通流，满足转移支路有效建立判据，顺利完成转换操作。

权利要求

1.一种三端直流大地金属回线转换失败风险应对策略，其特征在于：在进行大地金属回线转换时，若首次因转换开关上流过的电流小于其设置的保护定值，造成控制系统无法识别转移支路是否有效建立，进而导致转换中断时，通过调整换流站的电流定值使转换开关流过的电流大于保护定值，以满足转移支路有效建立判据，即可顺利完成后续转换操作，随后恢复各站的电流定值，在调整换流站的电流定值时，选择转移支路电流与换流站电流定值偏微分绝对值较大的站点进行电流阶跃，具体的阶跃量由转换开关保护定值与偏微分边界值决定。

2.根据权利要求1所述的一种三端直流大地金属回线转换失败风险应对策略，其特征在于：阶跃保持时间至少应满足转移支路有效建立的判断延时并考虑一定的裕度。

说明书

一种三端直流大地金属回线转换失败风险应对策略

技术领域

[0001] 本发明涉及直流输电技术，具体涉及一种三端直流大地金属回线转换失败风险应对策略。

背景技术

[0002] 为提升设备可用率同时减少输电线路投资，长距离直流输电工程多采用“真双极+接地极”架构。以两端直流为例，正常情况下，两站以双极大地回线运行，极平衡时，入地电
流可以忽略，单极故障工况下，随着故障极的退出，接地极将流过额定电流，为了避免大的
入地电流对油气管网产生影响，需要及时将在运极转为单极金属回线运行。此外，故障极恢
复后，需要及时将在运极转回单极大地回线运行，以重新投入另一极。因此直流输电工程需
要具备大地金属回线自由转换的能力。

[0003] 对于三端直流输电工程，由于第三站不能独立地运行于金属回线或大地回线，因此大地金属回线转换需要三站协调进行，将三站一并转为金属回线或大地回线。而对于四
端及以上的多端直流输电工程或直流电网，任意相邻两站即可配合完成大地金属回线转
换，转换后其余站点仍可保持双极平衡运行，因此，其转换工况与两端直流类似。就大地金
属回线转换的复杂性而言，三端直流要高于两端直流及其它多端直流或直流电网。

[0004] 三端直流操作大地金属回线转换过程中，各站电流在大地回线、金属回线上的电流分量相互叠加，在适当的比值下相互抵消，造成金属回线转换开关(metal return 
transfer break，MRTB)或大地回线转换开关(metal return switch，MRS)合闸后流经其电
流为零。而现有直流工程，为防止转移支路未有效建立时分断大地回线或金属回线造成的
操作过电压，在控制保护系统中集成了转换开关保护功能，即大地金属回线转换过程中，若
MRTB或MRS合位后流过其电流小于保护定值Iset，则判定转移支路未有效建立，禁止后续操
作，因此上述工况会造成大地金属回线转换失败。

发明内容

[0005] 鉴于以上原因，本发明提供一种基于电流阶跃的三端直流大地金属回线转换失败风险应对策略，避免三端直流大地金属回线转换失败。

[0006] 为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：

[0007] 一种三端直流大地金属回线转换失败风险应对策略，在进行大地金属回线转换时，若首次因转换开关上流过的电流小于其设置的保护定值，造成控制系统无法识别转移
支路是否有效建立，进而导致转换中断时，通过调整换流站的电流定值使转换开关通流，满
足转移支路有效建立判据后，即可顺利完成后续转换操作，随后恢复各站的电流定值。

[0008] 进一步地，在调整换流站的电流定值时，选择转移支路电流与换流站电流定值偏微分绝对值较大的站点进行电流阶跃，具体的阶跃量由转换开关保护定值与偏微分边界值
决定。

[0009] 进一步地，阶跃保持时间至少应满足转移支路有效建立的判断延时并考虑一定的裕度。

[0010] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0011] 本发明的三端直流大地金属回线转换失败风险应对策略，通过调整换流站的电流定值使转换开关通流，满足转移支路有效建立判据，顺利完成转换操作。

附图说明

[0012] 图1为典型的三端直流输电工程的直流转换开关、刀闸的示意图。

[0013] 图2A为大地回线转金属回线过程中，站2的等效电流源在MRS3上产生的电流激励。

[0014] 图2B为大地回线转金属回线过程中，站3的等效电流源在MRS3上产生的电流激励。

[0015] 图3A为金属回线转大地回线过程中，站2的等效电流源在MRTB2上产生的电流激励。

[0016] 图3B为金属回线转大地回线过程中，站3的等效电流源在MRTB2上产生的电流激励。

具体实施方式

[0017] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0018] 实施例：

[0019] 图1为典型的三端直流输电工程的直流转换开关、刀闸的示意图，共包含1个金属回线转换刀闸Q1，2个金属回线转换开关MRTB2、MRTB3，1个大地回线转换刀闸Q2，2个大地回
线转换开关MRS2、MRS3，以及1个站内接地开关HSGS。

