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多端柔性直流系统故障保护方案

编辑部 | 2017/6/21 9:45:03

多端柔性直流系统故障保护方案
直流系统在减小线路损耗、提高传输容量、新能源发电大规模集中接入等方面优势突出,随着近年来电力电子技术的飞跃式发展,直流系统成为国内外电力系统领域研究、应用的热点。其中,多端柔性直流电网由于其在供电可靠性方面所具备的巨大优势,已经成为未来电力系统发展的一大趋势。柔性直流电网的直流故障保护是其发展的关键技术之一,主要技术难点在于故障线?#36820;?#21487;靠识别定位。结合目前的技术现状,本文详细分析利用直流?#19979;?#22120;和利用自清除换流器实现故障隔离的技术可行性。结合“握手法”的前加速保护思想,?#30452;?#35774;计了基于直流?#19979;?#22120;和?#25442;?#20110;直流?#19979;?#22120;的多端柔性直流系统故障保护方案,实现故?#31995;?#35782;别、隔离及剩余网络的快速恢复。
问题及意义
直流故障保护是柔性直流电网的关键技术问题。由于直流故障隔离技术尚不成熟,目前柔性直流工程主要利用交流?#19979;?#22120;实现故障隔离。针对这一工程?#23548;剩?#30456;关文献提出了“握手法”思想实现故障线?#36820;?#21487;靠识别定位。但是,该方法在动作速度、系统恢复能力、供电可靠性等方面性能?#23545;?#26080;法满足柔性直流电网要求。
随着直流?#19979;?#22120;技术、换流器自清除技术的逐渐成熟,柔性直流系统直流故障隔离方案逐渐明确。论文针对“半桥MMC+直流?#19979;?#22120;”和“自清除换流器+直流开关”两种最具应?#20204;?#26223;的故障隔离方案,基于“前加速”思想,?#30452;?#35774;计了相应的直流故障保护方案。以“半桥MMC+直流?#19979;?#22120;”隔离方案为例,论文提出如图1所示的保护动作方案:1)利用方向元件选择预跳闸直流?#19979;?#22120;;2)一旦故障检测判据动作,立即跳开预选直流?#19979;?#22120;,从而实现故障线?#36820;?#21487;靠切除,并保证健全线?#20998;?#23569;有一端仍与换流站相连,继续带电运行;3)通过线路带电信号进行重合判断,若线路?#28304;?#30005;,则对应跳闸?#19979;?#22120;重合,否则不重合,从而实现剩余网络的快速恢复。
本文所设计的保护方案无需通信即可实现故?#31995;?#21487;靠识别定位,同时在保护动作速度和系统供电可靠性方面均较传统基于交流?#19979;?#22120;的直流故障保护方案有了很大的提高。
图1基于“半桥MMC+直流?#19979;?#22120;”的前加速保护方案
重点内容
论文分析了“半桥MMC+直流?#19979;?#22120;”和“自清除换流器+直流开关”两种故障隔离技术的技术可行性。并在此基础上,结合“前加速”保护思想,设计了基于单端信息的直流电网保护方案。
结论
本文提出了一种基于“前加速”思想的柔性直流电网保护方案。该方案仅需要本地信号,结合方向元件与重合判断即可实现故障线?#36820;?#21487;靠定位隔离及剩余网络的快速恢复。在保护动作速度和系统供电可靠性方面均较传统基于交流?#19979;?#22120;的直流故障保护方案有了显著提高,可作为柔性直流电网线路后备保护(尤其是在通信失败情况下)。

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