远海风能集中接入的多端直流系统直流故障分析与故障检测方法

发布时间：2024-01-31 19:47

　　二电平电压源换流器(VSC)和半桥模块化多电平换流器(MMC)在直流故障期间缺乏对直流短路电流的调控能力。在多端直流系统中,为了避免整个系统因换流阀的闭锁而停运,有必要在直流故障后的第一阶段(即电容放电阶段)快速识别并隔离故障。因此,对多端直流系统故障检测而言,直流故障电容放电阶段的短路电流计算至关重要。提出了适用于多端直流系统故障分析的暂态等效模型,该模型仅保留原故障网络中的高频成分,使故障初期的电路分析大为简化。基于此模型,可以得到故障线路和健全线路的故障电流解析表达式。根据故障线路和健全线路电流的差异,提出了基于暂态电流均值的故障检测方法,该方法具有计算复杂度小、耐过渡电阻能力强、采样率低等优点。通过EMTP仿真验证了暂态等效模型的准确性和故障检测方法的有效性。

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【部分图文】：

图1远海风能集中接入的四端直流系统典型拓扑图

图1为一个典型的辐射状四端直流系统拓扑图，该系统通过海底电缆将3个远海风电场与岸上交流系统连接起来。图中，VSC1—VSC3和VSC4分别为远海风电场换流器和岸上交流系统换流器；T1—T4为直流电网的端口，端口Tm和Tn间的电缆用Cablemn表示，为了简化分析，电缆线路采用集....

图2远海风能经直流汇聚后集中送出典型拓扑

此外，将海上风能经直流汇聚后集中送出的方案在工程中得到了广泛应用。图2为远海风能经直流汇聚后集中送出典型拓扑的示意图，为了使系统能够灵活扩展，方便功率的调控，一般要求在直流汇聚结点配备DC/DC变换器[3]。由于DC/DC变换器两侧均有并联电容，当计算直流故障初期的短路电流时，D....

图4不同模型下区内故障仿真结果

图4为发生区内故障时不同模型下的仿真计算结果，考察了电缆线路采用频变模型和采用集总参数模型（记为RL模型），以及采用所提的暂态等效模型时故障电流的差异。记故障发生时刻为零时刻，并用d表示故障距离，即故障点到保护安装处的距离。由图4(a）和（c）可以看出，区内故障初期，故障分量电流....

图5不同模型下区外故障仿真结果

图5为金属性故障发生在保护线路下级线路出口处时不同模型下短路电流的计算结果。由图5(a）可以看出，直流故障初期，频变模型下健全线路故障分量电流符合3次方增长曲线。并且，由于接地电容滤除了故障线路电流中的高频分量，健全线路电流中难以观测到行波过程。因此，3种模型下健全线路电流非常近....

本文编号：3891446