Control Strategy for Fault Component Impedance Reconstruction of Flexible DC Converter Considering Relay Protection Requirement

WU Linping; WANG Xiaohong; YAN Dong; MA Weicheng; ZOU Ning; YU Hong

doi:10.7500/AEPS20221208003

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Control Strategy for Fault Component Impedance Reconstruction of Flexible DC Converter Considering Relay Protection Requirement

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

- Control Strategy for Fault Component Impedance Reconstruction of Flexible DC Converter Considering Relay Protection Requirement
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 22, Pages: 110-119(2023)
- 作者机构：
  
  1.南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司),江苏省南京市 211106
  2.国电南瑞科技股份有限公司,江苏省南京市 211106
  3.国电南瑞南京控制系统有限公司,江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5108-202240278A-2-0-XG)
- DOI：10.7500/AEPS20221208003
  CLC：
- Received：08 December 2022，
  
  Revised：2023-04-19，
  
  Published Online：11 October 2023，
  
  Published：25 November 2023
- 稿件说明：
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吴林平,王小红,闫冬等.计及继电保护需求的柔直换流器故障分量阻抗重构控制策略[J].电力系统自动化,2023,47(22):110-119.

WU Linping,WANG Xiaohong,YAN Dong,et al.Control Strategy for Fault Component Impedance Reconstruction of Flexible DC Converter Considering Relay Protection Requirement[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(22):110-119.
吴林平,王小红,闫冬等.计及继电保护需求的柔直换流器故障分量阻抗重构控制策略[J].电力系统自动化,2023,47(22):110-119. DOI： 10.7500/AEPS20221208003.

WU Linping,WANG Xiaohong,YAN Dong,et al.Control Strategy for Fault Component Impedance Reconstruction of Flexible DC Converter Considering Relay Protection Requirement[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(22):110-119. DOI： 10.7500/AEPS20221208003.

摘要

在高比例电力电子设备的新型电力系统中，现有保护元件的适用性下降，需要从电压源型换流器的控制策略出发，研究提升保护元件故障辨识能力的方法。文中以新能源汇集经柔性直流线路送出的受端换流器为研究对象，分析典型保护元件在电力电子设备接入电网情况下的适应性问题，设计附加控制策略重构换流器虚拟故障分量阻抗特性，分别提出虚拟负序阻抗控制和正序故障分量相位控制策略。实时数字仿真（RTDS）结果表明，方向元件和选相元件的灵敏性和可靠性得到提升，所提策略能够为保护元件故障辨识提供有效支撑。

Abstract

In the new power system with a high proportion of power electronic equipment

the applicability of the existing protection elements is reduced. It is necessary to study the method of improving the fault identification ability of the protection elements from the perspective of the control strategy of the voltage source converter. Taking the receiving-end converter of the renewable energy collection via the flexible DC transmission line as the research object

this paper analyzes the adaptability of typical protection elements when the power electronic equipment is connected to the power grid. Then an additional control strategy is designed to reconstruct the virtual fault component impedance characteristic of the converter. And the virtual negative-sequence impedance control and the positive-sequence fault component phase control strategies are proposed. The real-time digital simulation (RTDS) results show that the sensitivity and reliability of the directional element and the phase selection element are improved. It is demonstrated that the proposed strategy can provide effective support for fault identification of protection elements.

关键词

Keywords

references

HOOSHYAR A ， AZZOUZ M A ， EL-SAADANY E F . Distance protection of lines emanating from full-scale converter-interfaced renewable energy power plants—Part Ⅰ： problem statement ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2015 ， 30 （ 4 ）： 1770 - 1780 .

HOOSHYAR A ， AZZOUZ M A ， EL-SAADANY E F . Distance protection of lines emanating from full-scale converter-interfaced renewable energy power plants—Part Ⅱ： solution description and evaluation ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2015 ， 30 （ 4 ）： 1781 - 1791 .

SHI L ， ADAM G P ， LI R ， et al . Control of offshore MMC during asymmetric offshore AC faults for wind power transmission ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2020 ， 8 （ 2 ）： 1074 - 1083 .

许冠军，梁营玉，查雯婷，等 . 方向元件在光伏电站送出线路中的适应性分析［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1632 - 1639 .

XU Guanjun ， LIANG Yingyu ， ZHA Wenting ， et al . Adaptability analysis of directional relay for transmission line out-sending from photovoltaic power plant ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1632 - 1639 .

侯俊杰，宋国兵，常鹏，等 . 计及对端系统参数和送出线路分布参数影响的风电系统时域距离保护［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 5 ）： 106 - 116 .

HOU Junjie ， SONG Guobing ， CHANG Peng ， et al . Time-domain distance protection for a wind power system considering parameters of the remote end system and influence of outgoing line distribution parameters ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 5 ）： 106 - 116 .

王晨清，宋国兵，汤海雁，等 . 选相及方向元件在风电接入系统中的适应性分析［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 1 ）： 89 - 95 .

WANG Chenqing ， SONG Guobing ， TANG Haiyan ， et al . Adaptability analysis of phase selectors and directional relays in power systems integrated with wind farms ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 1 ）： 89 - 95 .

