高压直流输电换相失败原因及对策
浅析高压直流输电换相失败原因及对策
当 阀两侧 电压 变 为正 向后 ，预定 退 出的 阀将 发 生误 导通 ，从 而 引 Ｉｄ—ＩａｃＹ＞△ Ｙ ：
起 换 相失 败 。换 相失败 的 特征 是 ：① 关 断角 小于 换流 阀恢 复 阻 Ｉｄ—ＩａｃＤ＞△ Ｄ。
断能力 的时间（大功率晶闸管约 ０．４ｍｓ）；②６脉动逆变器的直流 其 中 ＩａｃＹ和 ＩａｃＤ分别 是 变压 器 Ｙ绕 组 和 Ｄ绕 （转下 页 ）
－ １９２一 创 新创 业论 坛 浅析 高压直流ຫໍສະໝຸດ 输 电换 相 失败 原 因及 对策
涂 志波 何绿 绿 李 文泉 （国网四川 省 电力公 司检 修公 司 ，四川 成 都 ６１００００）
摘 要 ：换相 失败 是 高压 直流输 电 系统 一种 常见 故 障 ，本文进 行 了故 障原 因分析 ，阐述 了换相 失败 保 护设计 原理 。梳理 了 引起 换 相 失败 的几 种 常见 因素 ，提 出了针 对 类似 故 障防 范措施 。
电流 ＩＤＰ和 ＩＤＮＣ。一 个 ６脉 动桥 换相 失败 的 明显特 征是 交 流相
１换 相失 败基 本原 理
电流 降低 ，而直 流 电流升 高 。换相 失败 可 能是 由一 种或 多种 故
换 相失败 是 直流 系统 常见 的故 障 之一 ，一 般单 次 换相 失 败 障，如控制脉冲发送错误 、交流系统故障等引起的。阀的误触发
实际水分值 ，中控画面上也可 以设定水分化验值 ，实测值 与化 煤气实际流量等于设定值。
验 值 的选 择 由中控 人 员确 定 。根 据 中控 室设 定 的一 、二 混后 水 ５ 结论
分 目标 设 定值 ，分别 调 节一 、二混 的加 水 流量 （不考 虑 加蒸 汽 、污 不 锈钢 ２６５ｍ２烧 结 系 统 实 现 从 一 次 配 料 、燃 料 破 碎 、配料 、
多馈入高压直流输电系统换相失败防御技术 课题
多馈入高压直流输电系统换相失败防御技术课题
多馈入高压直流输电系统（MTDC）是一种先进的输电技术，它可以通过将多个直流电源并联到一个共同的直流母线上来提高输电容量和可靠性。
然而，MTDC系统在运行过程中可能遇到换相失败的问题，这可能会导致整个系统的故障。
为了防御多馈入高压直流输电系统的换相失败，可以采取以下技术措施：
1.合理设计和选择换相设备：根据系统的负载、电压等级和功率需求，选择合适的换相设备。
同时，确保换相设备具有良好的稳定性和可靠性。
2.实施全面的监测和检测措施：安装各种传感器和监测设备，对系统的电压、电流、温度等参数进行实时监测和检测。
通过对数据的分析和处理，及时发现潜在的换相故障迹象。
3.建立可靠的保护系统：根据系统的运行特点和可能出现的故障情况，设计和建立可靠的保护系统。
包括过电压保护、过电流保护、短路保护等，以避免换相失败引发更大的故障。
4.定期维护和检修：进行定期的维护和检修工作，对换相设备进行清洁、紧固以及故障排除。
及时更换老化和损坏的部件，确保系统的正常运行。
5.培训和提升技术人员的能力：加强对技术人员的培训，提高他们的技术水平和应急处理能力。
能够熟练操作和维护换
相设备，以及在换相失败情况下迅速做出正确的应对措施。
需要注意的是，以上技术措施是基于当前的技术和经验总结得出的，具体的防御技术还需要根据实际情况进行进一步的研究和改进。
HVDC换相失败对交流保护的影响及对策的开题报告
HVDC换相失败对交流保护的影响及对策的开题报
告
一、研究背景
高压直流输电（HVDC）作为电力系统中的一种重要的输电方式，在现代电力系统中得到了广泛应用。
而在HVDC系统中，换流器作为其中最重要的部分之一，其影响着HVDC系统的可靠性和稳定性。
因此，HVDC换相失败对电力系统的稳定性和可靠性产生了重要的影响，对其进行深入研究具有重要的理论和实践意义。
二、研究内容
1. HVDC换相失败对电力系统的影响
HVDC换相失败会造成与交流系统的深度耦合，从而影响电力系统的稳定性和可靠性。
首先，换相失败会引起交流系统的瞬时电压和电流浪涌，进而影响交流保护系统的动作。
其次，在交流侧电网和直流侧电网之间的交互作用下，会产生电压振荡、电流震荡、频率偏移等不稳定现象，对电力系统的稳定性和可靠性造成威胁。
2. 对策研究
针对HVDC换相失败对电力系统的影响，可采取以下对策：
（1）提高换流器可靠性，减少换相失败的概率。
（2）采用快速电压保护等技术，增强交流保护器的灵敏度。
（3）增强电力系统的抗干扰能力，减少交流侧电网与直流侧电网之间的相互作用。
三、研究方法
本研究将采用文献研究和案例分析相结合的方法，对HVDC换相失败的原因、机理以及对电力系统的影响进行深入分析，总结出适用于HVDC换相失败对电力系统的保护及对策，提供一定的理论和实践参考。
四、研究成果
通过本研究，可深入掌握HVDC换相失败的机理和对电力系统的影响，为电力系统的保护及运行提供理论和实践上的参考。
同时，本研究将为HVDC换相失败的进一步研究提供一个良好的基础。
高压直流输电系统换相失败分析
高压直流输电系统换相失败分析作者：苏催宋鑫源来源：《西部论丛》2019年第35期摘要：换相失败是高压直流输电系统逆变站最常见的故障之一，简介了永富直流输电系统中换相失败极控系统与极保护系统检测方法党的差异，比较了高肇直流输电系统换相失败的检测技术的优缺点，同时对交流系统电压波动引起的换相失败波形进行了分析，并就存在的问题提出整改建议。
