Fault Current Control Strategy and Its Application in High-voltage Direct Current Transmission Systems

LU Dongbin; YU Xiang; HUANG Zhiling; LI Haiying; LU Yu; LYU Yanbei

doi:10.7500/AEPS20241227003

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Fault Current Control Strategy and Its Application in High-voltage Direct Current Transmission Systems

Application Research | 更新时间：2025-09-25

- Fault Current Control Strategy and Its Application in High-voltage Direct Current Transmission Systems
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 16, Pages: 197-207(2025)
- 作者机构：
  
  1.南京南瑞继保电气有限公司，江苏省南京市 211102
  2.国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团有限公司），江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5100-202255354A-2-0-YS)
- DOI：10.7500/AEPS20241227003
  CLC：
- Received：27 December 2024，
  
  Revised：2025-03-10，
  
  Published Online：09 May 2025，
  
  Published：25 August 2025
- 稿件说明：
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卢东斌,俞翔,黄志岭等.高压直流输电系统故障电流控制策略及其应用[J].电力系统自动化,2025,49(16):197-207.

LU Dongbin,YU Xiang,HUANG Zhiling,et al.Fault Current Control Strategy and Its Application in High-voltage Direct Current Transmission Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(16):197-207.
卢东斌,俞翔,黄志岭等.高压直流输电系统故障电流控制策略及其应用[J].电力系统自动化,2025,49(16):197-207. DOI： 10.7500/AEPS20241227003.

LU Dongbin,YU Xiang,HUANG Zhiling,et al.Fault Current Control Strategy and Its Application in High-voltage Direct Current Transmission Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(16):197-207. DOI： 10.7500/AEPS20241227003.

摘要

现有高压和特高压直流输电系统故障时

其整流侧和逆变侧的换流器会协调配合，通过换流器移相、投旁通对、闭锁等控制方法来抑制故障电流。根据不同的故障位置，采用不同的控制方式以及时序配合，形成不同的闭锁方式，包括极X闭锁、极Y闭锁、极Z闭锁、换流器X闭锁和换流器Y闭锁等。进一步，通过跳交流开关、分极中性线开关、合旁通开关来隔离故障。然而，现有换流器故障时的控制方式仅考虑处理故障，并未考虑对交流系统的冲击，在弱交流系统会产生严重过电压，在部分接地故障下，也并不能有效抑制故障电流。文中提出一种高压直流输电故障控制方法，故障时通过控制故障两端的换流器直流电流相等来有效抑制故障电流。同时，换流器继续消耗无功功率，与交流滤波器切除进行配合，有效抑制了交流过电压。最后，针对极区、双极区和直流线路的故障分别介绍其故障控制方法。

Abstract

The converters on the rectifier side and the inverter side of the existing high-voltage direct current (HVDC) and ultra-high-voltage direct current (UHVDC) transmission systems coordinate and cooperate during faults

and control methods such as converter phase shifting

switching in the bypass pair

and blocking are adopted to suppress the fault current. Various control methods and timing coordination are adopted according to various fault locations to form various blocking modes

including pole X blocking

pole Y blocking

pole Z blocking

converter X blocking

converter Y blocking

etc. Further

the fault is isolated by tripping the AC breaker

opening the pole neutral bus switch

and closing the bypass switch. However

the existing control methods for converters during faults only consider the handling of faults and do not consider the impact on the AC system. As a result

severe overvoltage will occur in the weak AC system and the fault current may not be effectively suppressed under some grounding faults. This paper presents a fault control method for HVDC transmission. By controlling the DC currents of the converters on both sides of the fault to be equal during a fault

the fault current can be effectively suppressed. Meanwhile

the converters continue to consume reactive power in coordination with the disconnection of the AC filter to effectively suppress the AC overvoltage. Finally

the fault control methods for faults in the pole area

bipolar area and DC transmission line are introduced

respectively.

关键词

Keywords

references

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