申洪明黄少锋费 彬李 欧（. 新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学） 北京 006 . 江苏省无锡供电公司 无锡 4000）



基于数学形态学的换相失败检测新方法

申洪明1黄少锋1费 彬2李 欧1
（1. 新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学） 北京 102206 2. 江苏省无锡供电公司 无锡 214000）

摘要换相失败的快速准确检测对交直流互联系统的安全稳定运行至关重要。本文详细分析了换相失败期间直流电流的局部变化规律及原因。然后通过有定义的数学形态学梯度进行直流电流检测，当检测到的形态梯度大于某一门槛值，同时逆变侧直流电流变化率呈上升趋势时，即认为发生了换相失败，该方法不仅能够检测换相失败，对故障特征与换相失败类似的逆变器自身故障同样适用。另外对由交流侧故障引发的换相失败而言，该方法同时兼具预测功能。大量的PSCAD/EMTDC仿真结果证明了方法的正确性。

关键词：高压直流 换相失败 检测 形态学梯度

国家重点基础研究发展计划（2012CB215206），北京市国内外联合培养研究生共建项目和中央高校基本科研业务费专项资金（2015XS16）资助项目。

A New Method to Detect Commutation Failure Based on Mathematical Morphology

Shen Hongming1Huang Shaofeng1Fei Bin2Li Ou1
（1. State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System With Renewable Energy Source North China Electric Power University Beijing 102206 China 2. Jiangsu Wuxi Power Supply Company Wuxi 214000 China）

Abstract Rapid and precise detection of commutation failure plays an important role in the security and stability of AC-DC interconnected system. The variation and its reason of DC current during commutation failure are analyzed in detail. A customized mathematical morphology gradient is introduced to detect DC current. When a morphological gradient detected is greater than the threshold value as well as the rate of DC current change is greater than zero simultaneous, it indicates commutation failure occurs at the moment. This method can also detect the inverter faults that are similar to commutation failure. When severe faults occur at AC side, the detecting results can predict whether the commutation failure occurs or not. PSCAD/EMTDC simulation results verify the method.

Keywords：High voltage direct current, commutation failure, detection, morphological gradient

0 引言

换相失败是高压直流输电系统中逆变器最常见的故障之一，诱发原因也很多，其中逆变站附近交流线路发生故障是主要原因[1-3]。据统计，天广直流输电系统仅在2006～2007年便发生了14次换相失败，均为逆变侧交流系统故障所导致[4]。因此，在交流侧发生故障时快速准确地检测换相失败并采取适当措施使直流输电系统尽快从故障中恢复，对整个电网的安全稳定运行至关重要。……