柔性直流电网中行波保护分析及配合策略研究

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柔性直流电网线路快速保护原理及配置方案

柔性直流电网线路快速保护原理及配置方案
暂态能量检测
利用暂态能量检测方法,在故障发生时迅速检测出异常能量 变化,触发保护动作。
能量阈值设定
根据线路的实际情况,设定暂态能量的阈值,当超过阈值时 触发保护动作。
基于其他原理的保护技术
基于人工智能的保护技术
利用神经网络、深度学习等方法,对线路的故障进行分类和识别,实现快速保护 。
基于通信技术的保护技术
在特高压直流电网中的应用前景
特高压直流电网的快速发展
随着能源互联网的推进,特高压直流电网的建设日益增多,柔性直流电网线路快速保护技术在特高压直流输电系 统中具有广泛的应用前景。
柔性直流电网线路快速保护的优势
相较于传统保护方案,柔性直流电网线路快速保护具有更高的动作速度和更低的误动率,能够大幅提高特高压直 流电网的稳定性和可靠性。
柔性直流电网线路保护的特点
由于柔性直流电网线路的电流和电压波形变化较大,因此传统的保护方法可能 无法满足要求,需要采用基于电力电子器件特性的快速保护方法。
02
柔性直流电网线路快速保护原 理
基于故障类型的保护原理
短路故障保护
利用电流突变检测和过电流检测 方法,在直流线路发生短路故障 时迅速切断电流。
断线故障保护
通过检测线路电流的幅值和相位 变化,判断是否发生断线故障, 及时触发保护动作。
基于行波特征的保护原理
行波传输特性
利用行波在传输过程中的特性,如速 度、方向等,进行故障定位和保护。
行波幅值检测
通过对行波的幅值进行检测和分析, 判断是否有故障发生,并触发相应的 保护动作。
基于暂态能量的保护原理
04
柔性直流电网线路保护系统实 现
保护系统的硬件构成
高速采样单元
用于实时采集线路电流、电压 等信号,实现快速数据采集。

柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述

柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述

柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述摘要:由于柔性直流输电系统调节方式和自身结构的特殊性,直流线路的故障电流具有上升速度快、峰值大的特点,极易损坏换流器件和设备绝缘,且柔性直流系统无法通过调节触发角实现故障自清除。

因此,对直流线路故障处理和保护提出了更高要求。

对于柔性直流线路故障,不仅需要快速且可靠的线路保护对故障进行识别,也需要相应的处理措施和手段对故障后的电流进行有效限制,以减少故障冲击电流对换流器件、直流线路自身以及系统的损害。

基于柔性直流输电线路的故障特征,从直流线路故障电流抑制、减少故障影响、线路保护原理等方面,系统地介绍了国内、国外柔性直流输电线路故障处理与保护技术的现状和发展。

重点分析了几种辅助电路、新型换流器拓扑和直流输电结构,以及直流断路器在处理直流线路故障方面的性能。

探讨了目前柔性直流输电线路故障处理和保护亟须解决的关键问题以及未来进一步的研究方向。

关键词:柔性直流输电;系统结构;故障特征;故障处理;直流线路保护1柔性直流输电系统1.1柔性直流输电系统结构柔性直流输电系统作为直流输电的一种新技术,同样由换流站和直流输电线路组成。

柔性直流输电系统基本结构,对于两端柔性直流系统,两端换流站结构呈对称性。

已有的柔性直流输电工程采用的VSC主要有3种,即两电平换流器、二极管钳位型三电平换流器和MMC。

两电平换流器系统,三电平换流器与两电平原理基本一致,此处不再给出。

由于柔性直流输电系统切除直流侧故障时比较困难,故目前己建成的柔性直流工程线路大多采用直流电缆以降低故障率。

相比直流电缆,架空线路造价低,在远距离及大功率输送方面具有明显的优势,因此基于架空线路的大容量柔性直流输电系统也是未来的发展趋势。

然而,柔性直流输电技术扩展到架空线输电场合面临的一个重要问题是如何克服其在直流故障下的脆弱性以及对交流系统的影响,提高直流故障的自清除能力.1.2控制系统的基本特性及要求柔性直流控制系统包括换流站级控制保护系统和换流阀级控制保护系统,与常规直流输电不同的是,柔性直流输电系统中的阀级控制保护系统更为复杂。

柔性直流输电线路故障分析与保护综述

柔性直流输电线路故障分析与保护综述

柔性直流输电线路故障分析与保护综述摘要:随着各领域的不断进步,环境污染问题的日益严重,对可再生能源的大力开发和有效利用越来越受到世界各国的高度重视。

然而,风能、太阳能等可再生能源具有随机性和间歇性的特点,可再生能源发电的大规模接入会给传统交流电网的运行带来诸多问题,传统电网已经越来越难以接收和消纳大规模的可再生能源,“弃风”、“弃光”现象时有发生。

关键词:柔性直流;输电线路故障;保护引言柔性直流输电作为新一代直流输电技术,目前被认为是实现新能源并网和直流电网的极具潜力的输电方式,也是构建未来智能化输电网络的关键技术。

