基于限流控制量的半桥MMC直流线路纵联保护.pptx

文档介绍：该【基于限流控制量的半桥MMC直流线路纵联保护 】是由【刘备文库】上传分享，文档一共【21】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【基于限流控制量的半桥MMC直流线路纵联保护 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。第一章 引言：半桥MMC直流输电系统与纵联保护概述
第二章 半桥MMC直流系统故障特征分析
第三章 基于限流控制量的差动保护改进算法
第四章 基于限流控制量的电流相位补偿技术
第五章 保护控制策略研究
第六章 总结与展望
01
第一章 引言：半桥MMC直流输电系统与纵联保护概述
半桥MMC直流输电系统应用现状与挑战
半桥模块化多电平换流器（MMC）直流输电系统因其高效、灵活的特点，在长距离、大容量电力传输领域得到广泛应用。以挪威黑尔格兰海底电缆工程为例，该工程采用半桥MMC技术，输送功率达600MW，电压±50kV，线路长度800km。然而，半桥MMC直流系统在运行过程中面临诸多挑战，尤其是故障时的快速响应和保护问题。例如，在该工程中，单极接地故障时故障电流可达50kA，若保护系统无法在50ms内动作，将导致换流器损坏。此外，中国±800kV吉苏直流输电工程中，单极接地故障时故障电流可达40kA，若保护延迟200ms，将导致接地电阻烧穿，引发单极接地转为双极接地，系统崩溃。因此，设计快速精确的纵联保护方案对于半桥MMC直流输电系统的安全稳定运行至关重要。
半桥MMC直流输电系统的主要特点
高效性
灵活性
可靠性
半桥MMC系统具有高转换效率，能量损耗低。例如，某±600kV工程中，系统效率高达95%，远高于传统LCC系统。高效性使得半桥MMC系统在长距离输电中更具优势，但同时也增加了故障时的能量集中，对保护系统提出了更高的要求。
半桥MMC系统具有灵活的功率控制能力，能够快速响应电网需求。例如，某±400kV工程中，系统功率调节范围达±50%，能够满足不同负荷需求。然而，这种灵活性也增加了故障时的复杂性，对保护系统的设计提出了更高的挑战。
半桥MMC系统具有高可靠性，能够在恶劣环境下稳定运行。例如，某±800kV工程在海上环境中运行多年，未发生重大故障。然而，高可靠性并不意味着系统不会发生故障，因此设计快速精确的纵联保护方案对于系统的安全稳定运行至关重要。
02
第二章 半桥MMC直流系统故障特征分析
半桥MMC直流系统典型故障场景
半桥MMC直流输电系统在运行过程中可能发生多种故障，其中单相接地和相间短路是最常见的故障类型。以±800kV吉苏直流输电工程为例，单相接地故障时故障电流可达35kA，持续5ms后熄灭。故障时换流阀触发角从15°突变为45°，线路两端电流相位差从30°变为60°，差动保护判别困难。相间短路故障时，故障电流可达50kA，故障点弧光持续时间80µs。故障时换流阀触发角动态变化±15°，导致线路两端电流波形严重畸变。此外，换流阀故障也是半桥MMC直流系统常见的故障类型，例如某±400kV工程中，半桥MMC直流系统发生换流阀短路，故障电流瞬时值达60kA，。故障前后电流波形差异显著，传统保护难以区分故障类型。
半桥MMC直流系统故障类型
单相接地故障
相间短路故障
换流阀故障
单相接地故障是最常见的故障类型，故障电流较大，但持续时间较短。例如，某±600kV工程中，单相接地故障时故障电流可达40kA，持续5ms后熄灭。单相接地故障对系统的危害主要表现在接地电阻的烧穿和单极接地的扩展。
相间短路故障的故障电流更大，但持续时间更短。例如，某±400kV工程中，相间短路故障时故障电流可达50kA，故障点弧光持续时间80µs。相间短路故障对系统的危害主要表现在换流阀的损坏和系统的崩溃。
换流阀故障是最严重的故障类型，故障电流瞬时值很高，但持续时间很短。例如，某±400kV工程中，换流阀短路时故障电流瞬时值达60kA，。换流阀故障对系统的危害主要表现在换流阀的损坏和系统的崩溃。
03
第三章 基于限流控制量的差动保护改进算法
限流控制对差动保护的影响机理
限流器是半桥MMC直流输电系统的重要组成部分，用于限制故障电流，保护系统安全。限流器通常包括斩波器和阻尼绕组两种类型，每种类型都有其独特的响应特性。例如，某±600kV工程中，斩波器限流器响应时间为80µs，阻尼绕组限流器响应时间为250µs。限流器的动态特性对差动保护的影响主要体现在以下几个方面：首先，限流器响应滞后。例如，某±400kV工程中，单相接地故障时故障电流上升至30kA时，斩波器限流器才开始限流，导致差动电流出现200µs的间歇性不平衡。其次，限流前后故障电流显著下降，典型下降幅度达60%-80%。例如，某±500kV工程中，单相接地故障时限流器投入后，故障电流从40kA降至8kA，差动电流从20kA降至2kA，低于差动保护门限。最后，限流器投入导致线路两端电流相位差动态变化，典型变化范围±20°-±50°。例如，某±400kV工程中，单相接地故障时限流器投入前相位差25°，限流器投入后相位差变化至58°，超出传统差动保护允许范围。
限流器动态特性对差动保护的影响
限流器响应滞后
故障电流下降过快
电流相位差动态变化
限流器响应滞后会导致差动电流出现间歇性不平衡，影响差动保护的判断。例如，某±400kV工程中，单相接地故障时故障电流上升至30kA时，斩波器限流器才开始限流，导致差动电流出现200µs的间歇性不平衡。
限流前后故障电流显著下降，典型下降幅度达60%-80%，这会导致差动电流低于差动保护门限，从而引发误动。例如，某±500kV工程中，单相接地故障时限流器投入后，故障电流从40kA降至8kA，差动电流从20kA降至2kA，低于差动保护门限。
限流器投入导致线路两端电流相位差动态变化，典型变化范围±20°-±50°，超出传统差动保护允许范围，影响差动保护的判断。例如，某±400kV工程中，单相接地故障时限流器投入前相位差25°，限流器投入后相位差变化至58°，超出传统差动保护允许范围。