基于虚拟能量调节偏差的MMC-HVDC输电线路保护方案

曹亚倩; 郑晓冬; 丛新棚; 邰能灵; 杨增力; 王晶

doi:10.7500/AEPS20200430006

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于虚拟能量调节偏差的MMC-HVDC输电线路保护方案

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 基于虚拟能量调节偏差的MMC-HVDC输电线路保护方案
- Protection Scheme for MMC-HVDC Transmission Line Based on Virtual Energy Regulation Deviation
- 电力系统自动化-方正平台 2020年44卷第23期页码：109-116
- 作者机构：
  
  1.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室（上海交通大学），上海市 200240
  2.国网湖北省电力有限公司，湖北省武汉市 430077
- 作者简介：
  
  曹亚倩(1995—)，女，硕士研究生，主要研究方向：柔性直流电网保护与控制。E-mail：cc653129@163.com
  郑晓冬(1985—)，男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：高压直流输电控制保护、新能源与智能电网。E-mail：xiaodongzheng@sjtu.edu.cn
  丛新棚(1996—)，男，硕士研究生，主要研究方向：高压直流输电保护与控制。E-mail：cxpsjtu@163.com
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划智能电网技术与装备重点专项资助项目(2016YFB0900600);国家自然科学基金资助项目(51877135);上海市启明星计划资助项目(18QA1402100)
- DOI：10.7500/AEPS20200430006
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-04-30，
  
  修回日期：2020-07-27，
  
  网络出版日期：2020-10-19，
  
  纸质出版日期：2020-12-10
- 稿件说明：
移动端阅览
曹亚倩,郑晓冬,丛新棚等.基于虚拟能量调节偏差的MMC-HVDC输电线路保护方案[J].电力系统自动化,2020,44(23):109-116.

CAO Yaqian,ZHENG Xiaodong,CONG Xinpeng,et al.Protection Scheme for MMC-HVDC Transmission Line Based on Virtual Energy Regulation Deviation[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):109-116.
曹亚倩,郑晓冬,丛新棚等.基于虚拟能量调节偏差的MMC-HVDC输电线路保护方案[J].电力系统自动化,2020,44(23):109-116. DOI： 10.7500/AEPS20200430006.

CAO Yaqian,ZHENG Xiaodong,CONG Xinpeng,et al.Protection Scheme for MMC-HVDC Transmission Line Based on Virtual Energy Regulation Deviation[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):109-116. DOI： 10.7500/AEPS20200430006.

摘要

柔性直流输电对继电保护的速动性及可靠性提出了更高的要求。为实现直流故障的快速可靠识别，文中分析了模块化多电平换流器(MMC)的控制参数在系统发生故障时的响应特性，并提出了一种MMC型高压直流输电线路保护新方案。根据MMC控制参数定义了虚拟能量调节偏差，利用虚拟能量调节偏差对系统故障时的响应特性识别直流线路故障，并结合虚拟能量调节偏差的比值进行故障类型的判别。该保护方案融合了交直流侧的故障信息，提高了保护的可靠性，保护判据利用了换流器控制参数信息，无须测量线路的电气量。仿真结果表明，所提保护方案可以快速准确动作且具有较强的耐过渡电阻能力。

Abstract

Flexible DC transmission sets higher requirements on the quick operation and reliability of relay protection. In order to identify DC faults quickly and reliably

this paper analyzes the response characteristics of control parameters of modular multilevel converter (MMC) in case of system faults

and proposes a new protection scheme of MMC based high-voltage direct current (HVDC) transmission lines. According to the MMC control parameters

the virtual energy regulation deviation is defined

the response characteristics of the virtual energy regulation deviation to the system fault are used to identify the DC line fault

and the ratio of the virtual energy deviation is used to distinguish the fault type. The protection scheme integrates the fault information on the AC and DC sides to improve the reliability. The protection criterion uses the converter control parameter information without measuring the electrical quantity of the line. The simulation results show that the proposed protection scheme can operate quickly and accurately and has strong resistance to transition resistance.

关键词

Keywords

references

徐政，薛英林，张哲任 . 大容量架空线柔性直流输电关键技术及前景展望［J］. 中国电机工程学报， 2014 ， 34 （ 29 ）： 5051 - 5062 .

XU Zheng ， XUE Yinglin ， ZHANG Zheren . VSC-HVDC technology suitable for bulk power overhead line transmission ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2014 ， 34 （ 29 ）： 5051 - 5062 .

LI Bin ， LI Ye ， HE Jiawei ， et al . A novel single-ended transient-voltage-based protection strategy for flexible DC grid ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2019 ， 34 （ 5 ）： 1925 - 1937 .

WU L ， FAN X ， XU M ， et al . Research and application of a power-flow-calculation method in multiterminal VSC-HVDC power grid ［J］. Global Energy Interconnection ， 2019 ， 2 （ 1 ）： 37 - 44 .

王威儒，贺之渊，李国庆，等 . 含交流影响的MMC-HVDC直流故障电流递推计算方法［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （增刊1 ）： 313 - 320 .

WANG Weiru ， HE Zhiyuan ， LI Guoqing ， et al . Recursive calculation method of MMC-HVDC DC fault current with AC effect ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ Supplement 1 ）： 313 - 320 .

李振动，安海清，樊小伟，等 . 双极MMC-HVDC系统站内接地故障特性及保护策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 5 ）： 77 - 83 .

LI Zhendong ， AN Haiqing ， FAN Xiaowei ， et al . Converter grounding fault characteristics and protection strategy in bipolar MMC-HVDC system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 5 ）： 77 - 83 .