柔性直流输电系统的控制是影响输电系统运行性能的关键因素之一。

1直流输电线路继电保护研究现状1.1主保护实际投入运行的直流输电线路主保护主要有行波保护和微分欠压保护2种,最先是应用于常规高压直流输电系统,而柔性直流输电线路的保护则直接借鉴了这2种保护。

其中行波保护主要采用ABB和SIEMENS两家公司的单端量行波保护原理。

两家公司的保护都利用极波(即反向电压行波)来构成保护判据。

ABB的行波保护根据极波的变化量的大小来判断故障。

当极波的变化量大于保护定值时,即认为线路发生了故障,保护不经过延时就可以出口,保护的动作时间与故障后极波的变化率密切相关,一般情况下动作时间为几个ms。

SIEMENS的行波保护则引入了电压的微分来构成保护的启动判据,同时使用了保护启动后极波的变化量在10ms内的积分值构成保护判据。

这样可以在一定程度上降低各种干扰对保护的影响,提高保护的可靠性,但牺牲了保护的动作速度。

1.2后备保护现有的直流输电系统的线路后备保护往往采用纵联电流差动保护。

但由于线路故障后暂态过程较为严重,有非常大的暂态分布电容电流,因此为了躲过暂态过程的影响,电流差动保护往往引入较大的延时。

其后备纵联电流差动保护的典型动作时间为500-800ms。

对于柔性直流电网来说,上述动作时间显然太长了,交流侧的保护将有可能先于直流线路后备保护动作,造成换流站退出运行,极大地扩大了故障隔离和切除的范围。

柔性直流配电系统控制策略及保护技术

柔性直流配电系统控制策略及保护技术

柔性直流配电系统控制策略及保护技术摘要:柔性直流配电系统是目前电网建设的重要内容,不仅关系到能源多样化、配电结构优化,更有利于确保分布式电源稳定性,但柔性直流配电系统存在技术短板,需要从系统控制策略和保护技术两个方面进行分析,本文研究了柔性直流配电系统运行方式,并从系统级控制和配网级控制两方面提出了柔性直流配电系统的具体控制方法,探究了直流配电系统的故障检测与定位、隔离手段,以此增强理论研究和实践经验,更好的保障柔性直流配电系统的应用和发展。

关键词:柔性直流配电;控制策略;故障特性柔性直流配电系统属于集成配电、用电、发电为一体的双向能量流动有源网络,利用柔性直流配电系统可以突破传统光电能即时发送的影响,有利于提高用户的使用效率,为构建大容量、高电质的技术性支撑平台提供保障。

同时,柔性直流配电系统不会受到交流同步稳定性的影响,可以避免交流环节能源流失和损耗,有效连接集中式和分布式的能源单元,为城市提供更为理想的供电方式。

1.柔性直流配电系统控制策略1.1柔性直流配电系统运行方式柔性直流配电系统的转换器接收来自于交直流电源和再生能源的电能,保证储能系统和微电网之间的能量传递,因为柔性直流配电系统运行方式存在多样性特点,不同运行方式可以引起网络潮流分布变化,因此需要有效控制柔性直流配电系统的运行方式,避免功率问题造成直流电压波动,影响敏感负荷的电能需求。

1.2柔性直流配电系统的具体控制方法1.2.1系统级控制系统级控制是根据协调系统稳定各设备的运行状态,确保电能的稳定供给。

柔性直流配电系统不会受到频率和功率的影响,因此只要在电压方面进行稳定控制,即可保证该系统的正常运行。

常见的系统级控制方式有三种,一是主从控制,是借助各个换流器进行信息传输,这种方法的控制效率较差。

二是下垂控制,通过静差调节下垂系数,根据预先设定形式了解到能量的动态变化裕量,这种方法的功率波动能力差,反应速度较慢,容易影响敏感负荷的正常运行。

柔性直流电网控制和保护策略研究

柔性直流电网控制和保护策略研究

柔性直流电网控制和保护策略研究随着基于IGBT全控器件的直流输电技术及工程应用的发展,基于电压源换流器(voltagesourceconverter,VSC)的柔性直流电网(柔直电网)技术受到了人们越来越多的关注。

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)相比于传统的两电平和三电平VSC,具有开关损耗小、开关频率低、适用于高电压场合等优点,是未来柔直电网换流站的优选拓扑方案之一。

柔直电网是由多个网状和辐射状联接的电压源型换流器组成的直流传输网络。

建立柔直电网,可实现大空间跨度的多种能源向用户互补供电,是未来电网的重要发展方向。

但是,建立柔直电网仍然面临着许多技术挑战,包括建立类似交流电网的保护机制和构建换流站之间的协调控制策略。

基于上述背景,本文对基于模块化多电平换流器的柔直电网的控制和保护策略进行了初步研究。

本文的主要工作如下:1)介绍了 MMC-HVDC的基本原理,分析了柔直电网直流侧短路故障特性并计算了子模块闭锁前的双极短路故障电流;分析比较了三种故障隔离技术,包括交流断路器、换流站改进拓扑和直流断路器,并指出直流断路器可实现故障的快速选择性隔离,是最具可行性的方案。