关键词：直流输电;换相失败;极控系统;极保护系统引言换相失败是高压直流输电系统逆变站最常见的故障之一，它将导致直流电压降低、输送功率减小、直流电流增大、换流阀寿命缩短、换流变压器直流偏磁及逆变侧弱交流系统过电压等不良后果;若换相失败控制不当，还会引发连续的换相失败，最终导致直流停运。
而换相失败故障期间输入交流系统的电流发生了改变，引起系统潮流方向发生变化，还可能导致交流系统保护误动作，而富宁换流站处在若交流系统中。
因此，迅速正确的检测到换相失败并采取适当控制措施使直流输电系统尽快从故障中恢复，对整个电网的运行都至关重要。
根据统计，永富直流输电系统在2017年至2019年间就发生了23次换相失败，原因均是逆变站相连的广西电网交流电网发生交流系统故障。
本文比较了高肇直流与永富直流换相失败检测的不同逻辑，并对永富直流2018年9月发生的一起广西电网交流短路故障引起的典型换相失败进行分析，并就存在的问题提出整改建议。
1、换相失败的机理分析1.1换相失败定义当换流器在逆变运行时，从被换相的阀电流过零EOC算起，到该阀重新被加上正向电压ZV为止这段时间所对应的角度，也称为熄弧角。
如果熄弧角太小，以致晶闸管阀来不及完全恢复正常阻断能力，又重新被加上正向电压，它会自动重新导通，于是将发生倒换相过程，其结果将使该导通的阀关断，而应该关断的阀继续导通，这种现象称为换相失败。
1.2换相失败的原因（1）关断角γ过小;（2）受端交流电压下降较多;（3）直流电流增大;（4）触发脉冲丢失;（5）换流阀短路故障等。
高压直流输电系统分析的一些要点
高压直流输电系统分析的一些要点1、换相失败换相失败是直流系统比较关键且常见的故障。
当换流器做逆变运行时，从被换相的阀电流过零算起，到该阀重新被加上正向电压为止这段时间所对应的角度，也称为关断角（熄弧角）。
如果关断角太小，以致晶闸管阀来不及完全恢复正常阻断能力，又重新被加上正向电压，它会自动重新导通，于是将发生倒换相过程，其结果将使该导通的阀关断，而应该关断的阀继续导通，称为换相失败。
换相失败主要原因是交流系统故障，其使得逆变侧换流母线电压下降。
在一定的条件下，有些换相失败可以自动恢复。
但是如果发生两次或多次连续换相失败，换流阀就会闭锁，中断直流系统的输电通道，在严重的情况下可能会出现多个逆变站同时发生换相失败，甚至导致电网崩溃。
换相重叠角的影响：当β>γ时，换相结束时，晶闸管能承受反压而关断。
如果β2、无功补偿直流系统的无功计算，也是要分为常规计算和系统仿真两部分。
采用普通晶闸管换流阀进行换流的高压直流输电换流站，一般均采用电网电源换相控制技术，其特点是换流器在运行中要从交流系统吸取大量的无功功率。
与交换的有功功率成正比，在额定工况时整流装置所需的无功功率约为有功功率的30%~50％，逆变装置约为40%~60％。
常规计算的话，换流器消耗的无功功率可由下式表示：P为换流器直流侧功率，MW；φ为换流器的功率因数角；μ为换相角；α为整流器触发角。
当换流器以逆变方式运行时，式中的α用γ代替，γ为逆变侧关断角。
当然具体工程中，无功配置还涉及各种无功分组方案的比较，感性和容性都要考虑，但一般来说感性无功主要考虑小负荷方式无功过剩情况，很多时候计算出来是不需要配的。
然后就是系统仿真校核工作，就是用电力软件仿真各种工况下稳态和暂态的运行情况，故障方式下的稳定情况。
提供所需无功功率最节省的方法是使用并联电容器组。
既然无功随着所传输的直流功率变化，就必须提供可切换的适当容量的电容器组，以便稳态直流电压在各种负荷水平下保持在可接受范围（通常±5%）。
特高压直流输电换相失败分析与仿真
直流输电系统 中的交流 系统故障对换相失败的影响仍 没有较成
熟的研究方法和成功建模的实例。因此 ，深入研究换相失败的
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高压直 流输 电系统 逆变侧 发生换相失 败是一种 常见 的故
相结束后 ，刚退出运行 的阀在反向电压作用 的一段时间内，如
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高压直流输电线路故障与换相失败识别研究
摘要高压直流输电（HVDC）技术因其技术和经济上的独特优势，在远距离大容量输电和大区域联网方面取得了十分广泛的应用。
换相失败是HVDC 输电系统常见的故障之一，严重影响影响整个电力系统的安全稳定运行。
换相失败故障的准确快速诊断是对换相失败采取有效控制措施的前提。
首先本文介绍了HVDC 输电系统及其换相失败故障诊断的研究现状，指出目前HVDC 换相失败故障诊断方法存在的不足。
其次，本文对HVDC 输电系统换相失败进行故障分析，分析研究了换相失败的发生机理及换相失败的影响因素，介绍了换相失败的危害，提出了换相失败的预防控制措施。
本文基于交直流电网仿真系统PSCAD/EMTDC仿真平台建立高压直流输电-次系统仿真模型，基于-次系统仿真模型和特高压直流输电基本控制原理，在分析特高压直流输电控制系统中重要控制环节换流器触发控制及换流变压器分接头控制的基础上建立控制系统仿真模型，并针对建立的系统仿真模型和控制系统仿真模型分别进行特高压直流输电系统正常运行及瞬时故障和稳态变化的仿真验证。