宋国兵，常鹏，侯俊杰，等 . 故障分量方向元件在交直流多端馈入系统中的适应性分析［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 136 - 145 .

SONG Guobing ， CHANG Peng ， HOU Junjie ， et al . Adaptability analysis of fault component directional component in AC/DC multi-terminal infeed system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 136 - 145 .

李彦宾，贾科，毕天姝，等 . 逆变型电源对故障分量方向元件的影响机理研究［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 10 ）： 3230 - 3236 .

LI Yanbin ， JIA Ke ， BI Tianshu ， et al . Influence mechanism of inverter-interfaced renewable energy generators on fault component based directional relay ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 10 ）： 3230 - 3236 .

黄涛，陆于平，蔡超 . DFIG等效序突变量阻抗相角特征对故障分量方向元件的影响分析［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 14 ）： 3929 - 3940 .

HUANG Tao ， LU Yuping ， CAI Chao . Analysis of phase angle characteristics of DFIG equivalent sequence superimposed impedances and its impact on fault components based direction relay ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 14 ）： 3929 - 3940 .

汪海蛟，何国庆，刘纯，等 . 计及频率耦合和汇集网络的风电场序阻抗模型等值方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 15 ）： 87 - 92 .

WANG Haijiao ， HE Guoqing ， LIU Chun ， et al . Equivalent method for sequence impedance model of wind farms considering frequency coupling and collecting network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 15 ）： 87 - 92 .

沈枢，张沛超，方陈，等 . 双馈风电场故障序阻抗特征及对选相元件的影响［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 15 ）： 87 - 92 .

SHEN Shu ， ZHANG Peichao ， FANG Chen ， et al . Characteristics of sequence impedance of DFIG plant and influence on phase selector ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 15 ）： 87 - 92 .

刘玮，赖清华，刘慧媛，等 . 适用于逆变型电源接入的故障方向判别新方法［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 1 ）： 205 - 211 .

LIU Wei ， LAI Qinghua ， LIU Huiyuan ， et al . Novel method of fault direction identification for inverter-interfaced power supply access ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 205 - 211 .

HOOSHYAR A ， EL-SAADANY E F ， SANAYE-PASAND M . Fault type classification in microgrids including photovoltaic DGs ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 5 ）： 2218 - 2229 .

ZHANG F ， MU L H . A fault detection method of microgrids with grid-connected inverter interfaced distributed generators based on the PQ control strategy ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 5 ）： 4816 - 4826 .

朱吉然，牟龙华，郭文明 . 考虑并网运行微电网故障方向识别的逆变型分布式电源故障控制［J］. 电工技术学报， 2022 ， 37 （ 3 ）： 634 - 644 .

ZHU Jiran ， MU Longhua ， GUO Wenming . Fault control of inverter interfaced distributed generator considering fault direction identification of the grid-connected microgrid ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2022 ， 37 （ 3 ）： 634 - 644 .

梁营玉，卢正杰 . 增强序分量选相元件适应性的光伏并网逆变器序阻抗角重构方案［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 1 ）： 133 - 139 .

LIANG Yingyu ， LU Zhengjie . Sequence impedance angle reconstruction scheme of photovoltaic grid-connected inverter to enhance adaptability of phase selector based on sequence component ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 1 ）： 133 - 139 .

AZZOUZ M A ， HOOSHYAR A . Dual current control of inverter-interfaced renewable energy sources for precise phase selection ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 5 ）： 5092 - 5102 .

郑涛，庄心怡，吕文轩 . 海上风电柔直换流站负序电流参考值选取及保护适应性分析［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 3 ）： 133 - 141 .

ZHENG Tao ， ZHUANG Xinyi ， LYU Wenxuan . Negative sequence current reference selection and protection adaptability analysis of flexible DC converter station for offshore wind power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 3 ）： 133 - 141 .

朱良合，袁志昌，盛超，等 . 基于柔性直流输电的异步互联系统频率支援控制方法综述［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 2 ）： 84 - 92 .

ZHU Lianghe ， YUAN Zhichang ， SHENG Chao ， et al . Review of frequency support control methods for asynchronous interconnection system based on VSC-HVDC ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 2 ）： 84 - 92 .

刘英培，潘朏朏，栗然，等 . 不对称电网电压下MMC-HVDC系统功率波动抑制策略研究［J］. 电测与仪表， 2017 ， 54 （ 2 ）： 18 - 24 .

LIU Yingpei ， PAN Feifei ， LI Ran ， et al . Study on power fluctuation suppression strategy of MMC-HVDC system under unbalanced grid voltage ［J］. Electrical Measurement & Instrumentation ， 2017 ， 54 （ 2 ）： 18 - 24 .

光伏发电站接入电力系统技术规定： GB/T 19964—2012 ［S］. 2012 .

Technical requirements for connecting photovoltaic power station to power system ： GB/T 19964—2012 ［S］. 2012 .

风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电： GB/T 19963.1—2021 ［S］. 2021 .

Technical specification for connecting wind farm to power system—Part 1： on shore wind power ： GB/T 19963.1—2021 ［S］. 2021 .

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