2)引入了 ABB公司提出的混合式高压直流断路器模型,提出了考虑线路分布电容的柔直电网差动保护方案,包括线路保护和母线保护,并运用混合式直流断路器实现了直流侧故障的快速选择性隔离。

针对有断路器未成功动作的工况,提出了直流断路器失灵保护策略以彻底隔离直流侧故障。

3)比较了直流电网和交流电网控制原理的差异,分析比较了主流的多端柔性直流输电直流电压协调控制策略。

针对辐射状和网状等多形态混联的柔直电网,结合CIGRE工作组的柔直电网模型提出了直流侧电压的协调控制策略。

交直流柔性配电网故障特性及保护原理

交直流柔性配电网故障特性及保护原理
距离保护
根据故障点到保护安装处的距离,设定不同的动作时限和动作电流 ,实现故障隔离。
零序保护
针对接地故障,采用零序电流和零序电压原理进行检测和保护。
交直流协调保护策略
保护配合
01
确保交流侧和直流侧保护在动作时序和动作电流上相互配合,
避免误动或拒动。
故障定位
02
利用行波原理、小波变换等方法实现交直流混合线路故障精确
根据仿真结果,分析故障电流 、电压波形及保护动作情况, 验证保护策略的正确性和有效
性。
保护策略性能评估指标体系构建
保护性能指标
包括保护动作时间、选择性、灵敏性、速动性 等。
评估方法选择
可采用模糊综合评价法、层次分析法等方法对 保护策略性能进行评估。
评估结果分析
根据评估结果,分析保护策略的优势和不足,提出改进意见。
04
保护策略二:过流保护
实施效果:在案例二中,过流保护正确动 作,切除故障线路,恢复供电
05
06
存在问题:在案例一中,过流保护动作时 间较长,影响供电可靠性
经验教训与改进措施建议
改进措施建议一
优化差动保护算法,提高保护 动作速度和准确性
改进措施建议二
加强过流保护与其他保护策略 的配合,缩短故障切除时间
有灵活、可靠、高效等特点。
组成结构
交直流柔性配电网由交流配电网 、直流配电网、换流站及控制保 护系统等部分组成,可实现多电 源供电、分布式能源接入等功能

应用场景
交直流柔性配电网适用于城市电 网、工业园区、海岛等场景,可 提高供电可靠性、降低损耗、促
进可再生能源消纳。
故障特性与保护原理重要性
故障类型
保护原理与方法研究

浅析柔性直流输电网故障保护的配置及原理分析

浅析柔性直流输电网故障保护的配置及原理分析
浅析柔性直流输电网故障保护的配置及原理分析
摘要:柔性直流输电网在我们的日常生活和科技研究中都是占有重要地位的,所以对柔性直流输电网故障保护的配置及原理分析也是非常有必要的,那么在对柔性直流输电网故障保护的配置及原理分析中主要研究柔性直流输电网的故障保护问题以及故障保护实现需要排除的困难,然后对柔性直流输电网故障保护中出现的问题提出相应的策略和配置方案,同时在排除柔性直流输电网故障的时候需要系统的对直流输电网系统进行测试,了解柔性直流输电网的结构和配置原理。
(一)常规保护策略
保护策略的提出主要是为了解决柔性直流输电网出现的故障,常规的策略是采用交流电网原理,这一策略的提出是针对最早的直流输电网,当然在柔性输电网故障保护中仍然是可行的,但是交流电网的保护策略对电网保护系统的敏捷性和选择性的要求是非常高的,交流电网保护策略在速度上的要求性很高,如果敏捷度大于10ms的话可能会导致故障电流上升到不可控的地步,导致部件的造价大幅度提高,同时也会导致效率降低,所以当直流电流大于规定值时应该转移开关动作并且启动整个断流过程[1]。
四、柔性直流输电网故障保护的配置方案及策略
为保证柔性直流输电网在应用中的稳定运行和发展,对于柔性直流输电网的故障保护提出了一系列的配置方案,根据柔性直流输电网的现状分为主要保护方案和后备保护方案,主要保护方案是对直流输电线进行波保护,波保护可以应用于常规的直流输电网系统,柔性直流输电网系统的保护也在参考了波保护的前提下运用了一系列的保护方案,然后根据波保护中的波变化大小来排除故障,同时保护的时间也与波的变化率相关,但是参考波保护来采取保护方案的同时也需要考虑波保护排除故障的灵敏性和抗干扰性,要保证采取的保护配置方案是可行的并且能够可靠运主要是采用纵联电流差动保护对直流输电网系统进行后备保护,但是后备保护方案的动作时间太长,对柔性直流输电网来说,动作时间太长的话交流差动保护很有可能会在直流后摆保护之前进行动作,就会导致换流站结束运行,可能会加大柔性直流输电网的故障保护的范围,对于柔性直流输电网的后备保护应该考虑后备保护的灵敏性和及时性,还同时应该考虑速度反应的问题,对于这两种保护方案提出的相应的配置方案是在柔性直流电路发生故障后应该将故障信息在第一时间在整个直流网中以波的形式快速传播,达到最快时间内排除故障和采取措施。

