柔性直流输电线路继电保护研究.pdfVIP

上海电力 2016年第 4期 柔性直流输电线路继电保护研究 童开蒙 (国网上海市电力公司检修公司，上海 200063) 摘 要：摘要：柔性直流输电线路的故障电流具有上升速度快、峰值大的特点 ，对换流器和绝缘设备容易造成 损坏，并且柔性直流系统无法通过调节触发角实现故障自清除，因此对柔性直流输电线路继电保护提出了更 高的要求。通过介绍柔性直流输电系统的结构和控制特性 ，对其故障特征进行 了分析，结合传统高压直流保 护阐述了改进的柔性直流线路保护，并对此进行了总结与展望。 关键词：柔性直流输电；控制特性；故障特征 ；柔性直流线路保护 中图分类号：TM771 文献标志码 ：A 0 引言 1 柔性直流输电系统结构与控制特性 20世纪90年代末期 ，基于可关断器件和脉 1．1 系统结构 冲宽度调制技术的电压源换流器逐步运用于直 和传统高压直流输电系统一样 ，柔性直流输 流输电，成为近代 以电压源型换流器件 (Voltage 电系统主要有换流站和直流输电线路组成 。传统 SourceConverter，VSC)的高压直流输 电技术的 VSC—HVDC输 电技术多采用两电平或者三电平拓 开端。这种基于VSC技术的高压直流输 电技术 扑结构的换流器 (图 1所示为两 电平 VSC)。由 国际上命名为 电压源换流器的高压直流输 电 于开关器件 的耐压水平有限，因此换流器的每相 (VSC—HVDC)。2006年 5月，我 国正式将该技 需要串联多个开关管，同时控制其通断来提高直 术命名为 “柔性直流输 电”，其具有可 以实现有 流端电压、增大输 出容量 。这样不仅控制复杂而 功功率及无功功率 的独立调节等优 点 ¨引。 且换流器的输出谐波含量高、开关损耗大。2001 2010年，随着我 国首个柔性直流输 电工程—— 年德 国慕尼黑联邦 国防军大学科学家 R．Marquart 上海南汇风 电场柔性直流示范工程 的顺利投 和A．1esnicer提出了模块化多电平 (ModularMul— 运，柔性直流输 电被广泛应用于大规模可再生 tilevelConverter，MMC)拓扑结构的换流器 (如图2 能源远距离传输领域。 所示)，使制造难度下降、运行损耗降低 ，在 MMC 但相比传统高压直流输 电系统，柔性直流缺 子模块数较多时输 出波形质量十分逼近正弦波。 乏低压限流功能和成熟的直流开关，对直流线路 但MMC使用的开关器件较多，需要对子模块 电 保护提出了更高的要求。传统高压直流输 电系统 压进行均压控制，以及各相桥臂之间进行环流控 在整流侧和逆变侧一般都配有低压限流控制，还 制等，使技术难度转移到了控制方面。 在直流线路两端装有平波电抗器和直流滤波器组 以防止换流器产生的谐波电流进入直流线路，当 发生瞬时故障时可通过调节触发角使整流器工作 D 鞯 率一2Jl+ 在逆变状态来消除故障电流。但 目前已投运的柔 k l J l U 一 性直流输电工程大多直流侧无平波电抗器，呈低 2