Coordinated Control Method for Commutation Failure Prevention Considering Reactive Power Interaction Among Multiple HVDC Systems

ZHENG Chenyi; TANG Yi

doi:10.7500/AEPS20220607004

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Coordinated Control Method for Commutation Failure Prevention Considering Reactive Power Interaction Among Multiple HVDC Systems

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Coordinated Control Method for Commutation Failure Prevention Considering Reactive Power Interaction Among Multiple HVDC Systems
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 4, Pages: 102-110(2023)
- 作者机构：
  
  东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51877037)
- DOI：10.7500/AEPS20220607004
  CLC：
- Received：07 June 2022，
  
  Revised：2022-09-09，
  
  Published Online：11 January 2023，
  
  Published：25 February 2023
- 稿件说明：
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郑晨一,汤奕.考虑多直流无功交互影响的换相失败预防协调控制方法[J].电力系统自动化,2023,47(4):102-110.

ZHENG Chenyi,TANG Yi.Coordinated Control Method for Commutation Failure Prevention Considering Reactive Power Interaction Among Multiple HVDC Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(4):102-110.
郑晨一,汤奕.考虑多直流无功交互影响的换相失败预防协调控制方法[J].电力系统自动化,2023,47(4):102-110. DOI： 10.7500/AEPS20220607004.

ZHENG Chenyi,TANG Yi.Coordinated Control Method for Commutation Failure Prevention Considering Reactive Power Interaction Among Multiple HVDC Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(4):102-110. DOI： 10.7500/AEPS20220607004.

摘要

换相失败预防(CFPREV)在抑制换相失败的同时会增大直流系统的无功消耗。换流站之间存在无功交互影响，这一固有特性削弱了CFPREV在多馈入直流系统中的有效性和适用性，甚至可能导致多直流连锁换相失败。针对CFPREV的局限性，提出了抑制多直流连锁换相失败的协调控制方法。首先，提出了反映多直流实时换相电压状态的综合指标。然后，将多直流实时换相电压状态引入原有控制策略，考虑无功交互影响对CFPREV进行协调控制。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明所提方法能够有效抑制多直流连锁换相失败。

Abstract

The commutation failure prevention (CFPREV) would increase the reactive power consumed by the high voltage direct current (HVDC) system when it is triggered for commutation failure mitigation. There is a reactive power interaction between converter stations. The above inherent characteristic weakens the effectiveness and applicability of CFPREV in the multi-infeed HVDC system

which may even cause the cascading commutation failures among multiple HVDC systems. To overcome the limitation of CFPREV

a coordinated control method is proposed for the mitigation of cascading commutation failures of multple HVDC systems. First

a comprehensive index that represents the real-time commutation voltage states of multiple HVDC systems is presented. Then

the real-time commutation voltage states of multiple HVDC systems are introduced into the original control strategy to coordinate and control CFPREV with consideration of the reactive power interaction. Simulation results based on PSCAD/EMTDC show that the cascading commutation failure among multiple HVDC systems can be effectively mitigated by the proposed method.

关键词

Keywords

references

RAHIMI E ， GOLE A ， DAVIES B ， et al . Commutation failure analysis in multi-infeed HVDC systems ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2011 ， 26 （ 1 ）： 378 - 384 .

薛禹胜，陶琪 . 直流换相安全性与混联系统同步稳定性的量化分析与协调控制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 23 ）： 11 - 19 .

XUE Yusheng ， TAO Qi . Quantitative analysis and coordination control for DC commutation security and synchronism stability of AC/DC hybrid power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 23 ）： 11 - 19 .

林圣，刘健，刘磊，等 . 基于控制保护的高压直流输电系统换相失败抑制方法综述［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 19 ）： 6045 - 6059 .

LIN Sheng ， LIU Jian ， LIU Lei ， et al . A review of commutation failure suppression methods for HVDC systems based on control protection measures ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 19 ）： 6045 - 6059 .

XIAO H ， LI Y H ， DUAN X Z . Enhanced commutation failure predictive detection method and control strategy in multi-infeed LCC-HVDC systems considering voltage harmonics ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 1 ）： 81 - 96 .

李新年，陈树勇，庞广恒，等 . 华东多直流馈入系统换相失败预防和自动恢复能力的优化［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 6 ）： 134 - 140 .

LI Xinnian ， CHEN Shuyong ， PANG Guangheng ， et al . Optimization of commutation failure prevention and automatic recovery for East China multi-infeed high-voltage direct current system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 6 ）： 134 - 140 .

MIRSAEIDI S ， DONG X Z ， TZELEPIS D ， et al . A predictive control strategy for mitigation of commutation failure in LCC-based HVDC systems ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2019 ， 34 （ 1 ）： 160 - 172 .

TIAN D C ， XIONG X F . Corrections of original CFPREV control in LCC-HVDC links and analysis of its inherent plateau effect ［J］. CSEE Journal of Power and Energy Systems ， 2021 ， 8 （ 1 ）： 10 - 16 .

YAO W ， LIU C ， FANG J K ， et al . Probabilistic analysis of commutation failure in LCC-HVDC system considering the CFPREV and the initial fault voltage angle ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2020 ， 35 （ 2 ）： 715 - 724 .