柔性直流输电系统控制研究综述

柔性直流输电系统控制研究综述

柔性直流输电系统控制研究综述一、本文概述随着能源转型和可再生能源的大规模开发,电力系统的稳定性和可靠性面临着前所未有的挑战。

柔性直流输电系统(VSC-HVDC)作为一种新型的输电技术,以其独特的优势在解决这些问题中发挥着重要作用。

本文旨在对柔性直流输电系统的控制研究进行全面的综述,以期为未来该领域的研究提供有价值的参考。

本文将简要介绍柔性直流输电系统的基本原理和主要特点,阐述其在现代电力系统中的应用场景和优势。

接着,将重点回顾和梳理柔性直流输电系统在控制策略方面的研究历程和主要成果,包括基本控制策略、保护控制策略、优化控制策略等。

还将对柔性直流输电系统控制中的关键技术问题,如换流器控制、系统稳定性分析、故障穿越能力等,进行深入的分析和讨论。

通过本文的综述,读者可以对柔性直流输电系统的控制研究有一个全面而深入的了解,掌握该领域的研究现状和发展趋势,为相关研究和工程实践提供有益的参考和借鉴。

本文也期望能够激发更多学者和工程师对柔性直流输电系统控制技术的深入研究和探索,共同推动该领域的技术进步和应用发展。

二、柔性直流输电系统控制技术概述柔性直流输电系统(VSC-HVDC)作为新一代直流输电技术,以其独特的优势在电网建设中逐渐占据重要地位。

其核心在于采用了电压源型换流器(VSC),这种换流器能够通过快速控制其开关状态来实现对直流电流和电压的灵活调节,因此得名“柔性”。

柔性直流输电系统的控制技术是确保其高效、稳定运行的关键。

柔性直流输电系统的控制技术主要包括换流器控制、系统控制和保护控制三个方面。

换流器控制直接决定了VSC的运行特性,其核心任务是实现有功功率和无功功率的独立控制。

这通常通过控制VSC的触发角和调制比来实现,从而确保直流电压和电流的稳定。

系统控制则关注于整个直流输电系统的稳定性和经济性。

这包括直流电压控制、有功功率分配、无功功率补偿等。

系统控制需要综合考虑交流侧和直流侧的动态行为,确保在各种运行工况下系统都能够保持稳定。

柔性直流输电线路故障定位分析与研究

柔性直流输电线路故障定位分析与研究

柔性直流输电线路故障定位分析与研究作者:吴哲来源:《中国科技纵横》2015年第24期【摘要】随着直流输电技术的发展,柔性直流输电在生活和生产中应用越来越广泛。

由于直流输电线路往往距离比较远,故障发生率比较高。

要确保直流输电系统可靠安全运行,快速诊断和消除输电线路故障就显得尤为重要。

本文对现有的直流输电线路故障定位位方法的应用和优缺点进行了分析和讨论,并根据多年的经验对今后直流输电线路故障定位的研究提出了一些建议。

【关键词】柔性直流输电线路行波分析法故障分析法1概述柔性直流输电与交流输电比较,具有输送电量大、输送距离长、配电网络互联简便、送电功率容易调节、输电走廊占用空间小等特点。

因此在远距离输电、分布式电能并网、岛屿供电以及城市中心区域供电等方面优势明显。

如今直流输电工程数量逐渐增多,柔性直流输电在我国发展十分迅速。

直流系统中,由于雷电、树木遮挡和污染物附着导致输电线路故障率往往比较高。

同时由于直流输电线路距离往往比较远、经常跨越各种地形穿越不同气候区域,导致高故障率的同时,也造成故障的诊断和恢复难度加大。

因此,快速准确的定位故障,可以加快故障排除速度、大大降低停电造成的损失,对提高输电系统综合性能指标具有重要意义。

[1]2 柔性直流输电线路故障定位方法的研究目前,直流输电线路的故障定位方法主要有行波分析法和故障分析法。

其中行波分析法的应用最为广泛。

行波分析法包括A、B、C、D、E、F五种类型,其中A、C、E、F应用单端分析原理,B、D采用双端分析原理。

根据电气数据来源故障分析法可分为单端分析法和双端分析法两种,根据电气数据形式可分成频域分析法和时域分析法。

[2]2.1直流输电线路故障定位的行波分析法行波分析定位法最初应用于交流线路的故障分析,因为暂态行波在线路中断传输速度稳定,因此故障距离可以通过测量行波在母线和故障点之间的传输时间计算得出。

从理论上讲,行波分析法的可靠性和测量精度与输电线路类型、故障阻抗和两侧系统特性无关。

柔性直流输电的故障分析及保护策略综述

柔性直流输电的故障分析及保护策略综述

柔性直流输电的故障分析及保护策略综述单位省市:内蒙古自治区乌兰察布市兴和县单位邮编:013650摘要:柔性直流输电系统具有阻尼小、惯量低的特点,直流线路发生故障后故障发展迅速,因此如何快速可靠地识别线路故障对系统稳定运行意义重大。

目前,柔性直流输电线路保护主要是借鉴更为成熟的传统直流线路保护方法,然而传统直流输电线路保护方法应用于柔性直流输电中仍存在诸多问题,其本质主要体现在柔性直流输电系统对线路保护的速动性的要求更为苛刻,同时得兼顾保护的灵敏性、可靠性和选择性。

