交流系统短路故障下MMC对短路电流的影响及抑制策略
发布时间：2021-09-09 13:35
基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统（MMC-HVDC）接入交流系统可能会对交流断路器清除短路故障造成影响。基于MMC的拓扑结构和控制策略,分析了交流系统短路故障下MMC对交流断路器的影响。然后,研究了交流系统发生对称短路故障时,MMC的运行工况对短路电流的影响,发现MMC对短路电流的贡献主要来源于MMC向交流系统注入的无功功率。接着,研究了交流系统发生非对称短路故障时,MMC在不同运行工况下贡献的三序短路电流的计算方法,得出MMC阀侧零序和负序电流为0,阀侧正序电流是三相对称的且大小由运行工况决定的结论。最后,提出了交流系统对称短路和非对称短路故障下抑制MMC贡献的短路电流的控制方法,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所得结论的正确性以及控制方法的有效性。
【文章来源】：电力自动化设备. 2020,40(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
MMC对交流断路器影响场景Fig.1ScenariosofimpactofMMCon
缌鞯姆?翟龃螅?嗔抗叵低既缤?2（c）所示。由上述分析可知，受端MMC对短路电流的贡献主要来源于受端MMC向交流系统注入的无功功率，与MMC控制方式无直接关联。若在控制系统中，设定故障期间受端MMC注入交流系统的无功功率为0，则可以大幅减小短路故障下MMC向交流系统提供的短路电流。3.2MMC交流母线非对称短路故障下短路电流分析当PCC处发生单相（a相）短路故障后，系统处于非对称状态，MMC交流母线电压不再平衡，存在负序分量和零序分量。因此，采用对称分量法来分图2受端MMC不同工况下各电流相量Fig.2Currentphasorsatdifferentworkingconditionsofreceiving-endMMC
三相金属性接地短路故障时，受端MMC的运行工况对短路电流的影响进行仿真验证。（1）受端MMC仅发出有功功率，即受端MMC分别采用：①定有功功率（指令值为0.625p.u.）和定无功功率（指令值为0）控制；②定直流电压（指令值为1p.u.）和定无功功率（指令值为0）控制。t=1s时，在受端PCC处施加持续0.2s的三相短路故障，短路电流波形（以a相为例）如图5所示，MMC输出功率、交流母线电压、PLL输出相角和频率波形见附录E中的图E1和图E2。图3附加控制器的逻辑框图Fig.3Logicblockdiagramofadditionalcontroller图4测试系统结构图Fig.4Structureoftestsystem图5受端MMC仅发出有功功率时的短路电流Fig.5Shortcircuitcurrentswhenreceiving-endMMConlyemitsactivepower
【参考文献】：
期刊论文
[1]换相失败下柔性直流与传统直流互联输电系统的暂态无功协调控制策略[J]. 曾雪洋,刘天琪,王顺亮,喻悦箫,江琴,陈相. 电力自动化设备. 2019(12)
[2]柔性直流和常规直流并联系统功率调制策略[J]. 朱益华,郭琦,李成翔,常东旭,张建新,陈德扬,朱煜昆. 电力自动化设备. 2019(09)
[3]3种混合直流输电系统的交流故障特性对比[J]. 李晓栋,徐政,胡四全,张哲任,韩坤,王帅卿. 电力自动化设备. 2019(09)
[4]柔性直流配电网换流站交流母线故障响应特性[J]. 曾冠铭,范春菊,乔林岳,苏建军,孙树敏,李广磊. 电力系统及其自动化学报. 2019(01)
[5]基于MMC的多端直流电网双极短路故障电流计算[J]. 孙吉波,王宇,刘崇茹,伍双喜,刘俊磊,黄国栋. 电力自动化设备. 2018(11)
[6]柔性直流输电系统桥臂过流保护定值配合方法[J]. 屠卿瑞,陈桥平,李一泉,焦邵麟,吴梓亮,李洁. 电力系统自动化. 2018(22)
[7]小电阻接地系统高灵敏性零序电流保护[J]. 李海锋,陈嘉权,曾德辉,梁远升,王钢. 电力自动化设备. 2018(09)
[8]柔性直流输电系统贡献交流短路电流的特性分析及计算方法[J]. 易杨,沈豫,林章岁. 高电压技术. 2018(07)
[9]MMC对交流系统三相短路故障短路电流影响的机理研究[J]. 卜广全,李英彪,王姗姗,赵兵,王铁柱,杨艳晨. 中国电机工程学报. 2017(21)