将小波变换应用于高压直流输电(HVDC)系统换相失败的故障诊断中，基于多尺度分析分别对不同故障情况下的直流电流进行分解，并利用尺度能量和尺度熵这两种小波处理方法提取故障特征，分别定义两个故障诊断指标作为辨识各种故障的判据，然后针对这两个指标分别设置4个阈值以诊断直流线路故障和换相失败故障。
仿真表明，在不同的HVDC系统故障情况下，暂态信号小波尺度能量和尺度熵的分布都具有一定的规律性，可分别作为判断系统故障的有效依据，提出的判据能准确地对换相失败故障做出诊断。
关键词：HVDC系统；换相失败；小波变换；尺度能量；尺度熵；故障诊断目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1高压直流输电技术的发展 (2)1.2 选题背景及意义 (3)1.3 HVDC 换相失败研究现状 (4)1.3.1 HVDC 现状分析 (4)1.3.2 国内外研究现状 (6)1.3.3 HVDC 换相失败故障诊断现状 (7)1.4 本文所要做的工作 (8)第二章高压直流输电基本原理 (9)2.1 HVDC 的构成及特点 (9)2.1.1 HVDC 构成 (9)2.1.2 HVDC 输电系统优缺点 (10)2.2 高压直流输电原理与分类 (12)第三章分析线路故障和换相失败的机理 (13)3.1 HVDC换相过程 (14)3.1.1 整流器不可控时的换相过程 (14)3.1.3逆变器状态运行 (16)3.2换相失败的过程 (17)3.2.1超前角过小，换相未结束即出现换相失败的情况 (17)3.2.2 超前角偏小，换相结束后出现换相失败的情况 (18)3.3换相失败定义及原因 (19)3.3.1换相失败的定义 (19)3.3.2换相失败的原因 (20)3.4换相失败的特点及危害 (21)3.4.1换相失败的特点 (21)3.4.2 换相失败的危害 (21)3.5 换相失败的预防与控制措施 (22)3.6 本章小结 (23)第四章小波分析基本原理 (24)4.1小波分析 (25)4.2离散小波变换 (26)4.3、多分辨率分析 (27)4.4 小波分析提取故障特征 (29)第五章线路故障和换相失败的小波分析 (30)5.1仿真软件PSCAD (31)5.1.2 PSCAD/EMTDC 仿真软件简介 (32)5.1.3 高压直流输电换相失败仿真模型 (35)5.1.4 直流输电线路仿真模型 (36)5.2 多尺度分析和小波信号处理 (37)5.2.1 多尺度分析 (37)5.2.2 小波尺度能量统计 (38)5.2.3小波尺度熵 (39)5.3 换相失败故障诊断方法 (40)5.4 仿真结果 (41)5.4.1 HVDC 系统的仿真模型 (41)图5-2 HVDC系统仿真模型 (42)5.4.2 基于小波变换的故障分析 (42)结论 (50)总结与体会 (52)参考文献 (53)致谢 (59)第 1 页前言毕业设计（论文）教学环节是综合性的实践教学活动，不仅可使学生综合运用所学过的知识和技能解决实际问题，还训练学生学习、钻研、探索的科学方法，提供学生自主学习、自主选择、自主完成工作的机会。
直流输电系统换相失败简介
直流输电系统换相失败简介2020年10月目录三换相失败的后果四预防换相失败的措施一、换流器的换相方式及过程1、直流输电换相方式u电网换相换流器采用半控型的晶闸管器件，依靠电网实现换相（晶闸管的关断必须借助换流器外部的换相电源（电网）加以实现）。
这种直流输电方式叫常规高压直流输电。
u器件换相换流器采用全控型电力电子器件，基于器件实现换相。
这种直流输电方式叫轻型高压直流输电。
2、晶闸管的基本特性正向导通条件：主电路：阳极（A）和阴极（K）之间施加正向电压；控制电路：门极（G）和阴极（K）之间施加触发脉冲。
晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。
反向阻断：流经晶闸管的电流小于其维持电流，自然关断（即阀电压等于零或为负，并维持一段时间）。
注：晶闸管关断后不能立即恢复正向阻断能力，需要一段载流子复合的时间。
载流子复合：电子和空穴复合在一起，即电子跳到空穴的位置上，把空穴填补掉，这时电子和空穴就随之消失，这种现象称为电子和空穴的复合。
3、理想换相过程 假设换相在瞬间完成（理想状态），每一时刻由最高交流电压的晶闸管和最低交流电压的晶闸管导通，按照一定顺序通断将交流电压变换成六脉动的直流电压。
4、实际换相过程定义：自然换相点：晶闸管处于正向电压时。
触发角α：从自然换相点到晶闸管阀的门极上施加触发信号这段时间所对应的电角度，触发角也叫触发延迟角或点火角。
整流时一般取值，影响输出的直流电压。
换相角μ：换相过程持续的时间对应的电角度成为换相角。
5、逆变换相过程、换相失败的影响因素、换相失败的影响因素换流变压器变比k减小，可以使γ变大，从而减小换相失败的发生机会。
但是运行中调整变比的时间常数较大，所以对故障暂态时它不能防止换相失败的发生。
其它参数不变，γ随直流电流的增大和换相母线电压的降低都会导致γ降低，从而引起逆变器的换相失败。
换相阻抗主要是换流变压器的短路电抗。
换流变压器漏抗越大，则γ越小。