因此,柔性直流输电对线路保护的速度、弱故障特征提取的能力、抗干扰能力、以及对不同故障的区分能力提出了更高的要求。

基于此,本文将对柔性直流输电的故障分析,提出几点保护策略,仅供参考。

关键词:柔性直流输电;故障问题;保护策略1.柔性直流输电故障保护的要求与难点柔性直流输电是新型电力系统的重要组成部分,其故障保护既有传统继电保护“四性”(可靠性、选择性、速动性和灵敏性)的基本要求,又有直流系统运行特点带来的新技术要求。

可靠性是对传统继电保护装置的基本要求,其内涵包括“不误动”和“不拒动”两层意义。

影响可靠性的主要因素是干扰,如测量信号的噪声、雷击等。

根据直流系统的运行数据,直流架空线路的故障绝大部分是瞬时性故障,如果在故障切除后对线路进行自动重合闸控制,可以极大地提高电能传输的可靠性。

而如果缺少对故障性质的识别,使重合闸发生永久性故障,则会对直流系统造成二次冲击。

选择性保护应遵循停电影响最小化的原则,即确保在最小区域内将故障区域切除,以最大限度地保证未发生故障的部分仍然继续正常供电。

在交流系统中,常根据故障信号的稳态值,利用保护上、下级线路的延时配合实现选择。

但直流电网故障受系统运行方式、过渡电阻等因素影响大,特征复杂且过渡过程信号暂态分量变化剧烈,因此传统的继电保护方法难以准确定位。

直流电网发生故障后,电路结构和参数决定了其故障回路呈现低阻尼、低惯性的特点,导致故障电流上升速度快。

柔性直流输电线路故障分析与保护综述

柔性直流输电线路故障分析与保护综述

柔性直流输电系统控制方式和拓扑结构的特殊性袁 在直流侧发生故障时袁 其故障电流上升速度极快且
破坏性极强遥 针对柔性直流输电系统的故障类型和保护分区进行讨论袁 结合现阶段的故障隔离技术袁
介绍了直流断路器尧 换流器和交流断路器的应用状况遥的行波保护尧 微分欠压保护和其他新型保护袁 并对柔性直流输电技术的发展趋势进行了展望遥
2伊1 000 400 700 900 1 000 1 000 900 要
依320 依200 依300 依320 依320 依350 依320 依500
关键词院 柔性直流输电曰 故障类型曰 保护分区曰 故障隔离曰 直流线路保护
文章编号院 1007-1881渊2019冤06-0021-08
DOI: 10.19585/j.zjdl.201906004
中图分类号院 TM744+.3
文献标志码院 A
开放科学渊资源服务冤标识码渊OSID冤院
Fault Analysis and Protection of VSC-HVDC Line
ZENG Xinhui袁 TAN Jiancheng 渊Guangxi Key Laboratory of Power System Optimization and Energy Technology袁 Guangxi University袁
Nanning 530004袁 China冤
Abstract: The development of high鄄power fully controlled power electronic device manufacturing and control technology promotes the construction of voltage source converter based high voltage direct current 渊VSC HVDC冤 project. Due to the special control mode and topology of VSC-HVDC袁 the fault current surges rapidly and can cause severe damages in the case of DC鄄side faults. This paper discusses the fault types and protec鄄 tion partitions generated by VSC-HVDC transmission system袁 and introduces the application status of DC cir鄄 cuit breakers袁 converter and AC circuit breaker in combination with the present fault isolation technology. In order to quickly isolate faults袁 the paper elaborates on the traveling wave protection袁 differential undervoltage protection and other new protections袁 and expects the development trend of VSC-HVDC transmission. Keywords: VSC-HVDC曰 fault type曰 protection zone曰 fault isolation曰 DC line protection

柔性直流配电网保护方案研究及实现

柔性直流配电网保护方案研究及实现

保护 配置方案。着重介 绍 了直流线路单极故障 、双极故 障的保护 配置 方法 ,并通 过 P S C AD / E MT D C仿 真验证 了保护 配置策略 的正确性和直流线路故障定位的 可行性 。最后介 绍 了保 护装置的 实现形式 ,并通过保护与控制之 间的相互 配
合 ,形 成 了 自适 应 的 柔 直 配 网保 护 系统 。 关 键 词 : 直 流 配 电 网 ;MMC换 流 器 ;保 护 配 置 ;故 障 定 位
DO I :1 0 . 1 3 6 4 8 / j . c n k i . i s s n 1 6 7 4 — 0 6 2 9 . 2 0 1 5 . 0 9 . 0 0 2
中 图 分 类 号 :T M7 2 1 . 1 :T M7 7
文 献 标 志 码 :A
柔 性 直 流 配 电 网保 护 方 案 研 究 及 实 现
时伯年 ,赵 宇 明 ,孙 刚
( 1 .北京四方继保 自动化股份有 限公 司 , 北京 1 0 0 0 8 5 ;2 .深圳供 电局 有限公 司,广 东 深圳 5 1 8 0 4 8 )
摘 要 :本 文 结合 深 圳 多端 柔 性 直 流 配 电示 范工 程 ,研 究 了柔性 直 流 配 电 网的 保 护 方 案 及 故 障 定 位 方 法 。根 据 实际 工 程 的 电路 拓 扑 结 构 , 明 确 了保 护 区域 的 划 分 方 法 。 同 时结 合 MMC换 流 器及 直 流 配 网的 故 障 特 性 ,提 出 了各 保 护 区域 的
l i n e d i s c o n ne ct i on f a u l t ,i s d e s c r i b e d i n d e t a i l .Th e c o r r e c t ne s s o f t he pr o t e c t i o n c on ig f u r a t i o n s t r a t e gy nd a t he f e a s i bi l i t y o f he t f a u l t l o—

