柔性直流输电（VSC-HVDC）系统线路保护特性研究

发布时间：2020-06-03 22:00

【摘要】：高压直流输电技术的输电线路成本低、线路损耗小,拥有较强的经济优势,随着半导体器件研发技术的不断进步,柔性直流输电技术得到了全面的发展和应用,与传统的直流输电相比较,在城市电网、新能源并网、孤岛供电等方面得到了广泛的应用和发展。然而对于柔性直流输电线路的整定情况,还没有系统的方案,本文根据保护的基本原理、性质以及与设备性质、故障性质相关关系,提出相应的故障判据整定值选取方法,以行波保护作为主保护进行研究分析。在基于极波变化率法的保护策略中,利用电磁暂态仿真软件(PSCAD/EMTDC)仿真平台搭建相关模型,仿真分析了各种不同因素下整定值的变化以及对保护判据的影响情况,结果表明故障距离越大采样率越低,会导致区内故障与区外故障数据差距变小、区分度下降。针对极波变化率法依然有着区内外故障区分度较低的问题,提出一种基于小波变换方法的保护策略,通过小波变换方法的时频局域化特性,准确定位故障波头、全面提取故障信息、将小波变换的模极大值作为指标。仿真结果表明该方法能大大提高极波变化率方法区分区内外故障的能力,增加了线路保护的可靠性和稳定性。
【图文】：

系统结构图,双端,换流站,整流站

柔性直流输电系统由于拥有独立控制有功和无功功率、不会导致换相失败、可以向无源网络供电等多方面优势，在风电并网以及系统互联等方面逐步得到大力发展。目前的柔性直流输电系统根据换流站的不同分为两电平型 VSC-HVDC 和多电平型MMC-HVDC，本论文主要研究两电平型的 VSC-HVDC 系统，对于两电平 VSC-HVDC，由于直流环节电容器的放电电流和交流电网的贡献电流，故障电流随着大的峰值迅速增加[35]，故先分析 VSC-HVDC 系统构成和工作原理，再进一步研究其故障特性。2.2 VSC-HVDC 系统结构图 2-1 为双端 VSC-HVDC 系统基本结构图，，主要包括换流电抗器、直流输电线路、换流变压器、换流站、直流侧电容器和交流滤波器等部分。其中直流侧部分主要为直流电缆以及分别并联于电缆双端的电容，图中整流站与逆变站之间的为电缆；交流侧部分主要为交流电源、交流电抗器、变压器、交流滤波器、整流站以及换流站。

电压源换流器,主电路,电平,内部结构

金具、杆塔、基础、架空地线、接地装置等组成，经常使用双极线路结构，一极撤出工作状态的情况下，直流系统能依靠单极两线工作，输送功率降低要资金少于三相交流输电线路。由于走廊利用率高、运行损耗小、维护便利低、结构简单以及满足大容量、远距离输送情况的优点，故发展越来越壮大流线路，直流单极工作情况下的任一极线路能够利用另一极线路导线(一端地)作为回路，简称金属回路，也可以利用大地或海水构成回路，简称大地直流侧电容器：为直流侧的储能元件，通过吸收和调节无功功率来稳定能够缓冲桥臂开断的冲击电流，降低直流侧的电压谐波的影响。直流侧并联小直接影响其抑制电压波动的能力，影响直流系统的暂态、稳态稳定性。交流滤波器：滤除 VSC-HVDC 系统中直流控制系统生成谐波来防止对统带来不良影响，同时补偿直流控制系统消耗的无功功率。整流站和逆变站中主要是电压源型换流器起作用，两电平电压源换流器部结构如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM721.1

【参考文献】