5、β角对换流失败的影响γ随β角的增大显著增大，对逆变换相失败十分有利。
±800 kV特高压直流输电系统换相失败分析
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直流输电系统换相失败分析与判断
直流输电系统换相失败分析与判断摘要：直流输电系统发生换相失败时，直流电压、电流、功率等电气量都会发生较大的变化，会对交流系统产生冲击，而连续换相失败还会引起直流闭锁[1]。
文献从换相失败发生机理出发，详细的分析直流输电系统换相失败过程的变化情况，及造成换相失败的原因，并对富宁换流站相失败保护（87CFP）进行简要介绍，分析运行人员是如何判断换相失败的。
关键词：换相失败、变化、富宁换流站、判断1 直流输电系统换相失败简介1.1两端直流输电系统的构成直流输电系统通常由换流变压器、换流器、平波电抗器、交流滤波器、控制保护系统、接地极线、接地极等主要设备组成。
1.2直流输电系统换相失败机理当两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内，如果未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程一直未能进行完毕，这两种情况在阀电压转变为正向时被换相的阀都将向原来预定退出导通的阀倒换相，这称为换相失败[2]。
1.3直流输电换相失败原因分析交流系统故障会导致换相失败。
主要是换流母线电压幅值下降和电压过零点的漂移，交流低电压导致逆变侧换相电压的降低，从而致使本应导通的阀无法导通，最终导致换相失败。
不同类型的故障如三相短路故障、单相短路故障和相间短路故障等对换相失败的影响不同。
此外，交流系统故障的发生地点和故障的严重程度对换相失败的影响亦不同。
离故障点电气距离越近的逆变站发生换相失败的情况越严重。
丢失触发脉冲会导致换相失败。
丢失触发脉冲时阀会发生不开通故障，导致换相过程无法进行，原先导通的阀继续导通，从而导致换相失败。
逆变侧出现阀短路时也会导致换相失败。
当逆变侧某一个阀发生短路故障而强行导通时，其他应该正常导通的阀由于失去换相电压从而无法导通，同样会导致换相失败。
1.4换流站换相失败保护（87CFP）的简介换流站相失败保护（87CFP）用于检测交流系统故障或其他异常换相条件引起的换相失败故障（仅逆变站投入）[3]；单桥换相失败认为多是控制系统、一次设备故障，保护动作较快；任一桥换相失败还包括逆变侧交流系统故障引起的换相失败，保护动作较慢，并且还根据换相失败的频率分为快速段和慢速段。
直流阀控Amin功能异常导致直流输电换相失败及功率波动故障分析
2019年第2期96直流阀控Amin 功能异常导致直流输电换相失败及功率波动故障分析李平伟 樊宏宇（国网山西省电力公司检修分公司，太原 030006）摘要 本文结合某特高压直流输电工程运行过程中出现的换相失败及功率波动现象，通过对直流控制保护软件程序换相失败Amin 功能介绍，分析现场故障波形和诊断故障原因，根据现场实际运行情况提出整改措施建议，保障特高压直流输电系统安全平稳运行。
关键词：Amin 功能；换相失败；熄弧角；阀组控制Analysis of failure of phase conversion and power fluctuation inDC transmission due to abnormal function of AminLi Pingwei Fan Hongyu(Maintenance Branch of State Grid Shanxi Electric Power Company, Taiyuan 030006)Abstract Combined with the phase conversion failure and power fluctuation in the operation of a special high voltage DC transmission project, through the introduction of the phase conversion failure Amin function of the DC control protection software program, the fault waveform on the scene was analyzed and the cause of the fault was analyzed. According to the actual operation situation of the site, the suggestions of corrective measures are put forward to ensure the safe and stable operation of the UHVDC transmission system.Keywords ：Amin function; phase change failed; arc corner; valve control某特高压直流输电工程自2017年7月投运以来，发生6次换相失败，两次功率异常波动。
解析高压直流输电换相失败故障诊断
能源 ・ 电力
解析高压直流输 电换 相失败故 障诊 断
