模塊化多電平柔性直流輸電線路故障快速檢測(cè)方法研究.pdf

1、近年來，模塊化多電平柔性直流輸電技術(shù)(MMC-HVDC)得到廣泛重視，隨之而來的直流線路保護(hù)問題也愈加突出。與傳統(tǒng)直流輸電相比，MMC-HVDC系統(tǒng)故障電流上升快、峰值大、故障暫態(tài)過程復(fù)雜，需要保護(hù)系統(tǒng)快速準(zhǔn)確檢測(cè)故障，為快速切除故障創(chuàng)造條件，因此柔性直流線路快速故障檢測(cè)方法的研究對(duì)保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有至關(guān)重要的意義。論文從不同故障類型的暫態(tài)特征出發(fā)，研究模塊化多電平柔性直流線路快速故障檢測(cè)方法，所做主要研究工作和創(chuàng)新成果如下:

2、r>　　(1)針對(duì)雙端MMC-HVDC直流線路單極接地故障，揭示了故障信號(hào)和干擾信號(hào)的頻帶特征差異，提出了基于小波時(shí)間熵的雙端MMC-HVDC單極接地故障檢測(cè)方法，解決了基于電壓、電流變化率的檢測(cè)方法易受噪聲等于擾信號(hào)影響的問題;而對(duì)于多端MMC-HVDC的單極接地故障，還要求進(jìn)一步識(shí)別出故障線路，對(duì)此，論證了線路兩端暫態(tài)差流可以用來區(qū)分故障和非故障線路，進(jìn)一步為減小暫態(tài)過程對(duì)識(shí)別結(jié)果的影響，提出了基于暫態(tài)差流短時(shí)能量的多端MMC-HV

3、DC單極接地故障線路識(shí)別方法，可以在單極接地故障電流小、暫態(tài)過程復(fù)雜的情況下可靠識(shí)別故障線路，解決了單極接地時(shí)難以依靠電壓、電流變化率區(qū)分故障線路的問題。
　　(2)針對(duì)MMC-HVDC線路單極接地后故障距離的檢測(cè)，提出了一種基于主動(dòng)式脈沖的MMC-HVDC單極接地故障測(cè)距方法。結(jié)合模塊化多電平柔性直流子模塊控制特性，提出了基于子模塊控制的主動(dòng)式脈沖產(chǎn)生原理，進(jìn)而通過檢測(cè)脈沖發(fā)出時(shí)間和反射脈沖到達(dá)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)間，提出了適用于MMC-

4、HVDC的主動(dòng)式脈沖測(cè)距方法;進(jìn)一步采用二分遞推奇異值分解(SVD)進(jìn)行行波到達(dá)時(shí)刻的檢測(cè)，信號(hào)各分解層上對(duì)脈沖到達(dá)時(shí)間的檢測(cè)結(jié)果不發(fā)生偏移，可實(shí)現(xiàn)波頭到達(dá)時(shí)刻的精確測(cè)量。提出的測(cè)距方法不需要額外增加設(shè)備，不受過渡電阻影響，可多次進(jìn)行測(cè)量，提高了故障檢測(cè)的準(zhǔn)確度和可靠性，解決了被動(dòng)式行波測(cè)距無法多次測(cè)量和易受過渡電阻影響的問題。
　　(3)針對(duì)MMC-HVDC線路雙極故障，提出了基于時(shí)間特性的多端MMC-HVDC雙極故障快速檢測(cè)方

5、法。通過分析多端MMC-HVDC雙極故障時(shí)的行波特性及其在換流器引起的電壓波動(dòng)特性，利用故障與非故障線路在第一次電壓行波上的特征差異提出了基于時(shí)間特性的雙極故障快速檢測(cè)方法。提出的時(shí)間比值方法不受過渡電阻的影響，受高頻干擾信號(hào)的影響也較小，可以在1ms內(nèi)快速識(shí)別雙極故障，有利于直流斷路器快速切斷處于上升階段的故障電流，減小多端柔性直流系統(tǒng)停運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)，解決了基于電壓、電流變化率的故障檢測(cè)方法易受過渡電阻和干擾信號(hào)影響而誤判的問題。

6、　　(4)針對(duì)MMC-HVDC線路雙極故障性質(zhì)的檢測(cè)，提出了一種基于強(qiáng)局部加權(quán)回歸的雙極永久性故障快速識(shí)別方法。通過分析永久性故障、瞬時(shí)性故障和保護(hù)誤動(dòng)等不同場(chǎng)景下斷路器動(dòng)作后的電氣量特征，提出利用正負(fù)極電壓之差是否快速衰減為零來識(shí)別雙極永久性故障;進(jìn)一步提出采用強(qiáng)局部加權(quán)回歸方法濾除電壓信號(hào)中的高頻分量，實(shí)現(xiàn)暫態(tài)過程中雙極永久性故障的快速識(shí)別。提出的強(qiáng)局部加權(quán)回歸方法能快速識(shí)別雙極故障性質(zhì)，在瞬時(shí)性故障或保護(hù)誤動(dòng)后快速閉合斷路器，MM