基于暂态能量流的MMC-HVDC电网故障限流器和接地方式综合优化

茆美琴; 袁敏; 陆辉; 张榴晨

doi:10.7500/AEPS20211119009

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基于暂态能量流的MMC-HVDC电网故障限流器和接地方式综合优化

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 基于暂态能量流的MMC-HVDC电网故障限流器和接地方式综合优化
- Comprehensive Optimization of Fault Current Limiter and Grounding Mode in MMC-HVDC Power Grid Based on Transient Energy Flow
- 电力系统自动化 2022年46卷第19期页码：123-131
- 作者机构：
  
  教育部光伏系统研究工程中心，合肥工业大学，安徽省合肥市 230009
- 作者简介：
  
  茆美琴(1961—)，女，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力电子技术在可再生能源发电系统中的应用、微电网系统、柔性直流输电技术。E-mail：mmqmail@163.com
  袁敏(1997—)，女，硕士研究生，主要研究方向：柔性直流输电技术。E-mail：yuanmin_hf@163.com
  陆辉(1995—)，男，硕士研究生，主要研究方向：柔性直流输电技术。E-mail：luhui1814248698@139.com
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2018YFB0904600);高等学校学科创新引智计划（“111”计划）资助项目(BP0719039)
- DOI：10.7500/AEPS20211119009
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-11-19，
  
  修回日期：2022-02-21，
  
  网络出版日期：2022-06-14，
  
  纸质出版日期：2022-10-10
- 稿件说明：
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茆美琴,袁敏,陆辉等.基于暂态能量流的MMC-HVDC电网故障限流器和接地方式综合优化[J].电力系统自动化,2022,46(19):123-131.

MAO Meiqin,YUAN Min,LU Hui,et al.Comprehensive Optimization of Fault Current Limiter and Grounding Mode in MMC-HVDC Power Grid Based on Transient Energy Flow[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(19):123-131.
茆美琴,袁敏,陆辉等.基于暂态能量流的MMC-HVDC电网故障限流器和接地方式综合优化[J].电力系统自动化,2022,46(19):123-131. DOI： 10.7500/AEPS20211119009.

MAO Meiqin,YUAN Min,LU Hui,et al.Comprehensive Optimization of Fault Current Limiter and Grounding Mode in MMC-HVDC Power Grid Based on Transient Energy Flow[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(19):123-131. DOI： 10.7500/AEPS20211119009.

摘要

直流短路故障电流的迅速上升，严重制约了基于半桥子模块的模块化多电平换流器高压直流（MMC-HVDC）电网在实际工程中的应用。从故障限流器和接地方式都是通过增大故障回路电阻或电感进行限流的本质出发，提出了基于暂态能量流的故障限流器和接地方式的综合优化方法。该方法以暂态能量流抑制率和抑制效率为目标函数，以故障限流器、接地方式和中性线电抗为优化变量构建最优化模型。以四端双极型MMC-HVDC电网为例，在PSCAD/EMTDC仿真系统中对直流侧单极接地故障条件下的故障限流器和接地方式进行优化设计。结果表明

所选参数能够有效降低直流故障电流和桥臂电流，同时兼顾健全极过电压约束，为直流电网的故障限流器、接地方式和中性线电抗的多参数综合优化配置提供参考。

Abstract

The application in the practical engineering of modular multilevel converter based high voltage direct current (MMC-HVDC) power grid based on half bridge submodules has been seriously restricted by the rapid increasement of DC short-circuit fault current. From the essence that the fault current limiter and grounding mode limit the current by increasing the fault circuit resistance or inductance

a comprehensive optimization method of fault current limiter and grounding mode based on transient energy flow (TEF) is proposed. This method takes the TEF suppression rate and suppression efficiency as the objective functions

and takes the fault current limiter

grounding mode and neutral reactance as the optimization variables

to construct the optimization model. Taking the four-terminal bipolar MMC-HVDC power grid as an example

the fault current limiter and grounding mode under single-pole-to-ground fault conditions on the DC side are optimized in PSCAD/EMTDC simulation system. The results show that the selected parameters can effectively reduce the DC fault current and bridge arm current

and provide a reference for the multi-parameter comprehensive optimal configuration of fault current limiter

grounding mode and neutral line reactance of DC grid considering the overvoltage constraints of normal poles

关键词

Keywords

references

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