刘 酩 （ 国网四川省电力公司检修公司， 四Ｊ ｌ Ｉ 成都 ６ １ ０ ０ ０ ０ ）
【 摘 要 】 高压 直流输 电系统中 ， 换相 失败是一项极 为常见 的典 型故障 ， 往往导致许 多不 良现 象出现 ， 会对直流 电压下降或者 直流 电流短 时增
大等系统的正常运行产生直接影响。 怎 样 防 止 换相 失 败 的 发 生 ， 当故 障发 生 后 如 何 让 直 流 系 统 快 速 平 稳 地 得 以 恢 复 ， 是 保 障 直 流 系统 能够 安 全
运行的关键研究方向。 本 文 对 直 流 输 电系 统 的 换 相 失 败原 理 和 影 响 因 素进 行 了详 细 的分 析 ， 介 绍 了换 相 失 败 的相 关 技 术 ， 并 提 出 了换 相 失 败 的
的 直 流输 送 功 率与 直 流 电压 都 成 零 。 逆 变 器 的换 相 过 程 中 ， 电 压 的 波形 如 图 １ ， 交流 侧 的 三 相 电压值 分 别 为 Ｕ 。 、 Ｕ ｂ以及 Ｕ ， 逆
流 电 流 变大 等 情 况 ， 都将造 成阀换相 失败 ， 其 中， 直 流 电 流 增 大 与 电 压 幅 值 减 小都 是 造 成 换 相 失 败 的 关 键 性 影 响 因素 ． 一 般 的 ． 当逆 变侧 的 直 流 电 压 降低 但 控 制 器还 没 有 将 电流 定 值
相 失败 以后 ．要 进 行 及 时的 检 测 处 理 ．还 要 针 对 故 障采 取 措 施， 使故障恢复。 这 对 于 电 网 的稳 定运 行 是 有 利 的 。
０
高压直流输电换相失败分析
２ ． ５ 系统规 划时降低换 流 变压 器的短 路 电抗
换 流变 压 器 短路 电抗 的 降低 将 减 小换 相 电抗 ， 从 而 使 换 流 器
换 相 时 的叠 弧角 变小 ， 关 断角变 大 ， 减少 换 相失 败 的发 生 。
１ ． １ ． ２ 引起 换 相失 败的原 因 阀桥 的触 发 脉 冲 丢 失 等都 能 导 致 换 相 失 败 ， 并且 根据 这 些 成 因给 出了 预 防发 生 换 相 失 败的 措 施 ： 目前 ， 主 要 是 通 过 无功 补 偿 、 增 大
换 相失 败 的原 因不 是因 为阀的 任何 误操 作 ， 而是 因为 阀的外 电 触 发 超 前角 或 者 熄弧 关断 角 的 整 定值 、 采 用较 大 的 平 波 电抗 器 以
综合
高压直流输 电换 相失败分析
李 幸芝 华北 电力大 学
摘要 ： 随着高压直 流输 电技 术突飞猛进 的发展 ， 直 流输 电技 术在我 国已得 到了 广泛 的研 究应用。 换 相失 败是 直 流输 电系统 运行 中最常见的 故 障之・ ， 将导致 直流 电流增大、 直 流输 电输送 功率 减 挟流 变压 器直流偏磁 加剧 、 挟 流 阀寿命 缩短 ， 以及逆 变侧弱交流 系统电压 不稳 定等不 良后果 。 如果换 相失败后， 控 制不 当， 还 会 引发后续的换相失败 ， 最终 导致直 流传输功率 中断。因此 ， 深 入研 究换相失败 产生的机 理 ， 对保证 未 来 高压直 流输 电系统 的安 全运行具有非常￣－ Ｉ ｔ － 的意义。本文从 理论上 分析了 换 相失败 的机 理 ，简明阐述 了引起 换相失 败的原 因、危害以及预防换
相 失 败 的措 施 。
交流侧短路故障引起高压直流输电换相失败的研究
交流侧短路故障引起高压直流输电换相失败的研究摘要：在HVDC系统中，换相失败是一种非常常见的故障类型之一。
由于整个HVDC系统中各因素复杂性以及之间的相互影响，从而导致了换相失败的原因也具有多样性。
本文讨论了直流输电换相失败的机理及分析了其受交流系统短路故障的影响，并基于PSCAD/EMTDC仿真软件以CIGRE直流输电第一标准模型为仿真模型，对交流侧的短路故障引发HVDC系统换相失败的情况进行仿真研究。
且论述了若通过采取增大关断角，来减小换相失败的几率，则将会导致整个高压直流输电系统的输送功率减少，消耗更多的无功功率。
关键字：换相失败；高压直流输电；短路故障；关断角；无功功率中图分类号：文献标志码：由于HVDC与交流输电相比具有线路投资低，运行方式灵活，不受电力系统的同步运行稳定的限制，可以实现大区域电网的异步互联，可控性高和线路充电功率较小等优势，HVDC成为了国内外电力系统的主要发展趋势之一。
但是随着HVDC的投入运行也引发了一系列新的问题，其中换相失败就是最为常见的问题之一，换相失败可能会导致直流电压降低，直流输送功率减少，电流增大，换流阀寿命缩短，环流变压器直流偏磁及逆变侧交流系统过电压等后果[1]。
因此研究换相失败对整个系统的影响是非常有必要的。
1 直流输电系统1.1直流输电系统的组成部分高压直流输电系统是由整流器，逆变器，两侧交流系统和直流输电线路组成的，图1为CIGRE直流输电第一标准模型。
图1高压直流输电仿真模型Fig1 Simulation model of HVDC1.2换相失败的机理一般情况下，把电流从一条支路转移到另一条支路的过程称为换相，换相实际上就是交流系统与换流器短时间的两相短路。
同一桥中的两个臂在换相结束后，刚退出的阀在反向电压的作用一段时间内，可能会出现两种可能性，其一该阀未能及时恢复其正向阻断能力，其二是在该作用时间内没彻底完成换相过程，当阀两侧电压再次恢复为正向时，该换流阀就会不经触发而进行再次导通，这样就与刚好导通的阀形成了反换相，此过程称为换相失败。
