适用于MMC-MTDC的母线侧故障分析及保护策略

柔性直流输电系统中,直流故障的分析与判别是柔直系统中亟待解决的重要问题。为了更好地分析故障特征,推导出一种多端柔性直流输电网(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-MTDC)的母线侧简化电路故障计算方法,并分析了母线侧单极接地故障和极间短路故障的故障特征,在此基础上设计了一种适用于多端柔性直流输电网的故障判别方案和保护措施。该判别方案通过故障启动判据、故障区域判别和故障类型判别3个模块进行故障判定,采用了故障电压瞬时跌落值与系统电压之差及故障线路电流值作故障特征量,整套判别方案不受其他元件参数、故障位置等因素的影响,将Spearman相关性分析与传统电气故障区域判别相结合,准确判定系统区内外故障的同时,解决了故障区域判别中受线路各参数干扰导致误判的问题,仿真测试验证了本保护方案的可行性。

考虑直流控制的换流器交流侧故障及其保护动作行为分析

直流输电系统换流器交流侧故障时,换流器保护对交流侧故障的保护边界不明确,换流器保护与故障间的对应关系也不明确。为进一步明确换流器保护响应与交流侧故障间的关系,在考虑直流系统控制作用以及换流器工作状态切换的基础上,建立了基于回路叠加的换流器故障分析电路,对交流侧故障时换流器各保护的动态响应特性进行了分析。在此基础上,采用基于实际参数的EMTDC模型对交流侧故障下换流器保护的动作行为进行了分析。分析表明:换流器差动保护可反映换流器交流侧的接地故障;阀短路保护可以反映其所在桥互感器阀侧的相间故障;阀组差动保护仅能反映D桥交流侧单相对地故障;桥差保护则反映的是其所在桥以外的另一桥互感器阀侧的相间短路故障。

多端直流输电系统直流侧故障的控制保护策略

在多端直流输电系统中使用直流断路器有利于故障的快速切除,但目前直流断路器的制造工艺尚不成熟,难以在工程中推广应用。文中在直流输电系统直流侧采用常规交流断路器作为直流断路器的替代方案,提出了一种针对多端直流输电系统直流侧故障的控制保护策略。利用PSCAD/EMTDC软件建立了±800kV双极四端直流输电系统仿真模型,并进行了仿真。仿真结果表明,基于常规交流断路器的多端直流输电系统控制保护策略能够实现系统故障后的快速恢复,较好地满足功率输送要求,有效提高所连交流系统的稳定性。

一种整流器直流侧 R-C 保护回路的分析与计算

从整流机组的直流侧事故断路以及交流侧切断负荷电流两个方面，分析了双Ｙ带平衡电抗器的整流器设置直流侧Ｒ－Ｃ过电压保护回路的必要性．推导出了回路参数的计算公式，以供从事整流器设计人员参考．

整流器直流侧保护电路的分析与计算

分析了三相桥式整流器直流侧设置过电压保护电路的必要性，并推导了Ｒ－Ｃ参数的计算公式。

城市轨道交通牵引供电系统双向变流器直流侧短路保护方案

采用双向变流器进行城市轨道交通牵引供电时,传统PWM整流器无法满足提供27 kA、持续120 ms的短路电流的直流馈线保护要求。为此,文章提出了一种直流侧短路保护方法,其可在接触网侧短路工况下实现故障点的有效隔离,同时不影响双向变流器供电。文章构建了基于晶闸管旁路的双向变流器拓扑,设计了短路旁路参数和短路电流分布参数,提出了短路电流快速转移控制方案;并基于双向变流器建立牵引供电系统仿真模型,进行了系统仿真和试验验证。试验结果表明,系统可耐受27 kA短路电流且持续时间达146 ms;在直流侧短路时,系统可在53μs内快速将短路电流转移至晶闸管桥旁路,保护了IGBT功率器件安全,确保直流馈线断路器可靠断开。

双馈风电机组中Crowbar保护综述

电网要求风电机组具有一定的低电压穿越能力(LVRT),特别是双馈式风机(DFIG)在电网的广泛应用,研究DFIG的LVRT尤为重要。主要讲述了采用Crowbar保护电路提高DFIG的LVRT,包括转子侧Crowbar保护和直流侧Crowbar保护,并对Crowbar保护电阻大小的合理选择做了简要分析,以及对Crowbar电路投切时间的选择做了详细说明,在此基础上选择Crowbar保护可以大大提高风机的LVRT功能。

