VSC-HVDC故障分析與保護策略的研究.pdf

1、隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)和新能源技術(shù)的發(fā)展,柔性直流輸電(VSC-HVDC)以電壓源換流器和脈寬調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)的直流輸電技術(shù),在電網(wǎng)中逐漸應(yīng)用起來。由于換流器本身具有的自關(guān)斷能力,使其在向無源網(wǎng)絡(luò)供電,新能源并網(wǎng)等方面具有很大的發(fā)展優(yōu)勢和潛力,它還能實現(xiàn)潮流反轉(zhuǎn),有功功率和無功功率的獨立控制,多端直流輸電等。VSC-HVDC系統(tǒng)多運行在高電壓、大電流、強干擾的環(huán)境下,當(dāng)出現(xiàn)不正常運行或故障時,不可避免地會對VSC-HVDC系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。為

2、此,本文結(jié)合理論分析與仿真實踐,對VSC-HVDC的系統(tǒng)故障以及保護策略等方面進行了分析研究。
　　本文在VSC-HVDC系統(tǒng)物理模型的基礎(chǔ)上,分別詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的各主要設(shè)備,并通過分析VSC系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運行條件下與交流網(wǎng)絡(luò)之間功率傳遞的關(guān)系,推導(dǎo)出了VSC-HVDC系統(tǒng)實現(xiàn)有功功率和無功功率進行獨立控制的運行機理。根據(jù)VSC-HVDC系統(tǒng)當(dāng)中被控制量與控制量間的約束關(guān)系,研究了滿足VSC-HVDC系統(tǒng)運行要求的控制策略,即送電端采

3、用定有功功率和定無功功率的控制策略,受電端采用定直流電壓和定交流電壓控制策略。利用PSCAD/EMTDC電磁暫態(tài)仿真軟件建立了VSC-HVDC有源網(wǎng)絡(luò)一次系統(tǒng)模型。通過所建立的仿真模型,驗證了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工況時控制策略滿足運行要求,控制效果良好。由于VSC-HVDC系統(tǒng)是一個多輸入、多輸出系統(tǒng),元器件較多,不同元器件故障對系統(tǒng)運行的各個參數(shù)產(chǎn)生的影響也會不同。因此,在VSC-HVDC系統(tǒng)只有控制策略而沒有保護策略的情況下,對其交流側(cè)、直流側(cè)

4、和VSC內(nèi)部等主回路發(fā)生常見較嚴(yán)重故障的故障運行特性進行了仿真分析。仿真分析結(jié)果表明在不同位置發(fā)生故障后的故障特征不同,且隨著故障的加重,故障特征也更加明顯。在對VSC-HVDC系統(tǒng)常見故障點出現(xiàn)的過電壓、過電流等故障特性研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)的實際運行經(jīng)驗,根據(jù)系統(tǒng)中元器件的位置不同分區(qū),詳細(xì)研究了保護策略,主要研究了換流變壓器保護、交流濾波器保護、換流器交流母線保護、換流器保護、直流電容保護以及直流線路保護,并驗證了閥短