【摘要】：針對多端直流系統(tǒng)的故障保護(hù)問題,首先分析了直流故障特性及多端直流系統(tǒng)保護(hù)難點(diǎn),總結(jié)了現(xiàn)有多端直流系統(tǒng)故障保護(hù)方法。然后,基于一種典型的多端直流系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以使用最少數(shù)量直流斷路器為目標(biāo),提出了多端直流系統(tǒng)區(qū)域保護(hù)劃分原則和分區(qū)保護(hù)策略。該方法將直流故障區(qū)域通過直流斷路器與非故障區(qū)域進(jìn)行隔離,從而使非故障區(qū)域可以繼續(xù)維持正常運(yùn)行,而故障區(qū)域則通過換流站交流側(cè)斷路器和直流側(cè)開關(guān)進(jìn)行保護(hù)和隔離。最后,通過MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)建模及仿真分析,驗(yàn)證了多端直流系統(tǒng)分區(qū)保護(hù)的有效性和經(jīng)濟(jì)性。
【圖文】：

呃攏嘀蛘呶錮硇運(yùn)鴰怠⒌縉鈌α�、道D呂匣犸突肪?壓力等［20］。當(dāng)發(fā)生直流故障時(shí)，由于直流電容放電導(dǎo)致電流顯著增加，交流側(cè)電流通過續(xù)流二極管饋入多端直流系統(tǒng)，從而可能造成電力電子器件的損壞［21］。對于多端直流系統(tǒng)而言，單個(gè)直流故障如果不能正確定位并及時(shí)切除，可能導(dǎo)致整個(gè)直流系統(tǒng)的崩潰，與其相連的所有換流站也都會(huì)因過電流保護(hù)動(dòng)作而切除(閉鎖)，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)停運(yùn)的時(shí)間更長。以最嚴(yán)重的直流極間短路故障為例，在1．1s時(shí)施加一個(gè)永久的直流極間短路故障，MMC在故障發(fā)生1ms后閉鎖。圖1給出了直流極間短路故障期間的半橋MMC的簡化等效電路，圖2給出了系統(tǒng)在整個(gè)故障過程中的響應(yīng)曲線。圖1直流極間短路故障期間半橋MMC的簡化等效電路Fig．1Simplifiedequivalentcircuitsofhalf-bridgeMMCduringDCpole-to-polefault圖2半橋MMC在直流極間短路故障下的響應(yīng)曲線Fig．2Ｒesponsecurvesfromahalf-bridgeMMCduringDCpole-to-polefault圖2(a)為直流母線電壓的故障響應(yīng)曲線，可以看出，直流極間故障發(fā)生后，直流母線電壓迅速崩潰。圖2(b)為直流母線電流的故障響應(yīng)曲線，可以看出，換流器直流電流迅速增大，其變化速率與換流變壓器漏感和橋臂電抗有關(guān)。圖2(c)和(d)分別為換流器上、下橋臂電流的故障響應(yīng)曲線，換流器橋臂電流都是負(fù)的，這證實(shí)了在直流故障期間交流側(cè)向直流側(cè)的饋流流經(jīng)反并聯(lián)二極管。圖2(e)為交流側(cè)電流的故障響應(yīng)曲線，可以看出，在故障期間交流網(wǎng)會(huì)饋入很大的交流電流，故障電流幅值取決于交流系統(tǒng)短路阻抗以及橋臂等效電抗值大校1．2現(xiàn)有直流故障保護(hù)方法通過文獻(xiàn)調(diào)研，目前直流側(cè)故障主要有以下3種保護(hù)方法。1)交流斷路器法目前，利用交流斷路器切斷故障電流是已投運(yùn)的VSC

線路兩端的直流斷路器將斷開，從而切除該故障直流線路。但是這種保護(hù)方法會(huì)帶來以下問題。1)所需要的直流斷路器數(shù)量多，保護(hù)成本高，損耗大。2)由于多端直流系統(tǒng)中的故障電流上升速度快，一旦多端直流系統(tǒng)發(fā)生故障后，直流斷路器可能難以正確識(shí)別故障區(qū)和非故障區(qū)，并正確斷開故障直流線路，因而難以滿足多端直流系統(tǒng)保護(hù)的選擇性及可靠性要求。考慮上述問題，本文提出對多端直流系統(tǒng)實(shí)行分區(qū)保護(hù)策略，以實(shí)現(xiàn)既可以減少直流斷路器的使用數(shù)量，又能確保多端直流系統(tǒng)的故障切除及非故障區(qū)域的正常運(yùn)行的目標(biāo)。圖3為多端直流系統(tǒng)分區(qū)保護(hù)策略的示意圖，其中，各直流區(qū)域通過直流線路相連，且直流線路上安裝直流斷路器。直流區(qū)域可以是不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如單個(gè)直流換流站、兩端直流系統(tǒng)、星形或環(huán)形多端直流系統(tǒng)。圖3多端直流系統(tǒng)分區(qū)保護(hù)策略示意圖Fig．3Schematicdiagramofpartition-basedprotectionstrategyformulti-terminalDCsystem對于分區(qū)保護(hù)策略而言，其正確使用的前提是劃分適當(dāng)?shù)闹绷鲄^(qū)域，劃分應(yīng)遵循如下兩個(gè)原則。1)直流區(qū)域的總功率不超過預(yù)設(shè)上限值，即保證當(dāng)任一直流區(qū)域(圖3中直流區(qū)域1，2，，3中的一個(gè))因區(qū)內(nèi)直流故障被隔離后，所損失的傳輸功率107吳婧，等多端直流系統(tǒng)分區(qū)協(xié)調(diào)保護(hù)策略
【作者單位】： 清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系;新能源與儲(chǔ)能運(yùn)行控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國電力科學(xué)研究院);斯克萊德大學(xué)電子與電氣工程學(xué)院;
【分類號(hào)】：TM721.1

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2533654