直流输电系统换相失败
“直流输电系统换相失败”资料合集目录一、直流输电系统换相失败研究综述二、直流输电系统换相失败的研究换相失败的影响因素分析三、多馈入直流输电系统换相失败风险区域识别：计及故障期间直流电流动态特性的换相失败判别方法四、提升高压直流输电系统换相失败抑制能力的直流控制关键技术研究五、抑制高压直流输电系统换相失败方法综述六、高压直流输电系统换相失败影响因素研究综述直流输电系统换相失败研究综述直流输电系统因其稳定性、可靠性和高效性而得到广泛应用。
然而，换相失败作为一种常见的运行故障，对其安全稳定运行构成了严重威胁。
本文对直流输电系统换相失败的研究进行了综述，介绍了换相失败的基本概念、影响、原因以及研究现状和不足，并提出了未来研究的方向和前景。
直流输电系统是一种高电压、大功率的输电方式，能够实现稳定、可靠、高效的电力传输。
在直流输电系统中，换相失败是一种常见的运行故障，可能导致系统稳定性下降、设备损坏等问题，甚至引起大面积停电等严重事故。
因此，对直流输电系统换相失败的研究具有重要的实际意义。
直流输电是指利用直流电进行电力传输的方式。
在直流输电系统中，电能从电源出发，通过换流器转换为直流电，然后通过输电线路传输到负荷侧，最后经过换流器转换为交流电供给用户。
换相失败是指直流输电系统中换流器在运行过程中因某种原因导致正常的换相过程无法完成的现象。
换相失败的主要原因包括电源故障、输电线路故障、换流器故障等。
目前，针对换相失败的研究主要集中在故障检测、故障定位、故障恢复等方面。
然而，现有的研究多针对特定故障类型和工况，缺乏对换相失败机理的深入探讨和系统性分析。
如何提高直流输电系统的鲁棒性和自适应能力，以应对复杂多变的运行环境和故障工况，尚需进一步研究。
针对换相失败的解决方法主要包括故障检测与定位、保护跳闸、重启系统等。
未来研究可以以下几个方面：(1)建立更为精确的数学模型，对换相失败的机理进行深入分析，以期为故障预测和预防提供理论支持； (2)研究新型的故障检测和定位算法，提高故障识别准确率和定位精度； (3)探索有效的保护策略和跳闸机制，以最大程度地降低故障对系统稳定性的影响； (4)研究系统的自适应和鲁棒性设计，提高直流输电系统在复杂工况下的运行稳定性。
直流换相失败原理详解
直流换相失败原理详解1. 什么是直流换相？直流换相，说白了就是在电力系统中，把一种电流形式转换成另一种。
想象一下，就像把水从一个水管转到另一个水管，水流要畅通无阻，否则就会卡住。
我们生活中的电设备，尤其是那些大功率的，往往需要这种转换来保持正常运行。
换相就像是电流的“换衣服”，穿上更合适的“衣服”以适应不同的环境。
1.1 换相的必要性为什么换相这么重要呢？因为我们用电的时候，经常会遇到不同的电压、频率。
像是当你在不同的地方用手机充电，插头不一样，就得用转换器。
同理，电流的换相能够保证电力的稳定性和安全性。
如果不换，相当于在用一双不合脚的鞋子，走几步就会疼得不行。
1.2 换相失败的现象那么，换相失败又是个什么鬼？简单来说，就是电流在转变过程中遇到了麻烦，结果导致电力系统出现了问题。
就像是你正在做一道美食，突然发现没有盐了，整道菜都没法入味，尴尬得很。
换相失败会导致设备损坏、停机，甚至可能引起安全事故，真是让人心慌慌的。
2. 换相失败的原因那么，导致换相失败的原因到底是什么呢？这就像是找出“罪魁祸首”，让我们一探究竟吧。
2.1 技术问题首先，技术问题就是其中一个大头。
电流的控制设备就像是一个精密的乐器，如果调试不当，就会走音。
比如说，电压不稳定、频率不匹配，或者是设备老化，这些都可能导致换相失败。
想象一下，你在乐队里，鼓手节奏慢半拍，整个乐队都跟着“掉链子”，多尴尬呀！2.2 环境因素其次，环境因素也不能忽视。
换相设备对温度、湿度等有一定的要求，环境太极端就会影响设备的性能。
就好比你在夏天开空调，但房间里的窗户大开，凉气全都跑光了，根本没办法降温。
同样的，设备在恶劣的环境下，效率会大打折扣，换相自然也难以顺利进行。
3. 如何应对换相失败？既然换相失败这么可怕，那我们应该如何应对呢？3.1 定期维护首先，定期维护是个绝对的好办法。
就像你要给你的爱车做保养，定期检查电力设备，及时更换老化的部件，可以有效预防换相失败。
直流系统频发换相失败的分析处理
直流系统频发换相失败的分析处理摘要：换相失败是高压直流输电系统最常见的故障现象之一[1]。
宝安换流站极2在一次操作交流系统刀闸后频发换相失败告警，针对此次事件对换相失败原理、此次频发换相失败的过程进行分析，并结合后续检查处理措施，阐述导致直流系统频繁换相失败的最终原因，并提出日常运维建议。
关键词：换相失败；直流输电；1 换相失败的原理1.1换相失败极过程[1]换相失败是高压直流输电系统最常见的故障现象之一。
由于换流器交流侧电感的存在，换流器换相时，电流转移需要一定的时间才能完成。
当换流阀的两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在反向电压作用的一段时间内未能恢复阻断能力，或者在反向电压期间换相过程没有能进行完毕，这样在阀电压转变为正向时被换相的阀将向原来预定退出导通的阀进行倒换相，这就是换相失败。
