模塊化多電平柔性直流輸電線路故障快速檢測方法研究.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，需要保護系統(tǒng)快速準(zhǔn)確檢測故障，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方法的研究對保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行具有至關(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方法，所做主要研究工作和創(chuàng)新成果如下:

2、r>　　(1)針對雙端MMC-HVDC直流線路單極接地故障，揭示了故障信號和干擾信號的頻帶特征差異，提出了基于小波時間熵的雙端MMC-HVDC單極接地故障檢測方法，解決了基于電壓、電流變化率的檢測方法易受噪聲等于擾信號影響的問題;而對于多端MMC-HVDC的單極接地故障，還要求進一步識別出故障線路，對此，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，進一步為減小暫態(tài)過程對識別結(jié)果的影響，提出了基于暫態(tài)差流短時能量的多端MMC-HV

3、DC單極接地故障線路識別方法，可以在單極接地故障電流小、暫態(tài)過程復(fù)雜的情況下可靠識別故障線路，解決了單極接地時難以依靠電壓、電流變化率區(qū)分故障線路的問題。
　　(2)針對MMC-HVDC線路單極接地后故障距離的檢測，提出了一種基于主動式脈沖的MMC-HVDC單極接地故障測距方法。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式脈沖產(chǎn)生原理，進而通過檢測脈沖發(fā)出時間和反射脈沖到達監(jiān)測點的時間，提出了適用于MMC-

4、HVDC的主動式脈沖測距方法;進一步采用二分遞推奇異值分解(SVD)進行行波到達時刻的檢測，信號各分解層上對脈沖到達時間的檢測結(jié)果不發(fā)生偏移，可實現(xiàn)波頭到達時刻的精確測量。提出的測距方法不需要額外增加設(shè)備，不受過渡電阻影響，可多次進行測量，提高了故障檢測的準(zhǔn)確度和可靠性，解決了被動式行波測距無法多次測量和易受過渡電阻影響的問題。
　　(3)針對MMC-HVDC線路雙極故障，提出了基于時間特性的多端MMC-HVDC雙極故障快速檢測方

5、法。通過分析多端MMC-HVDC雙極故障時的行波特性及其在換流器引起的電壓波動特性，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間特性的雙極故障快速檢測方法。提出的時間比值方法不受過渡電阻的影響，受高頻干擾信號的影響也較小，可以在1ms內(nèi)快速識別雙極故障，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)停運的風(fēng)險，解決了基于電壓、電流變化率的故障檢測方法易受過渡電阻和干擾信號影響而誤判的問題。

6、　　(4)針對MMC-HVDC線路雙極故障性質(zhì)的檢測，提出了一種基于強局部加權(quán)回歸的雙極永久性故障快速識別方法。通過分析永久性故障、瞬時性故障和保護誤動等不同場景下斷路器動作后的電氣量特征，提出利用正負(fù)極電壓之差是否快速衰減為零來識別雙極永久性故障;進一步提出采用強局部加權(quán)回歸方法濾除電壓信號中的高頻分量，實現(xiàn)暫態(tài)過程中雙極永久性故障的快速識別。提出的強局部加權(quán)回歸方法能快速識別雙極故障性質(zhì)，在瞬時性故障或保護誤動后快速閉合斷路器，MM