混合多饋入HVDC換相失敗時控制與保護策略的研究.pdf

1、傳統(tǒng)線路換相高壓直流（LCC-HVDC）以其技術上和經(jīng)濟上的獨特優(yōu)勢，目前在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的商業(yè)投運。由于地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和能源分布的不均衡，在某些地區(qū)負荷中心已經(jīng)出現(xiàn)了多條直流輸電線路落點于同一受端交流系統(tǒng)。而大功率全控電力電子器件的發(fā)展和風能、太陽能等可再生能源的規(guī)模化開發(fā)利用，使得電壓源換流器高壓直流（VSC-HVDC）得到了青睞。繼兩電平、三電平電壓源換流器拓撲結構之后出現(xiàn)的模塊化多電平換流器（MMC）技術，VSC-HVDC作

2、為新一代直流輸電技術，在世界范圍內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛發(fā)展和應用。因此，未來的電網(wǎng)中，將會出現(xiàn)含有VSC-HVDC和LCC-HVDC共同構建的混合多饋入直流（MIDC）輸電系統(tǒng)的格局，給未來電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)MIDC輸電系統(tǒng)中，受端交流系統(tǒng)的相對強度會影響換流站母線電壓之間的相互作用，逆變站的換相失敗可能造成一個直流子系統(tǒng)的事故“蔓延”到其它直流子系統(tǒng)。為了充分發(fā)揮LCC-HVDC輸電系統(tǒng)和VSC-HVDC輸電系統(tǒng)

3、各自的優(yōu)勢，需要對這類新型混合MIDC輸電系統(tǒng)進行全面深入的研究。
　　1)LCC-HVDC和VSC-HVDC輸電原理及控制策略
　　對LCC-HVDC和VSC-HVDC輸電系統(tǒng)各自交直流輸電原理、基本結構和控制策略進行了詳細研究。針對各自輸電的技術特點，將 VSC-HVDC“植入”現(xiàn)有的LCC-HVDC輸電系統(tǒng)，改善交流母線電壓特性，減少LCC-HVDC換相失敗，提高整個輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　2)混合MIDC輸電系

4、統(tǒng)強度計算及其運行特性仿真分析
　　換相失敗與受端系統(tǒng)強度有一定的關聯(lián)性。建立了混合MIDC輸電系統(tǒng)模型（受端交流系統(tǒng)考慮負荷特性），與帶有同樣負荷的LCC-HVDC進行了對比分析。從有效短路比（ESCR）、換相失敗免疫性指標（CFII）和故障后恢復特性等多個指標出發(fā)，對各自LCC-HVDC輸電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行特性進行了理論推導和仿真對比分析。結果表明，VSC-HVDC的饋入，可以增強受端交流系統(tǒng)的ESCR，增大CFII，減少

5、換相失敗幾率，且故障后恢復更平穩(wěn)快速。
　　3）混合MIDC饋入下的工頻變化量阻抗方向保護動作特性分析
　　在傳統(tǒng)交直流受端交流電網(wǎng)故障時直流系統(tǒng)等值工頻變化量阻抗模型分析的基礎上，對混合MIDC系統(tǒng)中LCC-HVDC饋入交流電網(wǎng)線路發(fā)生故障情況時，混合MIDC系統(tǒng)等值工頻變化量阻抗特性進行了定性和定量分析，揭示了VSC-HVDC饋入對其影響的機理?；赑SCAD/EMTDC仿真，全面系統(tǒng)地對比驗證了單饋入LCC-HVDC系

6、統(tǒng)與混合 MIDC系統(tǒng)（都未考慮受端系統(tǒng)負荷特性）理論分析的準確性和有效性。
　　4）混合MIDC饋入下的工頻變化量分相綜合阻抗方向保護新原理
　　在分析研究受端交流電網(wǎng)故障及其誘發(fā)的直流系統(tǒng)暫態(tài)過程中直流系統(tǒng)等值工頻變化量阻抗暫態(tài)特性的基礎上，對混合MIDC饋入下的受端交流電網(wǎng)輸電線路工頻變化量方向縱聯(lián)保護的動作特性進行了詳細的理論分析與改進，提出了分相綜合阻抗方向保護判據(jù)?；赑SCAD/EMTDC仿真，對理論分析的正確