柔性直流输电系统故障分析与保护

柔性直流输电系统故障分析与保护

稳定性
柔性直流输电系统具有较 低的传输损耗和较高的稳 定性,可以有效地避免电 网波动和故障的影响。
柔性直流输电系统的应用场景
城市供电
由于城市建筑密集,采用传统的架空线路成本较高,而柔性 直流输电系统可以实现地下输电,避免了城市空间限制的问 题。
海上风电
海上风电场距离海岸线较远,采用传统的交流输电方式成本 较高,而柔性直流输电系统可以实现长距离、大容量的电力 传输。
基于研究成果的柔性直流输电系统故障分析模型和保护方案,可以在实 际工程中有效地提高系统的稳定性和可靠性,减少故障发生的概率和影
响。
新型的故障定位算法可以在实际工程中快速准确地定位故障位置,减少 修复时间和损失,提高电力系统的效率和可靠性。因此,研究成果具有 广阔的实际应用前景。
THANKS
感谢观看
转换为交流电。
变压器
变压器是用于升高或降低电压的设 备,根据实际需要,可将电压升高 或降低到合适的值。
滤波器
滤波器用于滤除交流成分,以避免 对电网造成干扰。
柔性直流输电系统的特点
01
02
03
高效性
柔性直流输电系统具有较 高的传输效率,可实现长 距离、大容量的电力传输 。
灵活性
柔性直流输电系统具有较 好的可控性,可以根据实 际需求调整传输功率和电 压。
预防措施
针对诊断出的故障和可能的原因,采取预防措施,如定期维护设备、更换老化部件、改善 运行环境等,以降低故障发生的概率。
03
柔性直流输电系统保护策略
保护方案设计
基于电压型换流器调制策略的保护
01
利用调制器控制换流器触发脉冲的相位和占空比,以限制故障
电流的幅值和持续时间,保护换流器免受过电流的损害。

基于MMC的柔性直流配电网故障定位及保护配置研究

基于MMC的柔性直流配电网故障定位及保护配置研究

基于MMC的柔性直流配电网故障定位及保护配置研究一、本文概述随着能源结构的转型和电力电子技术的快速发展,直流配电网,特别是基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)的柔性直流配电网,逐渐成为未来智能电网的重要组成部分。

然而,与传统的交流配电网相比,直流配电网的故障特性和保护策略存在显著差异,这使得故障定位和保护配置面临诸多挑战。

因此,本文旨在深入研究基于MMC的柔性直流配电网的故障定位及保护配置问题,以提高电网的安全性和稳定性。

本文首先对柔性直流配电网的基本结构和工作原理进行介绍,重点阐述MMC的工作原理及其在直流配电网中的应用。

在此基础上,分析柔性直流配电网中可能出现的故障类型及其特性,包括线路故障、换流器故障等。

接着,本文深入探讨现有的故障定位方法,如行波法、阻抗法等,并分析其在柔性直流配电网中的适用性。

同时,针对柔性直流配电网的故障特性,研究适用于该系统的保护配置方案,包括过流保护、欠压保护等。

本文还将通过仿真实验和实际案例分析,对所提出的故障定位方法和保护配置方案进行验证。

通过仿真实验,模拟不同故障场景下电网的动态行为,评估故障定位方法的准确性和保护配置方案的有效性。

结合实际案例,分析故障发生的原因和处理过程,为实际工程应用提供参考。

本文旨在通过理论分析和实验研究,为基于MMC的柔性直流配电网的故障定位及保护配置提供有效的解决方案,为推动直流配电网技术的发展和应用提供理论支持和实践指导。

二、MMC技术及其在柔性直流配电网中的应用模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)是一种新型的高压大功率电力电子变换技术,由德国学者R. Marquardt和A. Lesnicar于2002年首次提出。

MMC由多个结构相同、相互独立的子模块(Sub-Module,SM)级联而成,通过控制子模块的投入与切除,可以灵活地调节输出电压的幅值和极性,从而实现直流电网的灵活、高效、可靠运行。