陈东，乐波，梅念，等 . ±320 kV厦门双极柔性直流输电工程系统设计［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 14 ）： 180 - 185 .

CHEN Dong ， LE Bo ， MEI Nian ， et al . System design of Xiamen VSC-HCDC bipolar transmission project ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 14 ）： 180 - 185 .

郭贤珊，周杨，梅念，等 . 张北柔直电网的构建与特性分析［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 11 ）： 3698 - 3707 .

GUO Xianshan ， ZHOU Yang ， MEI Nian ， et al . Construction and characteristic analysis of Zhangbei flexible DC grid ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 11 ）： 3698 - 3707 .

周杨，贺之渊，庞辉，等 . 双极柔性直流输电系统站内接地故障保护策略［J］. 中国电机工程学报， 2015 ， 35 （ 16 ）： 4062 - 4069 .

ZHOU Yang ， HE Zhiyuan ， PANG Hui ， et al . Protection of converter grounding fault on MMC based bipolar HVDC systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2015 ， 35 （ 16 ）： 4062 - 4069 .

BARAN M E ， MAHAJAN N R . Overcurrent protection on voltage-source-converter-based multiterminal DC distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2007 ， 22 （ 1 ）： 406 - 412 .

刘剑，何雨微，徐祥海，等 . 柔性直流电网故障限流技术分析与探讨［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 4 ）： 9 - 16 .

LIU Jian ， HE Yuwei ， XU Xianghai ， et al . Analysis and discussion of fault current limiting technology in flexible DC grid ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 4 ）： 9 - 16 .

刘剑，邰能灵，范春菊，等 . 柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 20 ）： 158 - 167 .

LIU Jian ， TAI Nengling ， FAN Chunju ， et al . Comments on fault handling and protection technology for VSC-HVDC transmission lines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 20 ）： 158 - 167 .

李斌，何佳伟，冯亚东，等 . 多端柔性直流电网保护关键技术［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 21 ）： 2 - 12 .

LI Bin ， HE Jiawei ， FENG Yadong ， et al . Key techniques for protection of multi-terminal flexible DC grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 21 ）： 2 - 12 .

宁连营，邰能灵，郑晓冬，等 . 基于单端暂态电流的MMC-HVDC输电线路保护方案研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 17 ）： 5010 - 5017 .

NING Lianying ， TAI Nengling ， ZHENG Xiaodong ， et al . Research on MMC-HVDC transmission line protection scheme based on one terminal transient current ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 17 ）： 5010 - 5017 .

宁连营，邰能灵，郑晓冬，等 . 基于自定义差分电流的MMC-HVDC输电线路纵联保护［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 17 ）： 87 - 93 .

NING Lianying ， TAI Nengling ， ZHENG Xiaodong ， et al . Pilot protection for MMC-HVDC transmission line based on custom difference current ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 17 ）： 87 - 93 .

张晨浩，宋国兵，董新洲，等 . 利用波前广义Logistic函数拟合的直流输电线路快速保护原理［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 11 ）： 3168 - 3176 .

ZHANG Chenhao ， SONG Guobing ， DONG Xinzhou ， et al . Principle of high speed protection for DC transmission line using wave front generalized Logistic function fitting ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 11 ）： 3168 - 3176 .

王帅，毕天姝，贾科 . 基于小波时间熵的MMC-HVDC架空线路单极接地故障检测方法［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 7 ）： 2179 - 2185 .

WANG Shuai ， BI Tianshu ， JIA Ke . Wavelet entropy based single pole grounding fault detection approach for MMC-HVDC overhead lines ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 7 ）： 2179 - 2185 .

徐政，屠卿瑞，管敏渊，等 . 柔性直流输电系统［M］. 北京：机械工业出版社， 2017 .

XU Zheng ， TU Qingrui ， GUAN Minyuan ， et al . Voltage source converter based HVDC power transmission systems ［M］. Beijing ： China Machine Press ， 2017 .

李斌 . 柔性直流系统故障分析与保护［M］. 北京：科学出版社， 2019 .

LI Bin . Failure analysis and protection of flexible DC system ［M］. Beijing ： Science Press ， 2019 .

王江天，王兴国，马静，等 . 双极MMC-HVDC系统故障限流及换流器快速重启策略研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （增刊1 ）： 21 - 29 .

WANG Jiangtian ， WANG Xingguo ， MA Jing ， et al . Research on fault current limiting and fast restart strategy for the bipolar MMC-HVDC system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ Supplement 1 ）： 21 - 29 .

郭晓茜，崔翔，齐磊 . 架空线双极MMC-HVDC系统直流短路故障分析和保护［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 8 ）： 2177 - 2185 .

GUO Xiaoqian ， CUI Xiang ， QI Lei . DC short-circuit fault analysis and protection for the overhead line bipolar MMC-HVDC system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 8 ）： 2177 - 2185 .

陈继开，孙川，李国庆，等 . 双极MMC-HVDC系统直流故障特性研究［J］. 电工技术学报， 2017 ， 32 （ 10 ）： 53 - 60 .

CHEN Jikai ， SUN Chuan ， LI Guoqing ， et al . Study on characteristics of DC fault in bipolar MMC-HVDC system ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2017 ， 32 （ 10 ）： 53 - 60 .

LI R ， XU L ， YAO L . DC fault detection and location in meshed multiterminal HVDC systems based on DC reactor voltage change rate ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2017 ， 32 （ 3 ）： 1516 - 1526 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

低频工况下基于桥臂能量补偿的MMC模型预测控制策略

MMC电容能量对交流系统惯量支撑能力分析

用于大规模新能源架空线路送出的储能型柔性直流输电系统