全桥型MMC-HVDC直流侧双极短路故障保护策略研究

随着柔性直流输电技术的快速发展,模块化多电平换流器在直流输电中也得到广泛应用。由于换流器内半桥子模块拓扑结构的缺点,在发生直流侧故障时,不能够产生负电平,所以无法在换流器直流侧输出极间零电压,极度阻碍直流输电的发展前景。研究全桥型模块化多电平换流器的拓扑结构,重点介绍全桥型MMC工作原理和特性,介绍基础的子模块电容电压平衡控制,研究全桥型MMC直流侧双极短路故障情况下的保护策略。最后,通过PSCAD/EMTDC软件仿真验证全桥子模块换流器能够有效阻断直流侧双极短路故障电流,实现故障电流的快速清除,验证保护策略的有效性。

双馈风力发电系统低电压穿越直流侧卸荷电路保护方案仿真

本文介绍了双馈风力发电机低电压穿越的概念和低压穿越保护方案,选择直流侧保护方案为研究对象进行仿真研究,仿真数据表明,小幅电压跌落时采用直流侧保护电路较大幅电压跌落时更为有效,能够在一定程度上提高双馈风力发电机的低电压穿越能力。

交直流混合有源配电系统保护方案研究

交直流混合有源配电系统的直流侧故障保护困难,现有的直流系统保护方法不能直接应用于交直流混合有源配电系统。分析交直流混合系统中配电网故障类型和各类故障的特点,针对混合配电网直流侧的故障特点,提出基于非单元保护的保护方案,并给出相应的保护判据与整定原则,该保护方案能在系统发生单极短路故障时,切除故障极,保证非故障极仍能单极运行;且能区分母线故障与馈线故障,有选择性地迅速检测和隔离故障,防止故障进一步延伸。PSCAD/EMTDC仿真分析表明:该保护方案能够快速地切除故障。

换流变压器阀侧单相接地故障保护动作分析

文章系统分析了超高压直流输电系统的换流变压器阀侧发生单相接地故障时的特点,并讨论了相应的换流变压器差动保护和换流器差动保护的动作行为,最后运用EMTDC对CIGRE直流输电标准测试系统的整流侧和逆变侧换流变压器阀侧单相接地故障进行了仿真分析,研究了交直流保护系统的配合及相关的解决措施,完善了超高压直流输电系统的故障分析和保护配置。

适用于直流融冰装置的基频保护

直流融冰装置换流阀发生丢脉冲故障时,换流阀直流侧电流中会含有基频分量,当基频分量大于电流定值时,基频保护(国内又称50 Hz保护)动作;同杆并架交流线路正常运行时会在融冰线路中感应出交流电流,可能引起50 Hz保护误动。通过理论分析与仿真计算,得出区分引起50 Hz保护动作的这2种原因的方法:当换流阀发生丢脉冲故障时,融冰装置直流侧电压、电流中的50 Hz分量同步地出现与消失;当融冰线路受到并架线路的感应影响时,融冰装置直流侧电压、电流中50 Hz的分量互斥地出现与消失。据此分别提出了基于感应特征的二定值50 Hz保护和基于故障特征法的50 Hz保护。新的保护方法可以防止并架线路感应引起的50 Hz保护误动,并且提高50 Hz保护的灵敏度。

直流电网中直流断路器失灵保护方案研究

针对基于模块化多电平换流器的柔性直流电网直流侧故障难以快速清除的问题,对基于MMC的柔性直流输电技术的基本原理和3种主流的直流侧故障隔离技术进行了研究。分析比较了3种高压直流断路器技术路线,选择混合式高压直流断路器作为清除柔性直流电网直流侧短路故障的方案,介绍了一种混合式高压直流断路器的基本结构和直流故障处理过程。参考交流电网断路器失灵保护策略,提出基于柔性直流电网的输电线路和母线上直流断路器失灵保护方案,并在PSCAD/EMTDC上搭建模型进行仿真验证。研究结果表明:所提出的断路器失灵保护方案在线路和母线上断路器未成功动作时使相邻断路器跳闸,实现故障的彻底隔离,并清除短路故障电流。

