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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。
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。
多直流落点系统换相失败及其预防方法的研究的开题报告题目：多直流落点系统换相失败及其预防方法的研究一、选题背景随着电力系统对高效、节能、环保和可靠性的要求越来越高，多直流落点系统在电力系统中逐渐得到了广泛的应用。
然而，在多直流落点系统中，由于其电路拓扑结构的特殊性及运行环境的复杂性，换相失败问题经常发生，给电力系统带来了严重的安全隐患。
因此，为了保障电力系统的安全性和稳定性，有必要对多直流落点系统中的换相失败进行深入的研究，并提出相应的预防方法。
二、研究内容1. 分析多直流落点系统中的换相失败原因：通过对多直流落点系统的电路拓扑结构、运行环境等因素进行分析，找出导致换相失败的关键因素。
2. 建立多直流落点系统的失效模型：建立多直流落点系统换相失败的数学模型，验证其在实际中的失效情况，并为研究预防方法提供技术基础。
3. 探索多直流落点系统的预防方法：根据前期研究结果，提出针对多直流落点系统的换相失败预防方法，包括硬件电路方案、软件方案等。
4. 实验验证：结合实际的多直流落点系统，在实验室环境下进行换相失败预防方案的验证，验证预防方法的可行性和有效性。
三、研究意义1. 为多直流落点系统的换相失败问题提供了科学、系统的解决方案，为电力系统的安全运行提供了有力的保障。
2. 为电力系统高效、节能、环保和可靠性的要求提供了技术支持和保障，促进了电力系统的可持续发展。
3. 对相关领域的研究和发展具有重要的参考和指导意义。
四、研究方法本研究采用理论分析和实验验证相结合的方法，通过对多直流落点系统中的换相失败原因、失效模型、预防方法等方面进行深入的研究，最终实现多直流落点系统稳定运行的目的。
五、预期结果在研究过程中，我们预计将得出多直流落点系统换相失败的关键因素，建立多直流落点系统换相失败的数学模型，提出多种预防方法，并进行实验验证。
最终实现多直流落点系统的稳定、高效运行。
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。
多馈入高压直流输电系统的异常换相失败研究在当前的电力企业建设和发展中，经常将多馈入高压直流输电系统作为电力输送转换的关键执行。
但是在高压直流输电系统的应用中，异常换相是一项急需要解决的问题，只有处理好异常换相，才能够开展相应的输电工作。
论文针对多馈入高压直流输电系统的异常换相失败进行了分析，并根据其换相中存在的问题提出了相应的解决对策。
【Abstract】In the current construction and development of power enterprises，multi-infeed HVDC systems are often as the key implementation for power transfer conversion. But in the application of HVDC transmission system，abnormal commutation is an urgent problem to be solved，only deal with abnormal commutation，it can carry out the corresponding transmission work. This paper analyzes the failure of abnormal commutation in multi-infeed HVDC transmission system，according to the problems existing in commutation，the corresponding solutions are proposed.标签：多馈入；高压直流；输电系统1 引言在我国当前的电力建设中，要想保障高压直流输电系统的电力输送安全，就必须要加强对其系统应用中的换相影响因素的分析，保障在系统的应用中，能够处理好相应的换相影响因素，这样才能全面实现输电系统的供应安全。
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。
本文对直流输电系统换相失败进行了全面的研究综述。
总结了目前的研究成果和不足，指出了未来研究方向和前景。
为了进一步提高直流输电系统的安全稳定性和可靠性，需要进一步深入研究换相失败的机理、影响因素及其与系统的相互作用关系。
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。
