提升直流輸電系統換相失敗抵御能力的關鍵新技術

基于電網換相換流器的高壓直流(line commutated converter based high voltage direct current，LCC-HVDC)輸電由于輸送容量大、損耗低、經濟性好等優勢被廣泛應用于遠距離輸電與區域電網異步互聯，是實現我國“西電東送”能源發展戰略的重要技術手段。LCC-HVDC采用無自關斷能力的晶閘管作為換流元件，依賴交流系統電壓進行換相，因此受端交流系統故障、晶閘管及其控制電路不可靠等均易導致換相失敗。換相失敗發生后，直流傳輸功率迅速下降，若直流系統調節不當會導致連續換相失敗，在多饋入直流系統中甚至引發多條直流同時或級聯換相失敗，影響直流受端系統以及交直流混聯電網的安全穩定運行。在此背景下，亟需開展換相失敗機理及影響因素分析、連續換相失敗抑制策略等研究，以提升LCC-HVDC、混合直流輸電系統抵御換相失敗的能力。

為展示直流輸電系統抵御換相失敗的最新研究成果，《電力工程技術》編輯部策劃組織了本期“提升直流輸電系統換相失敗抵御能力的關鍵新技術”專題，本人有幸受邀擔任該專題主編。專題收到大量具備理論創新與工程指導性的優質稿件，經同行評議、專家評定，最終選出5篇論文組成專題。在LCC-HVDC后續換相失敗影響因素及抑制策略方面，華中科技大學楊程祥等根據交流電壓跌落程度及直流功率恢復特征，提出自適應動態調節觸發角的后續換相失敗抑制策略，進而提高換相裕度、抑制后續換相失敗并加快HVDC系統的故障恢復速度；新疆大學陳睿康等分析得出電流偏差控制期間，直流電流恢復量過大是引發后續換相失敗的主要因素，繼而提出根據換流母線線電壓動態調節最小電流指令值的低壓限流控制改進策略，實現后續換相失敗的有效抑制。在控制參數對LCC-HVDC換相失敗抑制能力及系統恢復影響方面，國網新疆電力有限公司經濟技術研究院宋新甫等分析電流偏差環節中比例系數對換相失敗抑制、系統恢復效果的影響，提出自適應電流偏差控制方法，兼顧換相失敗有效抑制與系統快速平穩恢復。在混合直流輸電系統換相失敗抑制策略方面，中國石油大學馬文忠等提出基于主動限流的換相失敗抑制策略，在電壓源型換流器調制波中加入直流擾動量和交流擾動系數，從而改變子模塊投切方式，抑制換相失敗沖擊電流峰值和上升速度；華南理工大學鐘明明等根據LCC-HVDC的實時無功缺額動態調節柔性直流輸出的有功與無功功率，從而改變其暫態穩定運行點，抑制LCC-HVDC連續換相失敗并較大限度提升HVDC有功功率的傳輸能力。

本專題旨在展示直流輸電系統抵御換相失敗的最新研究進展和成果，由于專題論文數量限制以及發表時間安排,很多有價值的論文未能在專題中收錄,希望能夠得到所有作者和廣大讀者的理解。

在此感謝有關專家學者對本專題的大力支持，感謝《電力工程技術》編輯部為本專題策劃、組織和出版所做的大量細致的工作，最后衷心希望本專題能夠為相關領域的專家學者提供交流平臺，為提升直流輸電系統換相失敗抵御能力提供有益參考。

2022年3月

于華北電力大學