考虑直流磁偏压的换流裕度分析及区域最小化控制方法

《Protection and Control of Modern Power Systems》：Commutation Margin Analysis and Area-Minimum Control Method Considering DC Magnetic Bias

　　

摘要：

在高压直流（HVDC）传输系统中，换流变压器中的直流磁偏置可能导致变压器铁芯饱和，从而显著放大交流/直流谐波分量。这一现象会延长换流时间并降低换流裕度，从而大幅增加换流故障的风险。虽然工程中采用的面积最小化（AMIN）控制方法可以实时计算基频换流裕度面积并及时调整触发角，但该方法忽略了直流磁偏置对AMIN控制策略的影响。这种疏忽限制了AMIN控制在缓解换流故障方面的有效性。为了解决这一限制，本研究首先探讨了直流磁偏置对AMIN控制性能的影响。随后，定义了单谐波畸变率的关键阈值，并通过分析得出了避免换流故障所需的谐波含量范围。接着，提出了一种基于谐波含量范围的新型换流故障检测方法，并改进了AMIN控制算法，该方法结合了谐波补偿和相位调节功能。最后，利用三峡-上海直流工程模型通过了仿真验证了所提出的方法。与传统方案相比，改进后的控制在抑制换流故障和减少系统恢复期间直流电流不连续性方面表现出更优的性能。