【正常工况下特高压直流输电典型故障工况下控制保护策略研究4500字】

1略研究 11.1直流线路故障下控制保护策略 11.1.1直流线路不间断运行控制保护策略 11.1.2正极接地故障与故障清除分析 21.2交流系统故障下控制保护策略 81.2.1交流系统不间断运行控制保护策略 81.2.2不同故障类型与故障清除分析 (1)使用交流断路器。这种措施可以将直流故障点与交流系统进行隔离，从而(2)使用直流断路器。其故障清除原理是发生了故障后直流断路器跳开，可以相对灵活，也无需对系统进行重启。该措施的关键在于若故障发生位置距离换流站较近，那么故障电流会急剧上升，这时需要闭锁换流器，型MMC可以完成直流故障自清除。图1.1为全桥模块拓补图：2发生直流故障后，T1-T4的驱动信号闭锁，故障电流为电容块总电压会迅速升高到直流母线电压，短路电流迅速被清除。全桥型MMC利用自身无需机械开关操作，因此可以实现快速重启。但是全桥型MMC造价较高，于是考虑采用混合型MMC,在2.1.2小节中介绍了其拓扑结构，桥臂由全桥子模块和半桥子模功率模块占比越高，直流故障清除能力越好，降压运行80%,半桥占比20%,若系统发生了直流故障，在直流控制环的控制下，混合型MMC的输出电压将随着线路电压的变化而变化，将直流侧的输入电流控制到0左右，满足发生的短时间内，短路电流开始下降，此时换流器均处利用仿真模型，模拟正极接地故障，设置故障点位置为距离送端侧500km处，故障时间维持200ms,故障时刻设置为16s,仿真步长为1ms,得到如下仿真结果，如((b)受端2侧直流电压0.0(c)受端1侧直流电压图1.2正极接地故障下的各端□电压4图1.2分别展示了送端侧、受端2侧和受端1侧的电压，正常运行时，正负极出后又有小幅跌落，再过1s之后逐渐达到稳定，电压恢复正常运行状态。(b)受端2侧直流电流0.0(c)受端1侧直流电流图1.3正极接地故障下的各点电流行时受端2侧和受端1侧电流分别为3kA和2kA,第16s发生故障时，电流大幅下跌700400(a)受端1侧阀组网侧电压0.6k0.0(b)受端1侧阀组阀侧电压2.0k-1.0k-(c)受端1侧阀组网侧电流(d)受端1侧阀组阀侧电流图1.4正极接地故障下的受端1侧阀组外部电气量图1.4展示了正极接地故障下的受端1侧正极高端阀组外部电气量，分别是网侧电压、阀侧电压、网侧电流、阀侧电流。16s时刻发生故障，可以看出网侧交(a)受端2侧阀组上桥臂电流(b)受端2侧阀组下桥臂电流图1.5正极接地故障下的受端2侧正极高端阀组内部电气量图1.5展示了正极接地故障下的受端2侧正极高端阀组内部电气量，分别为上、8器也可以实现短路电流的迅速降低，过电压和过电流会发生波动但在安全范围之内。1.2交流系统故障下控制保护策略统故障，在MMC换流站，MMC换流器可以为系统提供无功支持，可以在一定程度上减轻故障的危害。但是，MMC换流升高，会导致MMC的损坏以及阀组的稳定运行，因此针对交流系统故障，要采取相应的控制保护措施来限制短路电流的大小。一般来说，电力系统中常见故障为短路故障，在短路故障中90%为不对称短路故障。而在不对称短路故障里，又有90%的为单相接地故障。因此研究单相接地故障的控制保护策会产生大量负序电流，负序电流对系统的影响占主要因素，这会急闭锁，从而破坏系统的安全稳定运行。因此，如何抑称故障控制保护策略的重点，这就要求控制系统能够独立控制正序分量和负序分量。一般来说，换流器控制环节包括功率外环控制和电流内环控制。在3.3.1小节，介绍了各端稳态控制中功率外环控制原理。对于电流内环控制，采用dq分解法，在d轴和q轴中描述系统各交流量，使得交流侧d轴和q轴电流能够根据输出的电流和功9诘、诘一一正序有功和无功电流的实际值P正序提取正序图1.6正序电流解耦控制NNLger负序提取图1.7负序电流解耦控制故障点会将交流侧电源与换流站隔离开来，使得有功功负序解耦控制法时，在有功功率控制环节的稳定性会下降，此时d轴正序电流分量会坏，q轴正序电流分量也会持续升高，一段时间后也会达到上限值，最终d轴和q轴根据系统模型进行仿真分析，初始状态下系统在稳态满功率状况运行，给受端2侧设置单相接地故障，故障发生在第15s,故障持续时间设置为100ms,仿真步长为14.6014.7014.8014.9015.0015.1015.2015.14.6014.7014.8014.9015.0015.1015.2015.3015.(a)受端2侧直流电流图1.7直流电压和直流电流波形会产生抖动，但约400ms故障清除后即可保持稳定。图1.8为受端1侧正极高端阀组电气量：400(a)受端1侧阀组网侧电压0.95k-0.70k4.4.0k┐(c)受端1侧阀组阀侧电流图1.8受端1侧正极高端阀组电气量(b)受端1侧阀组阀侧电压使直流电压和电流产生二倍频波动，但波动幅度不大。根据1.2.1小节可知，采用正以受端2侧发生三相接地故障为例，在受端2侧设置三相接地短路故障，故障发生时刻设置在第15s,故障持续时间设置为100ms,可以得到如图1.9所示电压电流波1.0k-(a)受端2侧直流电压(c)受端2侧有功功率400(d)受端2侧无功功率图1.9受端2侧直流电压和直流电流波形由于发生三相接地故障，受端1已经无法把送端输送的直流功率全部传输出去，图1.10为受端2侧正极低端阀组电气量：400(a)受端2侧阀组网侧电压(b)受端2侧阀组阀侧电压1.5k0.5k0.014.601