交流单相故障对高压直流输电换相失败的影响

交流系统故障对直流系统影响分析及改进措1.电源供应中断：交流系统故障可能导致电源供应中断，这将直接影响直流系统的正常运行。

因为直流系统需要交流电源进行适当的变换和调整后才能进行正常工作，当交流系统故障时，直流系统将无法继续运行。

2.电压波动和干扰：交流系统故障可能导致电压的突变和波动，这将对直流系统的稳定性和安全性产生负面影响。

直流系统对电压的稳定性要求较高，交流系统故障导致的电压波动和干扰可能会导致直流系统的故障。

3.电力质量降低：交流系统故障可能导致电力质量降低，例如电压波纹和谐波增加。

这将对直流系统产生较大的负面影响，可能导致直流系统工作不稳定，造成设备损坏甚至系统崩溃。

4.电力传输问题：交流系统故障可能导致电力传输问题，例如故障电流增大，电力线路过载等。

这将对直流系统的电力传输带来困扰，可能导致直流系统无法正常工作。

改进措施针对交流系统故障对直流系统的影响，可以采取以下改进措施：1.备用电源：建立备用电源系统，当交流系统故障时，及时切换至备用电源供应电能。

备用电源可以是蓄电池或者发电机组，能够保证直流系统的持续运行，减少系统停机时间。

2.电压稳定器：安装电压稳定器来控制电压的稳定性，减少交流系统故障对直流系统的影响。

电压稳定器能够自动调整输出电压，确保直流系统所需的稳定电压。

3.滤波器：安装滤波器来减少交流系统故障对直流系统的干扰。

滤波器能够滤除电压波纹和谐波，提高直流系统的电力质量。

4.故障保护装置：安装故障保护装置来监测电力系统的运行情况，及时检测和处理交流系统的故障。

故障保护装置能够自动切除故障电路，保护直流系统的正常运行。

5.系统监测和维护：建立完善的系统监测和维护机制，定期检测和维护交流系统和直流系统，及时发现和处理潜在故障，减少故障发生的可能性。

总结。

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。

高压直流输电技术的关键问题分析在当今能源需求不断增长和能源分布不均衡的情况下，高压直流输电技术作为一种高效、可靠的输电方式，在电力系统中发挥着越来越重要的作用。

高压直流输电技术具有输电容量大、输电距离远、损耗低等优点，能够实现不同区域电网的互联，优化能源资源配置。

然而，在其应用过程中，也面临着一些关键问题需要解决。

一、换流器技术换流器是高压直流输电系统的核心设备，其性能直接影响着输电系统的可靠性和效率。

目前，常用的换流器主要有晶闸管换流器和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）换流器。

晶闸管换流器技术相对成熟，成本较低，但存在换相失败的风险。

换相失败是指在换流器换相过程中，由于某些原因导致换相不能正常进行，从而引起直流电压下降、直流电流增大等问题，严重时可能会导致系统故障。

为了减少换相失败的发生，需要优化换流器的控制策略、提高交流系统的强度等。

IGBT 换流器具有开关速度快、可控性好等优点，但成本较高。

随着技术的不断进步和成本的降低，IGBT 换流器在高压直流输电领域的应用有望逐渐增加。

二、直流输电线路的绝缘问题高压直流输电线路的绝缘要求比交流输电线路更高。

这是因为直流电压下，绝缘子表面的积污更容易导致沿面放电，而且直流电场分布不均匀，容易引起局部放电。

为了解决绝缘问题，需要选用合适的绝缘子材料和结构。

目前，常用的绝缘子有瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子。

复合绝缘子具有重量轻、耐污性能好等优点，但在长期运行中可能会出现老化问题。

此外，还需要对输电线路的电场分布进行优化设计，采用均压措施来减少局部电场集中。

三、直流输电系统的控制与保护高压直流输电系统的控制与保护是确保系统安全稳定运行的关键。

控制策略需要根据系统的运行状态实时调整直流电压、电流等参数，以实现功率的准确传输和系统的稳定运行。

在保护方面，需要快速准确地检测故障并采取相应的保护措施，如闭锁换流器、切除故障线路等。

同时，还需要考虑故障后的系统恢复策略，尽快恢复系统的正常运行。

特高压直流系统逆变侧交流母线短路对换相失败的影响摘要:换相失败是高压直流输电逆变系统最常见的故障之一,在换相失败机理的理论分析基础上,采用PSCAD/EMTDC仿真软件,建立了对应的±800 kV双12脉动特高压直流输电仿真系统。

模拟了逆变侧交流母线在三相短路、单相接地短路时的特高压直流系统电磁暂态过程,分析了故障时交直流侧电压、触发延迟角、关断角等因素的变化对换相失败的具体影响。

关键词:特高压直流系统换相失败PSCAD/EMTDC 故障逆变换相失败是高压直流输电逆变系统最常见的故障之一,它将导致直流电压、电流、输送功率的剧烈变化,以及换流阀寿命缩短、换流变压器直流偏磁、逆变侧弱交流系统过电压等不良影响[1];若引发换相失败的因素无法及时消除,还可能引起直流系统闭锁[2]。