[10]电网电压不平衡条件下模块化多电平换流器高压直流输电控制策略[J]. 张建坡,李耐心,田新成. 电工技术学报. 2016(22)
硕士论文
[1]柔性直流电网故障特性及其控制策略研究[D]. 李英彪.中国电力科学研究院 2017
[2]采用小电抗接地的高压变压器中性点过电压的研究[D]. 潘慧梅.西南交通大学 2008
本文编号：3392189
【文章来源】：电力自动化设备. 2020,40(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：16 页
【部分图文】：
MMC对交流断路器影响场景Fig.1ScenariosofimpactofMMCon
缌鞯姆?翟龃螅?嗔抗叵低既缤?2（c）所示。由上述分析可知，受端MMC对短路电流的贡献主要来源于受端MMC向交流系统注入的无功功率，与MMC控制方式无直接关联。若在控制系统中，设定故障期间受端MMC注入交流系统的无功功率为0，则可以大幅减小短路故障下MMC向交流系统提供的短路电流。3.2MMC交流母线非对称短路故障下短路电流分析当PCC处发生单相（a相）短路故障后，系统处于非对称状态，MMC交流母线电压不再平衡，存在负序分量和零序分量。因此，采用对称分量法来分图2受端MMC不同工况下各电流相量Fig.2Currentphasorsatdifferentworkingconditionsofreceiving-endMMC
三相金属性接地短路故障时，受端MMC的运行工况对短路电流的影响进行仿真验证。（1）受端MMC仅发出有功功率，即受端MMC分别采用：①定有功功率（指令值为0.625p.u.）和定无功功率（指令值为0）控制；②定直流电压（指令值为1p.u.）和定无功功率（指令值为0）控制。t=1s时，在受端PCC处施加持续0.2s的三相短路故障，短路电流波形（以a相为例）如图5所示，MMC输出功率、交流母线电压、PLL输出相角和频率波形见附录E中的图E1和图E2。图3附加控制器的逻辑框图Fig.3Logicblockdiagramofadditionalcontroller图4测试系统结构图Fig.4Structureoftestsystem图5受端MMC仅发出有功功率时的短路电流Fig.5Shortcircuitcurrentswhenreceiving-endMMConlyemitsactivepower
【参考文献】：
期刊论文
[1]换相失败下柔性直流与传统直流互联输电系统的暂态无功协调控制策略[J]. 曾雪洋,刘天琪,王顺亮,喻悦箫,江琴,陈相. 电力自动化设备. 2019(12)
[2]柔性直流和常规直流并联系统功率调制策略[J]. 朱益华,郭琦,李成翔,常东旭,张建新,陈德扬,朱煜昆. 电力自动化设备. 2019(09)
[3]3种混合直流输电系统的交流故障特性对比[J]. 李晓栋,徐政,胡四全,张哲任,韩坤,王帅卿. 电力自动化设备. 2019(09)
[4]柔性直流配电网换流站交流母线故障响应特性[J]. 曾冠铭,范春菊,乔林岳,苏建军,孙树敏,李广磊. 电力系统及其自动化学报. 2019(01)
[5]基于MMC的多端直流电网双极短路故障电流计算[J]. 孙吉波,王宇,刘崇茹,伍双喜,刘俊磊,黄国栋. 电力自动化设备. 2018(11)
[6]柔性直流输电系统桥臂过流保护定值配合方法[J]. 屠卿瑞,陈桥平,李一泉,焦邵麟,吴梓亮,李洁. 电力系统自动化. 2018(22)
[7]小电阻接地系统高灵敏性零序电流保护[J]. 李海锋,陈嘉权,曾德辉,梁远升,王钢. 电力自动化设备. 2018(09)
[8]柔性直流输电系统贡献交流短路电流的特性分析及计算方法[J]. 易杨,沈豫,林章岁. 高电压技术. 2018(07)
[9]MMC对交流系统三相短路故障短路电流影响的机理研究[J]. 卜广全,李英彪,王姗姗,赵兵,王铁柱,杨艳晨. 中国电机工程学报. 2017(21)
[10]电网电压不平衡条件下模块化多电平换流器高压直流输电控制策略[J]. 张建坡,李耐心,田新成. 电工技术学报. 2016(22)
硕士论文
[1]柔性直流电网故障特性及其控制策略研究[D]. 李英彪.中国电力科学研究院 2017
[2]采用小电抗接地的高压变压器中性点过电压的研究[D]. 潘慧梅.西南交通大学 2008
本文编号：3392189
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