[0020] 站1通过金属回线转换刀闸Q1与接地极(大地回线)相连，通过大地回线转换刀闸Q2与金属回线相连，同时通过站内接地开关HSGS接地用以在三站单极金属回线运行时钳
位。站2通过金属回线转换开关MRTB2与接地极相连，通过大地回线转换开关MRS2与金属回
线相连。站3通过金属回线转换开关MRTB3与接地极相连，通过大地回线转换开关MRS3与金
属回线相连。

[0021] 定义站1、站2间线路电阻为R1，站2、站3间线路电阻为R2，站1、站2、站3的接地引线及接地极电阻为R3、R4、R5，站2、站3的电流为I2、I3。

[0022] 在大地回线转金属回线过程中，站2、站3的等效电流源在MRS3上产生的电流激励如图2A和图2B所示。

[0023] MRS3上流过的电流可表示为：

[0024]

[0025] 因此，若转换前站2、站3的电流满足：

[0026]

[0027] 则转移过程中，MRS3所在的金属转移支路无流，控制系统无法识别站3金属回线是否有效建立，造成大地回线转金属回线失败。

[0028] 同理，在金属回线转大地回线过程中，站2、站3的等效电流源在MRTB2上产生的电流激励如图3A和图3B所示。

[0029] MRTB2上流过的电流可表示为：

[0030]

[0031] 因此，若转换前站2、站3的电流满足：

[0032]

[0033] 则转移过程中，MRTB2所在的大地转移支路无流，控制系统无法识别站2大地回线是否有效建立，造成金属回线转大地回线失败。

[0034] 通过上面的描述可知，在三端直流大地金属回线转换过程中，若存在转移支路无流或电流小于转换开关保护定值Iset，会造成转换中断，鉴于此，本申请提供一种基于电流
阶跃的三端直流大地金属回线转换失败风险应对策略，在进行大地金属回线转换时，若首
次因转换开关上流过的电流小于保护定值，造成控制系统无法识别转移支路是否有效建
立，进而导致转换中断时，通过调整换流站的电流定值使转换开关通流，满足转移支路有效
建立判据后，即可顺利完成后续转换操作，随后恢复各站电流定值。

[0035] 具体到本实施例中：

[0036] 在大地回线转金属回线过程中，当MRS3流过的电流小于其保护定值Iset时，控制系统无法识别站3的金属回线是否有效建立，造成大地回线转金属回线失败，此时，通过调
整站2的电流定值I2或站3的电流定值I3，使MRS3流过的电流大于保护定值Iset，以满足该金
属转移支路有效建立判据，即可实现三端直流大地回线向金属回线的转换，当转换完成后，
再恢复站2或站3的电流定值。

[0037] 在金属回线转大地回线过程中，当MRTB2流过的电流小于其保护定值Iset时，控制系统无法识别站2的大地回线是否有效建立，造成金属回线转大地回线失败，此时，通过调
整站2的电流定值I2或站3的电流定值I3，使MRTB2流过的电流大于保护定值Iset，以满足该
大地转移支路有效建立判据，即可实现三端直流金属回线向大地回线的转换，当转换完成
后，再恢复站2或站3的电流定值。

[0038] 在调整站点的电流定值时，为了保证阶跃量相对较小，应选择调节效应较强的站点进行电流阶跃，式(5)表征MRS3上流过的电流对站2、站3电流定值的敏感程度，若站2的偏
导绝对值较大，则大地回线转金属回线转换中断时，优先调节站2的电流定值，反之，优先调
节站3的电流定值，具体阶跃量可由MRS3的Iset与式(5)所示的偏导值确定。

[0039]

[0040] 同理，式(6)表征MRTB2上流过的电流对站2、站3电流定值的敏感程度，若站2的偏导绝对值较大，则金属回线转大地回线转换中断时，优先调节站2的电流定值，反之，优先调
节站3的电流定值，具体阶跃量可由MRTB2的Iset与式(6)所示的偏导值确定。

[0041]

[0042] 此外，为了保证电流阶跃后转换顺利完成，阶跃保持时间至少应满足转移支路有效建立的判断延时并考虑一定的裕度。

[0043] 上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡
是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。