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高电压技术 2024年第5期50卷 2067-2077,I0019-I0022页

作者：鄢仁武俞智鹏方略斌福建理工大学电子电气与物理学院福州350118 智能电网仿真分析与综合控制福建省高校工程研究中心福州350118 国网福建省电力有限公司福州350013

柔性直流输电系统中,直流故障的分析与判别是柔直系统中亟待解决的重要问题。为了更好地分析故障特征,推导出一种多端柔性直流输电网(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-MTDC)的母线侧简化电路故障计算方法... 详细信息

柔性直流输电系统中,直流故障的分析与判别是柔直系统中亟待解决的重要问题。为了更好地分析故障特征,推导出一种多端柔性直流输电网(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-MTDC)的母线侧简化电路故障计算方法,并分析了母线侧单极接地故障和极间短路故障的故障特征,在此基础上设计了一种适用于多端柔性直流输电网的故障判别方案和保护措施。该判别方案通过故障启动判据、故障区域判别和故障类型判别3个模块进行故障判定,采用了故障电压瞬时跌落值与系统电压之差及故障线路电流值作故障特征量,整套判别方案不受其他元件参数、故障位置等因素的影响,将Spearman相关性分析与传统电气故障区域判别相结合,准确判定系统区内外故障的同时,解决了故障区域判别中受线路各参数干扰导致误判的问题,仿真测试验证了本保护方案的可行性。

关键词： MMC-HVDC 直流故障母线侧故障故障特征 Spearman相关性分析保护设计

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多端MMC-HVDC电网母线侧故障分析及保护方案

多端MMC-HVDC电网母线侧故障分析及保护方案

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作者：俞智鹏福建工程学院

学位级别：硕士

近年来,由于对可再生能源的需求不断增长以及模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)技术的高速发展,高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)已经越来越受到人们的关注。当前关注度最高的换流器拓扑为模块化多... 详细信息

近年来,由于对可再生能源的需求不断增长以及模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)技术的高速发展,高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)已经越来越受到人们的关注。当前关注度最高的换流器拓扑为模块化多电平换流器(MMC),它有着输出电压高、谐波含量低、开关频率低、损耗小的优点。以模块化多电平换流器为中转站的多端柔性直流输电网(Multi-terminal flexible DC transmission,MTDC)正快速发展。随着多端柔性直流输电技术在国内外实际工程中的应用不断增多,如何保障其安全、高效地运行也成了当前研究的热点问题。国内外研究者们对多端MMC-HVDC电网线路侧故障的研究已经做了大量的工作,但对母线侧故障的研究却少有进展。因此,本文围绕多端MMC-HVDC电网母线侧故障的故障机理展开研究,并提出一套相适应的保护方案。首先,概述本课题的研究背景及目前柔性直流输电故障分析和保护方案领域的研究现状,剖析当前该领域相关的研究主要有哪些进展。对MMC换流器及高压直流断路器的拓扑结构及主要原理进行说明,阐述多端MMC-HVDC电网的组合形式,并通过PSCAD/EMTDC仿真测试平台搭建一个四端MMC-HVDC电网仿真模型,通过测试验证该模型各参数均符合正常运行值。其次,就多端MMC-HVDC电网的母线侧故障进行研究,在已有的多端MMCHVDC电网的线路侧故障短路计算上进行创新,对四端MMC-HVDC电网建立数学模型,推导出母线侧故障的短路电流计算解析式,解决母线侧故障短路电流的计算问题。进而对四端MMC-HVDC电网母线侧极间短路故障及母线侧单极接地故障的故障机理进行分析,并通过仿真测试系统验证了分析的准确性。最后,根据四端MMC-HVDC电网的故障特征设计一套新型故障判别方案,该方案采用新的故障启动判据及故障区域定位方法,总共由三个模块组成,分别是故障启动模块、故障区域辨识模块和故障类型判别模块。分别对三个模块进行设计,采用线路电压在故障后的瞬时跌落特性设置故障启动判定,应用Spearman相关系数分析法,以线路电流相关性为判据设置故障区域辨识,利用线路正负电流差值作判据设置故障类型识别。通过仿真验证,证实整体判别方案不受故障电阻、平波电抗器等参数的影响,并满足速动性、可靠性。

关键词：多端MMC-HVDC 短路电流计算母线侧故障直流线路保护故障保护方案

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