郑超，周静敏，李惠玲，等 . 换相失败预测控制对电压稳定性影响及优化措施［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 12 ）： 179 - 183 .

ZHENG Chao ， ZHOU Jingmin ， LI Huiling ， et al . Impact of commutation failure prediction control on voltage stability and its optimization measures ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 12 ）： 179 - 183 .

刘健，刘磊，林圣 . 基于波形相似度检测的换相失败预测控制改进方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 10 ）： 132 - 139 .

LIU Jian ， LIU Lei ， LIN Sheng . Improved prediction control method for commutation failure based on waveform similarity detection ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 10 ）： 132 - 139 .

欧阳金鑫，张真，肖超 . 直流输电系统换相失败预防控制改进策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 22 ）： 14 - 21 .

OUYANG Jinxin ， ZHANG Zhen ， XIAO Chao . Improved prevention and control strategy of commutation failure in HVDC transmission system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 22 ）： 14 - 21 .

周泓宇，姚伟，李佳，等 . 基于电流电压预测的直流输电换相失败预防策略［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 16 ）： 5948 - 5959 .

ZHOU Hongyu ， YAO Wei ， LI Jia ， et al . Commutation failure prevention strategy of HVDC based on current and voltage prediction ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 16 ）： 5948 - 5959 .

王晓辉，白宇，张彦涛，等 . 基于线路阻抗短时调节的多直流连锁换相失败抑制方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 2 ）： 130 - 138 .

WANG Xiaohui ， BAI Yu ， ZHANG Yantao ， et al . Suppression method of cascading commutation failure in multi-infeed HVDC system based on temporary impedance regulation of transmission lines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 2 ）： 130 - 138 .

CIGRE Working Group B4.41. System with multiple DC infeed ［R］. Paris， France ： CIGRE ， 2008 .

邵瑶，汤涌 . 采用多馈入交互作用因子判断高压直流系统换相失败的方法［J］. 中国电机工程学报， 2012 ， 32 （ 4 ）： 108 - 114 .

SHAO Yao ， TANG Yong . A commutation failure detection method for HVDC systems based on multi-infeed interaction factors ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2012 ， 32 （ 4 ）： 108 - 114 .

AIK D L H ， ANDERSSON G . Analysis of voltage and power interactions in multi-infeed HVDC systems ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2013 ， 28 （ 2 ）： 816 - 824 .

陈政，周保荣，洪潮，等 . 基于临界阻抗边界的多馈直流系统同时故障风险评估［J］. 电网技术， 2013 ， 37 （ 3 ）： 874 - 878 .

CHEN Zheng ， ZHOU Baorong ， HONG Chao ， et al . Critical impedance boundary-based risk assessment on simultaneous faults in multi-infeed DC transmission system ［J］. Power System Technology ， 2013 ， 37 （ 3 ）： 874 - 878 .

王增平，刘席洋，李林泽，等 . 多馈入直流输电系统换相失败边界条件［J］. 电工技术学报， 2017 ， 32 （ 10 ）： 12 - 19 .

WANG Zengping ， LIU Xiyang ， LI Linze ， et al . Boundary conditions of commutation failure in multi-infeed HVDC systems ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2017 ， 32 （ 10 ）： 12 - 19 .

XIAO H ， LI Y H ， GOLE A M ， et al . Computationally efficient and accurate approach for commutation failure risk areas identification in multi-infeed LCC-HVDC systems ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2020 ， 35 （ 5 ）： 5238 - 5253 .

李国庆，王拓，辛业春，等 . 多馈入直流受端电网换相失败风险区域快速识别方法［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 1 ）： 140 - 153 .

LI Guoqing ， WANG Tuo ， XIN Yechun ， et al . A rapid identification method for commutation failure risk area in multi-infeed high voltage direct current receiving-end power grid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 1 ）： 140 - 153 .

辛建波，舒展，谭阳琛，等 . 特高压直流分层接入下换相失败预防协调控制［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3543 - 3551 .

XIN Jianbo ， SHU Zhan ， TAN Yangchen ， et al . Coordinated control of commutation failure prevention for UHVDC hierarchical connection to AC grid ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3543 - 3551 .

ZHENG C Y ， TANG Y ， LI Z . Coordinated control strategy for cascading commutation failure mitigation considering reactive power interaction ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2022 ， 37 （ 4 ）： 3225 - 3234 .

李程昊，谭阳琛，熊永新，等 . 特高压直流多馈入系统换相失败预防协调控制［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3532 - 3542 .

LI Chenghao ， TAN Yangchen ， XIONG Yongxin ， et al . Coordinated control of UHVDC multi-infeed system for commutation failure prevention ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3532 - 3542 .

HE J ， TANG Y ， ZHANG J ， et al . Fast calculation of power oscillation peak value on AC tie-line after HVDC commutation failure ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2015 ， 30 （ 4 ）： 2194 - 2195 .

谭玉东，李欣然，蔡晔，等 . 基于电气距离的复杂电网关键节点识别［J］. 中国电机工程学报， 2014 ， 34 （ 1 ）： 146 - 152 .

TAN Yudong ， LI Xinran ， CAI Ye ， et al . Critical node identification for complex power grid based on electrical distance ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2014 ， 34 （ 1 ）： 146 - 152 .

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