华东电网多直流同时换相失败仿真分析王少辉;唐飞;向农【摘要】随着馈入华东电网直流条数及输送容量的不断增加,交流系统故障引起的多直流同时换相失败稳定性问题日益突出.采用PSD-BPA暂态稳定仿真程序,对2016年华东电网丰大运行方式下的多直流同时换相失败问题进行了仿真分析.结果表明:上海地区及上海—江苏、上海—浙江联络线附近多数500 kV线路发生三相短路故障均会引起八回直流全部发生换相失败.多直流同时换相失败会影响受端系统稳定运行,但一般不会造成系统失稳,影响程度与等效换相失败时间有关.等效换相失败时间和负荷模型会对换相失败恢复过程中的换流母线电压造成影响.%With the increase of number and capability of DC transmission lines feeding into East China power grid,the stability problem caused by commutation failure of multiple DC systems which resulted by AC faults has been more serious.By use of PSD-BPA transient stability simulationprogram,commutation failure of multiple HVDC of East China power grid in summer peak load operation mode in 2016 is simulated and analyzed.Simulation results show that commutation failure of eight DC transmission lines could be caused by three-phase short-circuit fault occurred in 500 kV lines in Shanghai area and nearby tie-lines;commutation failure of multiple DC lines impacts but not destroys the stability of the receiving-end system,and the influence degree is related with the equivalent commutation failure time;and inverter bus voltage during the recovery process of commutation failure can be affected by equivalent commutation failure time and load model.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2017(045)012【总页数】6页(P16-21)【关键词】多直流换相失败;等效换相失败时间;交流系统故障;稳定性;换流母线电压【作者】王少辉;唐飞;向农【作者单位】武汉大学电气工程学院,湖北武汉430072;武汉大学电气工程学院,湖北武汉430072;武汉大学电气工程学院,湖北武汉430072【正文语种】中文我国地域辽阔，能源分布很不均衡，能源丰富的西部地区与东部负荷中心距离较远，直流输电及相关研究由于技术上和经济上的独特优势，在大容量远距离输电和大区电网互联等多方面起着非常重要的作用[1-4]。
截止到2015年，已经有7回直流输电线路馈入华东电网，包括葛南直流、龙政直流、宜华直流、林枫直流、复奉直流、锦苏直流、宾金直流，根据电网规划[5]，宁夏灵州—浙江绍兴±800 kV特高压直流工程将于2016年第三季度建成投运，额定输送容量8000 MW，届时，华东电网馈入总容量将达到39.8 GW。
馈入直流条数的增多不仅限制了受端电网的直流接入能力[6]，同时，由于各回直流落点电气距离较近，当受端交流系统发生故障时，可能导致多回直流系统同时发生换相失败[7]。
多回直流同时换相失败对系统造成的功率冲击严重扩大了交流故障的影响范围，加深了扰动程度，对交直流混联系统稳定性的影响日益突出[8-11]。
根据实际运行情况分析，绝大部分换相失败均是由受端交流系统故障引起，文献[12]利用短路比和多馈入短路比指标分析了华东电网交直流系统故障对华东受端电网暂态电压稳定性的影响，给出了华东电网电压薄弱区域。
文献[13]介绍了一起因受端电网交流故障引发的多馈入直流同时换相失败故障案例，并对其影响进行了仿真分析。
研究表明受端系统的负荷模型也会对多直流同时换相失败时系统的稳定性造成影响[14]。
本文采用中国电力科学院开发的PSD-BPA暂态稳定程序，对2016年华东电网丰大运行方式下交流系统故障造成的多直流同时换相失败问题进行了仿真，分析了华东电网的强度及影响多直流同时换相失败的故障范围及相关因素，研究了等效换相失败时间和负荷模型不同对华东电网换流母线电压稳定性的影响，并给出了提高系统多直流同时换相失败稳定性的相关建议。
1.1 系统模型2016年华东电网丰大运行方式仿真模型共包含6084个节点，19 308条支路，发电机采用计及励磁系统及调速器作用的6阶模型，直流系统采用准稳态模型，直流控制系统整流侧为定电流控制，逆变侧为定熄弧角控制，同时包含低压限流、换相失败预测等控制环节。
