基于模块化多电平的柔性直流系统故障稳态特性分析.pdf

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1、第44卷第21期电力系统保护与控制Vbl_44NO．212016年11月1日PowerSystemProtectionandControlNOV．1．2O16D0I：10．7667／PSPC201666基于模块化多电平的柔性直流系统故障稳态特性分析李斌，李晔，何佳伟，王兴国(1．智能电网教育部重点实验室(天津大学)，天津300072；2．中国电力科学研究院，北京100192)摘要：直流故障稳态特性对直流电网设计、保护配置以及一次设备选型等具有重要意义。针对模块化多电平的柔性直流系统，考虑了桥臂电抗对两极短路故障不控整流稳态运行期问换相重叠的影响，分析了可能出现的

2、换相重叠角范围及各自对应的故障场景。针对不同的换相重叠角范围，分析了相应的桥臂导通工作情况，并据此推导出直流故障后稳态阶段直流电流、电压、桥臂电流、交流电流的精确计算公式。最后，在PSCAD／EMTDC仿真平台上搭建了基于模块化多电平的柔性直流输电系统模型，通过不同故障距离的仿真算例验证不同换相重叠角范围下理论计算的准确性。关键词：柔性直流系统；模块化多电平；两极短路；不控整流；换相重叠StablefaultcharacteristicanalysisoftheDCsystembasedonmodularmultilevelconverterLIBin，LIYe

3、，HEJiawei，WANGXingguo。(1．KeyLaboratoryofSmartGridofMinistryofEducation(TianjinUniversity)，Ti删in300072，China；2．ChinaElectricPowerResearchInstitute，Beijing100192，China)Abstract：ThestablecharacteristicsoftheDCfaultaresignificantforthedesignandprogrammingoftheDCsystem，theconfigurationoft

4、heprotectionsystem，aswellastheselectionoftheprimaryequipments．AsforflexibleDCsystembasedonmodularmultilevelconverter(MMC)，theinfluenceofthear／nreactorsonthecommutationoverlapduringtheuncontrolledrectificationstageoftheDCfaultisaddressed．Thispaperanalysesthepossiblecommutationoverlapp

5、inganglerangesandthecorrespondingfaultconditions．Fordiferentcommutationoverlappingangleranges．theannconductingworkingcondAionsarediscussed，andthenthecalculationmethodsoftheDCcurrent，DCvoltage，alTflcurentandACcurrentduringthestablestateoftheDCfaultareproposed．FinalIy，theMMC-HVDCsystem

6、modelisbuiltonthePSCAD／EMTDCplatform．Simulationtestswithdiferentfaultdi~ancesarecarriedouttoverifytheaccuracyofthetheoreticalcalculation．Keywords：flexibleDCsystem；modularmultilevelconverter(MMC)；pole-to-polefault；uncontrolledrectificationstage；commutationoverlap两极短路是危害最为严重的故障类型，针对其故O

7、引言障特征，相关文献已经进行了卓有成效的理论研直流系统由于在新能源消纳、直流负荷接入、提究【o。以换流站闭锁为依据，可以将两极短路故高供电可靠性等方面优势突出而具有广阔的应用前障过程划分为换流站闭锁前阶段、换流站闭锁后初景【lJ。尤其是基于模块化多电平换流器(Modular始阶段以及不控整流稳态运行阶段。multi．1evelconverter。MMC)的直流系统，因为能够换流站闭锁以前故障电流主要由子模块电容有效克服传统直流输电换相失败、无功需求大pJ，以放电和交流侧电源馈流组成，其中前者占主导部分，及两电平VSC型直流系统适用电压等级低、电能质因此可以等效成

8、RLC二阶放电回路J。该