1.2导致换相失败的因素[2]交流低电压导致逆变侧换相电压的降低，从而致使本应导通的阀无法导通，最终导致换相失败。
此外，离故障点电气距离越近的逆变站发生换相失败的情况越严重。
丢失触发脉冲会导致换相失败。
丢失触发脉冲时阀会发生不开通故障，导致换相过程无法进行，原先导通的阀继续导通，从而导致换相失败。
逆变侧出现阀短路时也会导致换相失败。
当逆变侧某一个阀发生短路故障而强行导通时，其他应该正常导通的阀由于失去换相电压从而无法导通，同样会导致换相失败。
1.3换相失败的影响极控系统本身具有换相失败监视、跳闸功能[3]：当主极控系统监测到熄弧角小于3度且持续200ms后，极控判断当前系统软件故障同时自动切换至备用系统运行；当备用极控系统监测到熄弧角小于3度且持续30s后，极控判断备用系统软件故障。
频繁的换相失败会影响极控系统的安全稳定运行，进而影响直流系统的安全稳定运行。
2 一次典型换相失败事件宝安换流站的500kV交流场为3/2接线方式，总共有8串，第一串为不完整，双极换流变馈线开关为5051、5071。
事件发生前，交流系统方式为500kV第二至八串开环运行，500kV #1主变高压侧开关5001在500kV #1M运行，宝安站500kV #2M正在由热备用状态转冷备用状态的操作。
换相失败的原因
换相失败的原因换相是指在电力系统中，由于某些原因导致电力设备或线路的相序发生变化。
换相失败是指在进行换相操作时，出现了无法成功完成换相的情况。
换相失败可能会导致电力系统的稳定性和安全性受到威胁，因此需要找出换相失败的原因，并采取相应的措施进行修复和预防。
换相失败的原因有很多种，下面将从设备故障、操作失误和外部干扰三个方面进行探讨。
设备故障是造成换相失败的主要原因之一。
电力系统中的设备包括变压器、变频器、开关和继电器等，这些设备在长期运行中可能会发生故障。
例如，变压器的绕组短路、变频器的电路故障以及开关和继电器的接触不良等都可能导致换相失败。
此外，设备老化和不合理的设计也会增加换相失败的风险。
操作失误也是换相失败的常见原因之一。
在进行换相操作时，操作人员需要按照一定的步骤和规程进行操作，但如果操作人员操作不当或缺乏经验，就容易导致换相失败。
例如，操作人员可能忽略了某些重要的操作步骤，或者在操作过程中出现失误，导致换相失败。
此外，操作人员的疏忽和疲劳也会增加换相失败的风险。
外部干扰也是换相失败的潜在原因之一。
电力系统经常受到各种外部干扰，如雷击、电磁干扰和电力质量问题等。
这些外部干扰可能会导致设备故障或操作失误，进而导致换相失败。
例如，当电力系统受到雷击时，可能会瞬间产生高电压冲击，导致设备损坏或操作失误。
此外，电力系统中的电磁干扰和电力质量问题也可能影响换相操作的正常进行。
为了防止换相失败，需要采取一系列措施。
首先，应定期检查和维护电力系统中的设备，修复或更换存在故障的设备，以确保设备的正常运行。
其次，应加强操作人员的培训和管理，提高其操作技能和意识，减少操作失误的发生。
此外，还应加强对电力系统的监测和保护，及时发现和处理外部干扰，以减少换相失败的风险。
换相失败是电力系统中常见的问题，其原因可能包括设备故障、操作失误和外部干扰等。
为了确保电力系统的稳定性和安全性，我们应该找出换相失败的原因，并采取相应的措施进行修复和预防。
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高压直流输电换相失败原因及对策
摘要：换相失败在高压直流输电系统中时常发生，短时间内的换相失败不会造
成严重后果，但长时间多次换相失败将导致直流系统停运。
造成换相失败的常见原因主要有:(1)交流侧系统异常，比如电压跌落、电压波形畸变等;(2)换流阀触发脉冲丢失;(3)直流电压、电流异常。
关键字：高压直流输电；换相失败；原因及对策
1换相失败基本原理
换相失败是直流系统常见的故障之一，一般单次换相失败仅会导致短暂的功率中断，其对系统影响不严重，只有发生连续换相失败可能引起直流闭锁。
换相失败一般都发生在逆变站，当逆变侧换流器两个桥臂之间换相结束后，刚退出导通的阀在承受反向电压的时间内，如果换流阀载流子未能完成复合并恢复正向阻断能力，或在反向电压持续期间未能完成换相，此时当阀两侧电压变为正向后，预定退出的阀将发生误导通，从而引起换相失败。
换相失败的特征是:(1)关断角小于换流阀恢复阻断能力的时间(大功率晶闸管约0.4ms);(2)6脉动逆变器的直流电
压在一定时间下降到零;(3)直流电流短时增大;(4)交流侧短时开路，电流减小;(5)基波分量进入直流系统。
2换相失败保护原理
保护功能测量换流变阀侧Y绕组和D绕组的电流以及直流电流IDP和IDNC。
一个6脉动桥换相失败的明显特征是交流相电流降低，而直流电流升高。
换相失败可能是由一种或多种故障，如控制脉冲发送错误、交流系统故障等引起的。
阀的误触发或触发脉冲丢失会导致其中一个6脉动桥的连续换相失败;交流系统干扰会导致两个6脉动换流桥的连续换相失败。
对于一个6脉动阀组的持续换相失败和12脉动阀组的持续换相失败，保护分别经过不同的延时跳闸。
换相失败动作后果:单桥换向失败动作后果为请求控制系统切换;X闭锁;极隔离;跳交流断路器;起动断路器失灵保护;锁定交流断路器;启动故障录波。