基于故障行波差异性的柔性直流输电线路纵联保护

基于故障行波差异性的柔性直流输电线路纵联保护

针对柔性直流输电线路的故障特性,基于故障行波差异性的纵联保护策略具 有较高的实用价值。这种保护策略主要包括以下步骤:
1、行波信号采集:在故障发生时,通过安装在输电线路上的传感器对行波 信号进行采集。这些传感器应具有较高的时间分辨率和频率响应,以捕捉到完整 的故障信息。
2、行波信号分析:对采集到的行波信号进行时域和频域分析,提取出与故 障相关的特征量。这些特征量应包括但不限于波形畸变度、频率成分、初始相位 等。
在柔性直流输电线路故障处理方面,目前主要有基于阻抗测量和基于电压恢 复两种方法。基于阻抗测量方法通过测量输电线路的阻抗变化来判断故障位置, 但面临的问题是阻抗测量的准确性受环境因素影响较大。基于电压恢复方法通过 控制换流器,使故障线路的电压逐渐恢复到正常值,该方法需要、柔性直流输电线路的故障特 性
柔性直流输电线路的故障特性与交流输电线路有所不同。在柔性直流输电线 路中,由于其独特的运行方式和电力电子设备的参与,故障产生的行波信号具有 更为复杂的特点。例如,由于直流输电线路的电流控制和电压控制特性,故障时 的暂态过程可能更加复杂,这给行波信号的采集和分析带来了更大的挑战。
5、系统自适应调整:为提高保护系统的可靠性和鲁棒性,应对保护系统的 参数进行自适应调整。这包括根据运行环境和负载条件优化特征量选择、更新分 类算法的参数等。
五、展望与结论
基于故障行波差异性的柔性直流输电线路纵联保护是一种具有较高发展前景 的新型保护策略。然而,要使其在实际系统中发挥有效作用,还需要解决诸多技 术难题。例如,如何提高行波信号采集的准确性和完整性、如何优化分类算法以 提高故障识别的准确性、如何实现保护装置的自适应调整等。未来研究应围绕这 些问题展开深入探讨,以推动基于故障行波差异性的纵联保护技术在柔性直流输 电线路保护中的广泛应用。

柔性直流输电网的故障保护原理研究 刘虎

柔性直流输电网的故障保护原理研究 刘虎

柔性直流输电网的故障保护原理研究刘虎发表时间:2018-04-13T10:18:59.137Z 来源:《电力设备》2017年第31期作者:刘虎[导读] 摘要:区别于采用晶闸管的常规直流输电技术,柔性直流输电技术利用全控型器件的开通和关断均可以灵活控制的特点,能够实现更为优异的性能控制,更为灵活地调节输送的有功以及无功功率。

(国网湖北省电力有限公司检修公司湖北宜昌 443001)摘要:区别于采用晶闸管的常规直流输电技术,柔性直流输电技术利用全控型器件的开通和关断均可以灵活控制的特点,能够实现更为优异的性能控制,更为灵活地调节输送的有功以及无功功率。

基于柔性直流输电技术的优点,该技术在包括孤岛和弱电网供电、大型城市供电、可再生能源并网、直流网络构建等领域得到了实际的工程应用,并开始逐渐推广。

在PSCAD/EMTDC平台上对双端柔性直流输电系统进行仿真分析,仿真结果验证了该新型行波保护具有良好的灵敏性,并且具有较强的抗干扰能力。

关键词:柔性直流输电;直流线路;行波保护引言相比传统的基于电流源变换器的直流输电,基于电压源变换器的直流输电(VSC-HVDC)是一种更经济有效的电力传输技术,可以有效克服一些传统直流输电的缺陷,特别适合于可再生能源并网、城市电网供电和异步交流电网互联等场合。

由于其特殊的拓扑结构和控制策略,线路发生故障后故障电流上升快、极易损坏换流元件,因此直流线路保护在直流系统中起着至关重要的作用。

1 柔直结构及调控特性MMC的桥臂采用子模块级联的方式,每个桥臂由N个子模块和1个串联电抗器组成,上下2个桥臂共同构成1个相单元,3个相单元分别与交流输电系统中的三相交流电压相对应。

