柔性直流输电线路继电保护研究

《柔性直流输电线路继电保护研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、上海电力2016年第4期柔性直流输电线路继电保护研究童开蒙(国网上海市电力公司检修公司，上海200063)摘要：摘要：柔性直流输电线路的故障电流具有上升速度快、峰值大的特点，对换流器和绝缘设备容易造成损坏，并且柔性直流系统无法通过调节触发角实现故障自清除，因此对柔性直流输电线路继电保护提出了更高的要求。通过介绍柔性直流输电系统的结构和控制特性，对其故障特征进行了分析，结合传统高压直流保护阐述了改进的柔性直流线路保护，并对此进行了总结与展望。关键词：柔性直流输电；控制特性；故障特征；柔性直流线路保护中图分类号：TM771文献标志码：A

2、0引言1柔性直流输电系统结构与控制特性20世纪90年代末期，基于可关断器件和脉1．1系统结构冲宽度调制技术的电压源换流器逐步运用于直和传统高压直流输电系统一样，柔性直流输流输电，成为近代以电压源型换流器件(Voltage电系统主要有换流站和直流输电线路组成。传统SourceConverter，VSC)的高压直流输电技术的VSC—HVDC输电技术多采用两电平或者三电平拓开端。这种基于VSC技术的高压直流输电技术扑结构的换流器(图1所示为两电平VSC)。由国际上命名为电压源换流器的高压直流输电于开关器件的耐压水平有限，因此换流器的每相(

3、VSC—HVDC)。2006年5月，我国正式将该技需要串联多个开关管，同时控制其通断来提高直术命名为“柔性直流输电”，其具有可以实现有流端电压、增大输出容量。这样不仅控制复杂而功功率及无功功率的独立调节等优点¨引。且换流器的输出谐波含量高、开关损耗大。20012010年，随着我国首个柔性直流输电工程——年德国慕尼黑联邦国防军大学科学家R．Marquart上海南汇风电场柔性直流示范工程的顺利投和A．1esnicer提出了模块化多电平(ModularMul—运，柔性直流输电被广泛应用于大规模可再生tilevelConverter，MMC

4、)拓扑结构的换流器(如图2能源远距离传输领域。所示)，使制造难度下降、运行损耗降低，在MMC但相比传统高压直流输电系统，柔性直流缺子模块数较多时输出波形质量十分逼近正弦波。乏低压限流功能和成熟的直流开关，对直流线路但MMC使用的开关器件较多，需要对子模块电保护提出了更高的要求。传统高压直流输电系统压进行均压控制，以及各相桥臂之间进行环流控在整流侧和逆变侧一般都配有低压限流控制，还制等，使技术难度转移到了控制方面。在直流线路两端装有平波电抗器和直流滤波器组以防止换流器产生的谐波电流进入直流线路，当发生瞬时故障时可通过调节触发角使整流器

5、工作鞯率一2Jl+D在逆变状态来消除故障电流。但目前已投运的柔lJlUk一性直流输电工程大多直流侧无平波电抗器，呈低2阻抗特性，当直流线路故障时，直流侧大电容迅速v'}一放电，故障电流在几毫秒内即可增大到峰值，极大的冲击电流极可能在短时间内造成严重损图l两电平VSC电路结构害，因此需要更快得保护技术来防范。本文针对VSC．HVDC一般采用在直流侧分裂电容引出柔性直流输电线路故障特征，结合传统高压直流中性点接地支路，而MMC．HVDC则一般采用交保护综合分析改进的柔．I生直流线路保护。流侧接地的方式，但VSC—HVDC和MMC．201

6、6年第4期上海电力25的要求。1巨一般来说，双端柔性直流系统的正常运行需要一端控制直流电压，另一端控制有功功率，而两巨“U端的无功调节相互独立，保持系统输送的功率及国直流电压稳定。在控制策略上，无论采用两电平还是MMC技术，其交流侧具有类似的等效数学：．‘模型，因此均可采用相同的站级控制策略。在众=-多的站级控制策略中，直接电流矢量控制策略以较高的电流响应速度和精确的电流控制效果而被巨“I广泛应用。当系统受到扰动或发生故障时，控制国子模块拓扑结构系统应立即利用其快速性进行调控或切换控制方巨式，抑制扰动或事故扩大，使直流系统尽可能不退

7、『出运行而发挥其技术优势，给交流系统提供有力图2单相MMC拓扑结构的支援。只有当系统发生较严重故障或永久故HVDC实际上均为单极对称系统。正常运行时接障，控制系统已达到控制范围极限，系统仍不能恢地点不会有工作电流流过，不需要设置专门的接复稳定时，保护才迅速动作，闭锁换流器触发脉地极，而当单条直流线路或换流器发生故障后，整冲，停运换流器，根据故障严重程度和不同区域，个系统将不能继续运行。为了提升柔性直流输电保护动作发出报警及跳开交流断路器指令，隔离系统的功率容量和电压等级，若干容量较小VSC故障设备，停运系统。或MMC基本换流器单元可

8、以串并联构成组合式2柔性直流输电线路故障特征换流器，再由组合式换流器构成与传统高压直流系统类似的双极对称系统。直流线路故障是柔性直流输电系统最严重的由于柔性直流输电系统切除直流侧故障时比故障之一，故障后IGBT迅速闭锁，直流线路的分较