而在±800 kV的特高压直流输电系统(UHVDC)中,电压等级更高,输送的功率更大,辐射的范围更广,故障对电力系统稳定运行的影响更为严重。

本文以糯扎渡特高压直流工程科技项目为基础,采用PSCAD/EMTDC仿真软件,建立对应的±800 kV双12脉动电磁暂态仿真系统,研究逆变侧交流母线在三相短路、单相接地短路时对换相失败的影响。

1 换相失败的原理高压直流系统采用的晶闸管换流阀在换相过程中,需要一定的时间完成载流子复合和恢复阻断能力,其去离子的恢复时间在400μs(约7°电角度),考虑到串联元件的反应时间和误差,其最小电角度可用关断角γmin表示,约为10°,当关断角γ小于10°时便认为发生了换相失败[3]。

因此,从本质上说,换相失败的根本原因是关断角低于最低要求。

关断角γ与其它因素之间的关系可表示为:式中:μ为换相重叠角;β为超前触发角。

可知,γ角取决于β角和μ角。

实际运行中,β角是由直流输电的控制系统决定的,并且与整流侧触发延迟角a的关系为β=180°-a。

交流系统故障对直流系统影响分析及改进措施随着直流输电技术的不断发展，直流输电系统已经成为电力行业的热门话题。

然而，直流输电系统也存在着一些问题，特别是在交流系统故障发生时，会对直流系统带来不良影响。

本文将从交流系统故障对直流系统的影响以及改进措施两方面进行分析和探讨。

在直流输电系统中，直流和交流之间需要通过换流变压器进行互换，因此交流系统故障会对直流系统产生影响。

下面就交流系统故障可能带来的影响进行分析。

1. 直流系统电压降当换流变压器中的交流电路出现故障时，会导致变压器运行不稳定，使得整个直流系统的电压下降。

这种情况下，直流系统的稳定性会受到影响，可能发生电压升高或电压降低的情况，严重时可能会导致设备损坏甚至整个系统故障。

交流系统故障可能会导致直流系统的电流异常。

当交流故障发生时，可能会出现交流电流冲击直流系统的情况，导致直流系统电流波动、震荡等问题，可能会损坏直流设备和电缆，影响直流系统运行。

3. 直流系统保护失效交流系统的故障可能会导致直流系统保护失效。

当交流系统故障发生时，直流系统的保护装置可能无法及时发现故障并进行保护操作，从而使得直流系统受到更大的损害。

二、改进措施为了减少交流系统故障对直流系统的影响，可以从以下几个方面进行改进。

1. 增强交流系统的稳定性为了减少交流系统故障的发生，可以采用一些措施增强交流系统的稳定性，如输变电设备的加强和检测、监控和维护等。

3. 优化交流和直流的接口为了使交流和直流之间的接口更加稳定可靠，可以优化交流和直流的接口设计，增强接口的稳定性和灵活性。

尤其是在大容量直流输电项目中，接口的优化显得尤为重要。

4. 提高故障诊断和维修能力在交流系统故障发生时，需要能够及时发现故障并进行有效的维修和处理。

因此，需要加强对直流系统的故障诊断和维修培训，为故障的发现和处理提供专业技术支持。

总之，交流系统故障对直流系统的影响不容忽视，需要采取一些措施加以解决。

通过增强交流系统稳定性、加强直流系统保护、优化交流和直流接口以及提高故障诊断和维修能力等途径，可以有效解决交流系统故障对直流系统带来的不良影响。

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。

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。

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。

交流侧单相接地短路故障引起高压直流输电换相失败的研究
摘要：本文主要针对交流侧单相接地短路故障引起高压直流输电换相失败的问
题进行分析，阐述了高压直流输电系统(HVDC)的组成和直流输电换相失败的机理，分析了其受交流系统单相接地短路故障影响的原因，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，对交流侧的单相接地短路故障
引发HVDC系统换相失败的情况进行仿真研究。

PSCAD仿真分析结果表明，增大
关断角来减小换相失败几率的方法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。

关键词：换相失败;高压直流输电;单相接地短路故障;关断角;无功功率
和设定，需要考虑系统的结构和参数的情况下进行整定。

本文在设定阈值时
充分考虑到可能存在的数值交叉问题，保留了一定的阈值整定裕度，避免了误诊断。

仿真证明，在计算多尺度形态分解能谱熵和多尺度形态分解奇异谱熵的基础上，本文所提出的故障诊断判据，可判别云广UHVDC输电系统是正常运行状态
还是故障状态，并能正确判断是直流线路短路故障还是换相失败故障。

结语
1)换相电压的大小和相位过零点对逆变器(整流器)中各阀的关断角的影响不同，对整个系统的换相失败有很大影响。

2)不能简单地通过增大关断角来降低换相失败的几率，这样会使整个系统输
送功率减小，消耗更多的无功功率。

3)PSCAD软件的仿真结果表明，换相失败的最直接原因是由于关断角过小而
引起的，系统发生1次换相失败通常可以自行恢复。

参考文献:
［1］王智冬．交流系统故障对特高压直流输电换相失败的影响［J］．电力
自动化设备，2009，29(5):25－29．。