基于暂态能量流的MMC-HVDC系统故障建模及仿真分析

作     者：严俊 陈力绪 许建中 赵成勇 贾秀芳 YAN Jun;CHEN Lixu;XU Jianzhong;ZHAO Chengyong;JIA Xiufang

作者机构：华北电力大学电气与电子工程学院北京102206 

出 版 物：《华北电力大学学报（自然科学版）》 (Journal of North China Electric Power University：Natural Science Edition)

年 卷 期：2022年第49卷第3期

页      面：20-33页

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2018YFB0904600) 

主　　题：MMC-HVDC输电系统 直流短路故障 暂态能量流 暂态等效模型 能量抑制策略 

摘      要：为分析由模块化多电平换流器(modular multilevel converters, MMC)构成的高压直流(high voltage direct current, HVDC)输电系统中的直流短路故障特性,可通过关注系统中暂态能量流(transient energy flow, TEF)的分布对MMC-HVDC系统进行暂态建模与仿真分析。对于单端MMC,可基于暂态能量守恒将半桥子模块(half bridge sub-modular, HBSM)电容等效为时变电容,建立将半桥子模块动态切换与交流汇入两个因素共同考虑在内的MMC暂态模型,分别列写并求解闭锁前后的状态方程,得到精确的MMC内部故障特征与TEF分布情况。对于复杂直流电网(HVDC grid),提出一种基于电磁暂态仿真结果的TEF分析方法,不仅可根据各部分TEF特征揭示直流故障演化规律,还可通过递推计算实现对故障电流的定量分析。最后,根据TEF流动规律提出一种考虑HBSM电容电压波动范围的暂态能量抑制策略,可有效降低故障电流并为后续故障保护争取更多时间。依据PSCAD中的仿真结果对暂态模型与能量抑制策略的正确性进行验证,同时将所提TEF分析方法应用在搭建的四端直流电网中,获取其故障传播特性。