Pilot Protection for VSC-HVDC Transmission Line of Grid-connected Offshore Wind Farm Based on Quasi-power Theorem

XU Bin; GAO Houlei; YUAN Tong; PENG Fang

doi:10.7500/AEPS20220723004

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Pilot Protection for VSC-HVDC Transmission Line of Grid-connected Offshore Wind Farm Based on Quasi-power Theorem

Special Topic on Key Technologies of Relay Protection in New Power System | 更新时间：2025-06-16

- Pilot Protection for VSC-HVDC Transmission Line of Grid-connected Offshore Wind Farm Based on Quasi-power Theorem
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 22, Pages: 44-54(2023)
- 作者机构：
  
  山东大学电气工程学院，山东省济南市 250061
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51877127)
- DOI：10.7500/AEPS20220723004
  CLC：
- Received：23 July 2022，
  
  Revised：2023-01-12，
  
  Published Online：12 May 2023，
  
  Published：25 November 2023
- 稿件说明：
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徐彬,高厚磊,袁通等.基于拟功率定理的海上风电柔直并网线路纵联保护[J].电力系统自动化,2023,47(22):44-54.

XU Bin,GAO Houlei,YUAN Tong,et al.Pilot Protection for VSC-HVDC Transmission Line of Grid-connected Offshore Wind Farm Based on Quasi-power Theorem[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(22):44-54.
徐彬,高厚磊,袁通等.基于拟功率定理的海上风电柔直并网线路纵联保护[J].电力系统自动化,2023,47(22):44-54. DOI： 10.7500/AEPS20220723004.

XU Bin,GAO Houlei,YUAN Tong,et al.Pilot Protection for VSC-HVDC Transmission Line of Grid-connected Offshore Wind Farm Based on Quasi-power Theorem[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(22):44-54. DOI： 10.7500/AEPS20220723004.

摘要

面向海上风电场柔性直流并网线路，针对不同的故障位置，分析了其对称故障和不对称故障的故障特征。根据故障特征以及拟功率定理，通过对线路两侧拟功率进行重新构造和特征分析，提出了一种基于二倍频分量的分相拟功率纵联保护。搭建了含有4个风电集群的800 MW柔性直流并网海上风电场模型，仿真和评估了不同故障类型、过渡电阻、故障位置、负序控制策略等因素对保护方案的影响。理论分析和仿真结果表明，其不受故障类型和故障位置以及电源控制策略等因素的影响，耐过渡电阻能力较强。相比常规纵联保护，动作速度更快，灵敏度更高，适用于两侧均为电力电子型电源的线路。

Abstract

For voltage source converter based high voltage direct current (VSC-HVDC) transmission lines of grid-connected offshore wind farms

the fault characteristics of the symmetrical faults and asymmetric faults at different fault locations are analyzed. According to the fault characteristics and quasi-power theorem

through the reconstruction and analysis of quasi-power in both ends of the line

a split-phase quasi-power pilot protection based on the double line frequency component is proposed. Then

an 800 MW VSC-HVDC grid-connected offshore wind farm model with four wind power clusters is built

and the effects of different fault types

transition resistance

fault location

and negative sequence control strategy on the protection scheme are comprehensively simulated and evaluated. The theoretical analysis and simulation results show that the scheme is not affected by fault type

fault location

control strategy of power sources

and has a great capability against fault resistance. Compared with the conventional pilot protection

this scheme has faster operation speed and higher sensitivity

which is suitable for lines with electronic power sources on both sides.

关键词

Keywords

references

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