PDF《并联型多端混合高压直流线路故障区域判别方法》

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a e p s - i n f o . c o m 并联型多端混合高压直流线路故障区域判别方法 李海锋1 ,张坤1 ,王钢1 ,黄爻1 ,李明2 ,郭铸2 ( 1. 华南理工大学电力学院,广东省广州市

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2. 直流输电技术国家重点实验室( 南方电网科学研究院有限责任公司) ,广东省广州市

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6 3 ) 摘要:对于并联型多端混合高压直流输电系统, 直流线路故障区域的判别对于最小限度地隔离故 障从而提高直流系统的可用度具有重要意义.为此, 针对并联型多端混合高压直流输电系统中换 流站并联接入这一特有结构, 分析了其对故障暂态行波的影响.研究表明, 并联接入的换流器对中 低频段的故障行波有大幅削减.因此, 利用小波变换对暂态电流进行分析, 提出了基于 T 区两侧 暂态电流能量差的故障方向判别原理, 进而利用各换流站故障方向信息确定故障区域.最后, 建立 了四端混合高压直流输电系统的 P S C A D / EMT D C仿真模型, 验证了所提方法的正确性和有效性. 关键词:多端混合直流;

故障区域判别;

T 区;

暂态电流能量 收稿日期:

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修回日期:

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2 7. 上网日期:

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1 0. 国家自然科学基金资助项目(

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7 2 ) .

0 引言 近年来, 直流输电技术在中国得到了迅速发展, 但仍面临一些技术难题亟待解决.其中, 多回直流 的集中馈入容易引发多回直流系统换相失败, 从而 对交直流混合电网的安全稳定性造成严重影响, 因 此引起了业界的广泛关注.而多端混合直流输电技 术则是解决上述问题的有效技术手段之一[

1 -

3 ] .多 端混合直流输电系统在送端采用传统的电网换相换 流器( L C C) 直流技术, 而在受端则采用柔性直流技 术, 避免了换相失败问题, 同时还可以向多个负荷中 心送电, 从而促进了送端能源的消纳.由于直流断 路器的工程应用尚不成熟以及并联接入技术相对简 单等原因, 多端混合直流输电的多受端采用具有故 障自清除能力的模块化多电平换流器( MMC) 并联 接入为主[ 1,

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6 ] , 如南方电网计划于2

0 2 0年投运的特 高压多端混合直流输电系统― ― ―乌东德送电广东广 西直流输电工程[ 7] . 直流架空线路是直流系统中故障概率最高的组 成部分, 因而直流线路保护显得尤为重要.实际上, 直流线路保护的配置与系统拓扑和其所采用的换流 原理有关.对于传统的基于 L C C 的两端直流输电 线路, 其线路保护已较为成熟[ 8] .当保护检测出线 路发生故障时, 可通过整流侧的紧急移相, 实现线路 弧道去游离和重启;

若为永久性故障, 则闭锁换流站 从而实现故障隔离. 对于基于 MMC 的直流电网, 其故障电流不可 控, 出于可靠性的要求, 在直流线路两端应当都配有 直流断路器, 线路故障时要求保护装置能够有选择 性地控制直流断路器快速动作、 切除故障线路以保 证系统剩余部分继续正常运行[

9 ] .为此, 一些基于 直流断路器的故障线路判别方法被提出, 如基于单 端量的保护原理[

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1 3] 、 纵联保护原理[

1 4 ] 等.但这些 保护均是利用了线路两端所具有的边界特性, 如限 流电抗器. 而对于并联型多端混合直流系统而言, 直流线 路故障时, 由于不管故障发生在哪一段线路, 其故障 处理的方式都相同, 即均是通过整流侧 L C C的紧急 移相, 同时逆变侧 MMC 换流器闭锁或者主动控制 故障电流, 从而实现线路能量的释放和去游离, 若为 瞬时性故障则线路重启即可恢复[