双桥换相失败动作后果为请求控制系统切换;Y闭锁;极隔离;跳交流断路器;起动断路器失灵保护;锁定交流断路器;启动故障录波。
3多馈入高压直流输电系统异常换相失败原因分析
3.1母线近端接地故障
当多馈入高压直流输电系统应用中的换相异常出现后，需要对其换相异常的原因进行分析，以便于能够更好地处理相应的换相管理需求，对于换相影响最深的原因之一，就是在高压电流的输电系统应用中，其母线近端接地出现故障。
下图3是母线近端出现故障之后的电路运行图，从该图中可以看出，当换相母线1端出现故障时，其对应的三相接地线也会出现故障。
也就是说在保持SCR1为常
数情况下，改变SCR2中的数值，其仿真结果表示也会随着SCR2的增大而出现强度提高现象，由于这种现象的出现，在一定程度程度上降低了换相临界点的耦合数值，缩小了电气之间的距离。
3.2母线远端接地故障
按照图1中的电路运行图分析，将多馈入高压直流输电系统应用中的母线远端接地故障进行了专门分析，经过分析之后发现，当保持SCR1为常数时，SCR2对应的仿真结果也会出现和之前类似的结果，但是相应的故障强度却较之前有所
下降，并且在远端母线接地故障的处理中，SCR1和SCR2之间一直呈现一种抑制
关系，也就是说，SCR1一直在抑制着SCR2换相进行。
但是相反，SCR2反作用于SCR1时，其对应的作用效果又会相对减弱。
这个过程中，需要借助专门的换相接
地分析，将影响换相的因素排除，并且改变SCR1中的常数，提升系统1中的换
相抑制作用，最终制约换相失败。
4预防异常换相失败措施实施
4.1稳定电压
在处理高压直流电的换相失败上，要想保障其整体的换相效果能够发挥出来，必须要进行换相工作处理的电压稳定处理，通过电压稳定处理实现换相过程中的
电压抗流电压稳定。
稳定电压措施的实施上，主要从以下几点进行:首先，要增设
无功补偿设备，通过设备的调节实现换相系统应用功率补偿能够得到满足，降低
换相过程中的动态干扰程度，减少由于故障出现而造成换相失败现象出现。
其次，改善交流系统应用的频谱特性，也就是说，在保障交流频谱特性处理中，应该注
重对其应用中的频谱转换关系分析，这样才能通过措施的实施，保障电压的稳定
能够处理好。
4.2增大关断越前角
在预防异常换相失败现象处理中，为了将整体的换相处理工作实施好，因此，特别进行了换相处理的关断越前角变换分析，通过关断越前角的变换，来确定整
个换相处理工作表的预防效果。
按照上文的分析，发现当关断越前角的变换越大时，其对应的换相失败现象就会相对减少，但是如果不能处理好换流阀内的电流
阻断关系，就会导致整体的换相失败，这对于高压直流输电器的换相工作实施是
非常不利的，只有保障关断越前角的变化趋于增大趋势，才能保障电路的故障减小，同时也能降低换相处理中的故障出现。
4.3注重主网架构的建设
现有的交流电网规模与强度无法满足大规模直流运行的要求，电网安全稳定
问题始终受到威胁。
不但要扩大交流电网规模以承受送端直流闭锁带来的冲击，
同时还应加强其强度免遭直流故障影响。
坚强智能电网的目标是要建设坚强可靠
实体电网，实现全面优化升级。
特别是交流电网要与直流容量及规模相匹配，保
障电网安全可靠运行。
我国现阶段正在谋划东西部特高压同步电网格局，为国家
能源发展战略推进打下坚实基础。
4.4提升新能源入网性能
研究并制定针对新能源机组的入网标准，开发新能源场站自身动态功率调节
能力，增强对电网调频、调压过程的参与度，防止由于新能源大规模脱网引发的
连锁反应，避免造成不必要的伤害。
4.5电压、频率稳定性问题的应对措施
特高压电压等级高、影响范围广，尽快发展并采取合理的控制保护措施是十
分必要的。
由换相失败产生的非特征谐波不但降低传统交流保护方法的有效性，
而且会对线路保护造成影响。
传统保护方案一般采用全或半周傅式算法对工频相
量进行提取，为防止非特征相量产生干扰，应当研究包括新型相量提取方法在内
的诸多保护措施。
加强直流输电骨干网架的规划和坚强水平，提高电网安全性。
根据我国资源
能源分布情况，合理规划电网布局，加快主干网建设，严格部署应急电源分布，
提高电网应对故障的承受能力。
为便于监测电网运行，建立在线监测系统，完善静、动态评估体系。
应当加强多馈人直流系统无功支撑能力，并研究电压稳定性
较弱区域的无功装置安装问题。
一次调频能力急需提升，加强和完善针对一次调频性能的评价体系。
受端频率稳定主要受永久故障的影响，功率缺额愈大，稳定性问题愈严重。
为此，各级电网已应用各种频率控制方法。
华东电网采取了自动发电控制方式，区域电网和各省(市)网调度分别采用定频率控制、联络线频率偏差控制。
此外，执行频率控制性能评价标准可提高电网建设的积极性，有利于一次调频能力的快速提升。
总之，在多馈入高压直流输电系统的异常换相中，由于母线的近端或远端出现了接地故障，会致使整个输电系统的运行受到影响。
在这种情况下，就需要按照输电系统电力输送的应用需求，及时处理好母线的接地故障，保障输电系统的正常运行。
参考文献：
[1]任景，李兴源，金小明，等.多馈入高压直流输电系统中逆变站滤波器投切引起的换相失败仿真研究[J].电网技术，2016，32(12):17-22.
[2]靳希，郎鹏越，杨秀.多馈入高压直流输电系统中的换相失败浅析[J].上海电力学院学报，2016，22(1):39-42.。