负荷模型为由恒功率与恒阻抗组合的静态负荷模型，其中上海、江苏、浙江、安徽电网负荷由40%恒阻抗与60%恒功率模型组成，不考虑负荷的频率特性；福建电网为60%恒阻抗与40%恒功率负荷模型组成，考虑了负荷的频率特性。
1.2 华东电网强度交直流系统之间的相对强弱关系决定了系统的运行特性和稳定程度。
对于单馈入直流系统，一般用交流系统换流母线处的短路容量与直流额定输送功率的比值，即短路比来表示交直流系统的相对强度，进而衡量系统的稳定性。
在多馈入直流输电系统中，由于多直流馈入点电气距离较近，各回直流间相互影响[15]，一般用多馈入短路比来表示多馈入直流输电系统的强度[16]。
华东电网各直流线路逆变站的多馈入短路比MSCR如表1所示。
经过与传统短路比对比得知，由于各条直流之间的相互影响，各回直流的多馈入短路比均比不考虑直流间相互影响的传统短路比有所减小，直流之间的相互作用使得交直流系统的稳定性有所降低。
根据多馈入交直流系统强弱的判断标准，各条直流均为强系统。
枫泾、同里、绍兴逆变站强度较其他几回直流强度略低，政平、华新逆变站强度较高，对多馈入直流输电系统的支撑能力较大。
换流母线电压幅值降低和换相电压过零点相角偏移是导致直流系统发生换相失败的根本原因[4]。
交流系统故障所引起的换相电压变化是导致换相失败的主要原因，它通过影响电压幅值及相角偏移和波形变化来干扰换相过程。
由于多馈入直流输电系统中多个逆变站之间电气距离较近，多回直流之间具有耦合作用，各换流站之间的电气耦合关系是影响多回直流是否会同时或相继发生换相失败的重要因素。
受端系统发生严重故障时，将有可能导致多回直流同时发生换相失败或短时间内相继换相失败，造成短时大额功率瞬降，送受端功率严重不平衡，对系统的稳定运行造成影响。
换相失败过程的持续时间可用等效换相失败时间[17]来表示。
华东电网作为跨区送电的大受端，多回直流的集中落点，是典型的多馈入直流系统。
当华东电网内重要线路发生严重故障时，会造成逆变侧换流母线电压突变，引起多回直流同时发生换相失败。
本文以熄弧角小于8º作为判断换相失败的依据。
通过对华东电网特高压交流线路进行仿真，结果表明，所有1000 kV特高压联络线发生三永N-1故障均会导致部分直流线路换相失败，且安吉、练塘特高压线路及其近区500 kV线路故障会使八回直流逆变侧全部发生换相失败。
通过对华东电网内所有500 kV线路进行仿真分析发现，上海、江苏、浙江电网内大部分500 kV线路发生三永N-1故障均有直流线路出现换相失败，但引起同时换相失败直流线路条数较多的地区主要集中在上海及上海—江苏、上海—浙江联络线附近区域。
上海地区除徐行、杨行、外二厂地区部分500 kV线路故障未引起金华、绍兴换流站换相失败外，其余大部分线路发生故障均会引起八回直流同时发生换相失败。
仿真发现，政平站未发生换相失败的概率较高，这与故障点离换流站的距离和政平站多馈入短路比较大有关。
安徽、福建地区超高压线路发生三永N-1故障仅使部分或无直流线路发生换相失败，对逆变站的影响较小。
以沪练塘—沪亭卫500 kV线路0 s发生三永N-1故障为例，故障0.1 s时切除，馈入华东电网八回直流几乎同时发生换相失败。
部分直流逆变侧熄弧角及直流单极功率响应如图1(a)及图2(a)所示。
由图1(a)可知，故障发生后，由于换流母线电压下降，逆变器熄弧角迅速降至零并持续短暂时间，华东地区八回馈入直流全部换相失败。
在直流逆变侧定熄弧角及其他相关控制作用下，熄弧角在故障切除前就迅速增大，由于逆变侧换流母线电压持续偏低，部分逆变器熄弧角在0.1 s左右又出现短时下降，但在故障切除后开始上升并逐渐恢复至正常值，没有发生连续换相失败故障。
由图2(a)可知，换相失败使得多数直流功率迅速降至零，平均等效换相失败时间约为0.14 s。
多回直流功率在换相失败过程中功率出现负值，这是由于在熄弧角减小时，触发角移相超过90°，直流电压出现负值。
在熄弧角逐渐恢复后，直流功率逐渐回升并恢复正常值，直流功率恢复速度与直流控制系统参数设置有关。
为验证故障切除时间对换相失败的影响，使故障在0.2 s切除，通过仿真可知，除政平、金华换流站未发生连续换相失败外，其余换流站均发生连续换相失败，原因在于政平、金华换流站离故障点电气距离较远且多馈入短路比较大，对换流母线电压的支撑能力较强。
部分直流逆变侧熄弧角及直流单极功率响应如图1(b)及图2(b)所示。
由于故障切除时间的延长，换流母线电压持续低于正常换相电压，导致多回直流大额功率连续多次中断，等效换相失败时间增加到约0.29 s，对直流送受端系统造成了连续功率冲击。
因此，受端逆变侧附近交流系统发生故障后应尽快切除，以减少多回直流同时或连续换相失败故障的发生。
3.1多直流同时换相失败对受端系统的影响与直流闭锁故障不同，故障及时切除后，换相失败往往能在短时间内恢复，直流功率输送恢复正常，因此，换相失败对受端系统的影响可等效为短时功率冲击。
但随着等效换相失败时间和换相失败线路功率总额的不断增加，对系统稳定性的影响也越来越大。