通过控制上下桥臂子模块的不同导通个数,可以实现阶梯波的方式逼近正弦波。

MMC通过换流变压器与交流系统进行连接,换流变压器采用YND接线方式。

而直流侧可以采用单极、双极大地、双极金属回线等多种接线方式,实现灵活的系统运行。

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0 -  ̄ 2 ] ;文献 [ 1 3 -1 4 ]给 最 常 见 的故 障为 单 极 接 地 故 障 。 由 输 电工 程 之 后 ,国 家 电 网 公 司 提 出 障 分 析 等 1
构 建 柔 性 直 流 电 网 的 概 念 ,它 能 够 出 了行 波保 护 定 值整 定 原 则和 流程 , 于 双 极 拓 扑 的接 线 方 式 ,在 换 流 器 灵 活 控 制 电 网潮 流 分 布 ,从 而 逐 步 目的是 确定 行 波 保护 定 值 的合 理性 , 间 的 中性 线 处 存 在 接 地 点 ,故 障 电
到 了 越 来 越 广 泛 的 应 用 … 。 继 端 对 生 出 的 新 方 法
及 常 规 高 压 直 流
l 直流线路故障特性
采用 架 空线 的直 流输 电线 路 ,
端 柔 性 直 流 输 电 以 及 多 端 柔 性 直 流 输 电 线 路 行 波 传 播 特 性 、影 响及 故
S u p p o s e d b y t h e P r o j e c t o f S t a t e Gr i d 与 站 内 直 流 保 护 和 直 流 断 路 器 的配 交 流 系 统 注 入 电 流 的 特 性 相 当 于 三 Co r p o r a t i o n o f Ch i n a . 合 策 略 。最 后 搭 建 P S CAD/ E MT DC 相 接 地 短 路 故 障 电 流 , 此 处 不 再 赘
根 据 直流 线 路 故 障 特 性 分 析 直 流 电
在 故 障 发 生 初 期 , 换 流 器 子 模
网线 路 保 护 配 置 行 波 保 护 的 可 行 性 块 未 闭 锁 ,故 障 电流 由 交 流 系 统 注 和 适 应 性 , 提 出 直 流 电 网 行 波 保 护 入 电流 和 子模 块 电容放 电 电流组 成 。
先对 柔性 直流 电 网输 电线路接 地 故 障的特性 进行 了分析 ,并 简要 介绍 了基 于行 波幅值 的线路 保护 原理 。在 此基础上 分析 了行波保 护与站 内直流保 护 配合 关 系,描述 了直流 断路 器动 作原理 以及 与行 波保 护配合 策略 。
P s C AD / E MT D c 仿 真表 明 ,行 波保 护动作速度 快 ,可在换 流站 闭锁前切 除线路故 障 ,并 能够辨别 区 内和 区外
柔. 陛直流 电网中行波保护 分析 及配合策 略研 究
姜 崇 学 ,卢 宇 ,汪楠 楠 ,李 海 英 ,刘 海 彬 ,李 响
( 南 京 南 瑞 继 保 电气 有 限 公 司 ,江 苏 南 京 ,2 1 1 1 0 2 )

要 :行 波保护作 为直流线路 主保护 已广泛应用 于高压直流输 电领 域 ,但在 柔性直流 电 网中尚未应用 。首
实 现能 互联 的发 展规 划 [ 2 - 3 ] 。为 满 保证 保 护动 作 的 可靠 性 ;文 献 [ 1 5 ] 流 通 过 故 障接 地 点 与 直 流 中 性 线 处
足 运 行 可 靠 性 的 要 求 , 需 要 缩 短 直 以 多 端 柔 性 直 流 系 统 为 例 ,提 出 了 接 地 点 形 成 回路 ,使 整 个 换 流 器 短
流 线路 故 障 后保 护 动作 出 口的 时 间 , 直 流 电 网 不 同 的 故 障 隔 离 技 术 ,并 路 。以正极 某条 直 流线 路K处 发 生接
若 直 流 线 路 发 生 瞬 时性 故 障 ,在 保 对 比 了各种 技 术 的应 用 范 围及 特性 。 地故障为例 ( 下 文 均 以 该 故 障 类 型 ,如图1 所 示 的 故 障 证 故 障 被 清 除之 后继 续 恢 复 本 条 线 但 是 行 波 保 护 尚 未 应 用 于 柔 性 直 流 为 例 进 行 分 析 ) 路 的 运 行 ;若 直 流 线 路 发 生 永 久 性 输 电 领 域 ,且 未 见 文 献 对 柔 性 直 流 电 流 回 路 ,流 过 故 障 点 处 的 故 障 电 故 障 ,在 准 确 判 别 故 障 特 征 并 动 作 电 网 线 路 故 障 、保 护 实 现 与 配 合 等 流 表 示 为 : 出 口后 ,切 除本 条 直 流 线 路 ,确 保 方 面 进行 较深 入完 善 的研究 。 直 流 电 网 其 他 元 件 及 设 备 的 正 常 运
线 方 式 的柔 性 直 流 电 网为 基 础 ,首 条 线 路 母 线 上 其 他 换 流 站 注 入 故 障
先 研究 直流 电网 中线路故 障电网公 司科技 项 目 “ ±5 0 0 k V 柔性 直流 电 网超 高速保 护 关键技 术研 究”资 助。
故障 ,保证 电 网稳 定运行 。行 波保护具有速 动性 、可靠性 、选择 性 ,能 够适 用 于柔性 直流电 网。
关键 词 :柔性 直流 电网;行 波保 护 ;适 用性 ;E MT D C
中图分类号 :T M7 6 文献标 志码 :A DO I :1 0 . 1 9 4 2 1  ̄ . c n k i . 1 0 0 6 . 6 3 5 7 . 2 0 1 7 . 0 3 . 0 1 0
O 引 言
行 波 保 护 在 高 压 直 流 输 电 领 域 仿 真 模 型 对 本 文 所 述 内容 进 行 仿 真
,近 年 来 的 验 证 。 柔 性 直 流 输 电 技 术 以 其 更 好 的 的 应 用 研 究起 步较 早 ¨ 可 控 性 和 适 应 性 ,在 电 网 建 设 中 得 研 究 更 多 集 中 于 由传 统 行 波 保 护 衍

^+ , 2 +, 1
( 1 )
本 文 以 采 用 模 块 化 多 电 平 式 中 : 和, , 分 别 为 直 流 线路 两侧 换
3 为 连 接 在 本 行 。因 此 ,线 路 保 护 研 究 在柔 性 直 ( M MC)结 构 换 流 器 、双 极 拓 扑 接 流 站 注 入 故 障 电 流 ;1 流 电网控 制保 护技 术 中尤 为重 要 。
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