基于直流保护的直驱风电机组低电压穿越特性分析

研究了基于加装和未加装直流保护的直驱风电机组在电网故障状态下的低电压穿越运行特性。根据GB/T 19963—2011对风电机组低电压穿越能力的技术要求,结合直驱风电机组工作原理,构造了直驱风电机组在PSCAD/EMTDC环境下的系统控制模型。以电网三相对称短路故障为案例,对加装和未加装直流保护的直驱风电机组的低电压穿越特性进行了分析和比较。仿真结果不仅证明了所用系统模型是合理的,控制策略是有效可行的,而且还表明加装直流保护的直驱风电机组具备较为优越的低电压穿越特性。

MMC-HVDC直流极保护对启动过程故障的适应性研究

目前国内外对基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)直流极保护原理与保护定值的研究均针对系统正常运行方式,鲜有针对启动过程的适应性分析。对MMC-HVDC系统启动动态过程进行了理论描述,详细分析了启动过程发生直流双极短路与单极接地故障时的故障特性。针对MMC-HVDC系统典型直流极保护,研究了启动过程故障与正常运行阶段故障时保护特征量的差异以及典型保护对启动过程故障的适应性。基于MMC-HVDC的详细电磁暂态模型,仿真启动过程和正常运行阶段发生双极短路与单极接地故障,验证了启动过程故障特性分析及典型保护对启动过程适应性分析的正确性,并对保护整定计算提出了新的建议。

MMC-HVDC系统直流侧故障暂态特性分析

近年来,国内外对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的研究主要集中于系统建模仿真、控制系统设计等方面。对基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(modular multilevel converter based high voltagedirect current system,MMC-HVDC)直流线路故障的研究也仅是在简单的故障定性仿真分析上。为了比较精确地定量分析MMC-HVDC系统直流侧故障瞬间电气应力的暂态特性、短路故障状态下的等值电路模型,分析了系统直流侧故障的机理,给出了故障电压、电流的数学表达式。基于RT-LAB软件搭建了双端MMC-HVDC仿真模型,验证了故障暂态特性分析的结果,单极接地故障使得直流非故障极的对地电压与换流站交流侧的相电压增大;双极短路故障会引起换流站的桥臂产生严重的过电流现象;单极断线故障会导致整流站很大的直流电压变化率,引起严重直流过电压。针对上述问题,文章结合分析结果给出了相应的故障保护要求和策略。

高岭换流站换流变阀侧中性点偏移保护动作的分析研究

简要介绍了直流极保护中换流变阀侧中性点偏移保护的原理,分析了高岭换流站换流变阀侧中性点偏移保护动作的原因,指出其动作是正确的;在此基础上,根据一次设备的设计参数,对换流变阀侧中性点偏移保护的参数设定进行了修改,并对相应的换流变一次和二次设备进行了检测,未发现异常。最后指出,末屏电压在闭锁后波形出现畸变为电容电感耦合效应所致。

葛上直流输电系统的阀控及保护

一、系统简介 葛上直流输电系统的控制、保护系统,主要由站控系统[包括顺序控制及就地控制(P13系统)]及阀控系统(PHSC)、直流保护(PHSC)、交流保护等组成。本文只简单介绍阀控系统(VC)及直流保护系统(DC PROT)的基本结构和主要功能。 阀控、直流保护系统的功能是由可编程高速控制器(PHSC即Programable High Speed Control)来实现的。

德宝直流工程控制系统整流侧低电流闭锁判据的研究与应用

德宝直流系统低功率无通信状态下,当逆变站Z闭锁时整个直流系统会出现短时过电压。为防止系统过电压的出现,在直流控制系统中增加了整流侧低电流闭锁判据。对德宝直流系统低功率无通信状态下逆变站Z闭锁时的动作情况进行分析,并介绍了该功能在德宝直流工程中的应用情况,证明了该研究结果的正确性。

500kV联变分侧差动保护频繁启动原因分析

南方电网公司天生桥换流站500 kV联络变压器的(下简称"联变")主保护采用国电南京自动化公司的PST-1200主变压器保护装置。该保护装置中配置的分侧差动保护功能在500 kV联络变压器投入运行后出现频繁启动的现象,这对联络变压器的正常运行是一个潜在的隐患,同时大量的启动信号严重干扰了运行值班员的监盘。针对这一异常现象进行了较为全面地分析和试验,认为提高分侧差动保护动作电流整定值为0.15 A,可以解决500 kV联变投运后出现的频繁启动问题。按此方案改定值后,运行效果良好。