交流系统故障时VSCHVDC系统的控制与保护策略研究.pdfVIP

百学须先立志。——朱熹

交流系统故障时VSCHVDC系统的控制与保护策略研

究

一、本文概述

随着现代电力系统的不断发展和复杂化，交流系统故障对电力系

统的稳定运行构成了严重威胁。随着可再生能源的大规模接入和电网

互联趋势的加强，传统的交流输电方式已难以满足远距离、大容量、

高效率的输电需求。因此，基于电压源换流器的高压直流输电

（VSC-HVDC）系统因其独特的优势，如灵活的控制能力、良好的动态

性能和易于扩展等，在电力系统中得到了广泛的应用。

本文旨在研究交流系统故障时VSC-HVDC系统的控制与保护策略。

文章将介绍VSC-HVDC系统的基本原理和运行特性，为后续的研究提

供理论基础。文章将重点分析交流系统故障对VSC-HVDC系统的影响，

包括故障传播机制、系统稳定性以及电能质量问题等。在此基础上，

本文将深入研究交流系统故障时VSC-HVDC系统的控制策略，包括常

规控制策略的优化以及紧急控制策略的设计。针对VSC-HVDC系统的

保护策略，文章将探讨故障检测、隔离和恢复等方面的关键技术，以

提高系统的故障应对能力和恢复速度。

本文将通过仿真实验和案例分析，验证所提控制与保护策略的有

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效性和可行性。研究成果将为VSC-HVDC系统在交流系统故障时的稳

定运行提供理论支持和实践指导，有助于提升电力系统的安全性和可

靠性。

二、VSC-HVDC系统基础知识

VSC-HVDC（VoltageSourceConverter-BasedHighVoltage

DirectCurrent）系统，即基于电压源换流器的高压直流输电系统，

是近年来在电力系统中备受关注的一种新型输电技术。与传统的基于

线性换流器的HVDC系统相比，VSC-HVDC系统具有更高的灵活性、更

好的可控性和更低的谐波污染等优点，因此在新能源接入、城市电网

互联、海岛供电等领域具有广泛的应用前景。

VSC-HVDC系统的核心组件是电压源换流器（VSC），它是一种基

于绝缘栅双极晶体管（IGBT）等全控型电力电子器件的换流器，能够

实现AC（交流）与DC（直流）之间的双向转换。VSC通常由多个IGBT

模块级联而成，通过控制IGBT的开关状态，可以实现VSC输出电压

和电流的快速调节。

在VSC-HVDC系统中，VSC通常与滤波器和变压器等辅助设备相

连，以实现对交流侧和直流侧的有效控制。同时，VSC-HVDC系统还

需要配备相应的控制与保护策略，以确保系统的稳定运行和故障时的

快速响应。

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控制策略方面，VSC-HVDC系统通常采用基于矢量控制的策略，

通过对VSC输出电压和电流的精确控制，实现对有功功率和无功功率

的独立调节。为了应对交流系统故障等复杂情况，VSC-HVDC系统还

需要配备相应的故障穿越策略，如低电压穿越、孤岛运行等，以确保

在系统故障时能够维持稳定运行。

保护策略方面，VSC-HVDC系统需要设置多层次的保护装置，包

括过流保护、过压保护、欠压保护、温度保护等，以确保在系统出现

故障时能够及时切断故障电流，保护系统设备免受损坏。VSC-HVDC

系统还需要配备相应的故障检测与诊断算法，以便在故障发生时快速

定位故障原因并采取相应的处理措施。

VSC-HVDC系统作为一种新型输电技术，在电力系统中具有广泛