风电多端柔性直流并网系统交流送出线故障短路电流解析.pdfVIP

第45 卷 第14 期 2021 年7 月25 日 Vol.45No.14 Jul.25，2021 DOI：10.7500/AEPS20201020002 风电多端柔性直流并网系统交流送出线故障短路电流解析 秦继朔，贾 科，杨 彬，陈金锋，毕天姝 （新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），北京市102206） 摘要：随着海上风电的发展和区域风电装机容量的增大，规模化新能源电源通过多端柔性直流 (MMC-MTDC)并网成为风电并网的一种趋势。然而，考虑MMC-MTDC和永磁风机构成的多换 流器系统协调故障穿越及其故障特征解析尚未得到有效解决，亟待针对性研究。文中首先对传统 风电MMC-MTDC并网系统故障穿越策略进行优化，给出了可行的穿越策略。进而结合多个换流 器各自故障的解析，利用换流器与永磁风机换流器之间功率传输平衡原则，提出了能够全面反映风 电MMC-MTDC并网系统交流故障特征的稳态短路电流解析表达式，解决了多换流器级联故障特 征难以解析的问题。最后，基于实际工程参数在PSCAD/EMTDC仿真平台进行建模，仿真结果验 证了所提故障穿越控制的有效性和稳态短路电流计算式的正确性。 关键词：多端柔性直流(MMC-MTDC)；动态降压控制；动态降载控制；多换流器级联；故障 穿越 0 引言 柔性直流换流器的故障特征进行研究；文献［14］尝 试给出了柔性直流换流器交流侧发生三相短路故障 海上风电、区域集中式光伏场群经多端柔性直 时故障电流各组成成分的解析表达式。然而在风电 流（MMC-MTDC）汇集接入电网将成为高效的新能 MMC-MTDC并网系统故障期间，故障类型和各级 ［1-3］ 源并网方式之一 。然而，规模化新能源场站通过 换流器的故障穿越策略均会影响有功功率的传输， MMC-MTDC并网不可避免会构成多换流器级联 进而影响故障电流的大小。 ［2-4］ 的运行场景 。其中，多换流器控制的耦合给各类 目前，尚未有文献介绍多换流器级联系统故障 型故障下短路电流解析带来挑战，难以为保护设计 解析的相关研究。随着中国张北MMC-MTDC示范 和整定提供依据。因此，研究多级换流器故障穿越 工程逐步建成投运，直流并网节点越来越多，从节点 协调控制及其短路电流特征解析具有重要意义。 功率角度研究多级换流器耦合故障特性具有重要 国内外学者已对多换流器协调故障穿越控制做 意义。 ［5-8］ 了较多研究 ，而对于多换流器耦合场景下故障特 本文基于对风电MMC-MTDC并网系统多级 征解析还缺乏深入全面的研究。 换流器的故障穿越策略分析，推导了计及故障穿越 现有文献中，研究主要集中于风机自身的故障 协调控制策略影响的稳态短路电流解析表达式，确 ［9-10］ 定了对故障电流起决定性作用的影响因素。与已有 特性 和柔性直流输电系统单换流器的故障特 性［11-14］2个方面。在风机自身的故障特性研究方面， 文献相比，本文所提稳态短路电流解析式计及多级 文献［9］针对鼠笼型风机和双馈型风机做了三相短 换流器故障穿越策略的影响，并综合考虑了对称和 路故障电流解析；文献［10］考虑阻容式撬棒投入时 不对称短路故障工况，适用范围更广。最后，依托 间，对双馈风机定转子短路电流解析式进行了推导