为分析由模块化多电平换流器(modular multilevel converters, MMC)构成的高压直流(high voltage direct current, HVDC)输电系统中的直流短路故障特性,可通过关注系统中暂态能量流(transient energy flow, TEF)的分布对MMC-HVDC系统进...为分析由模块化多电平换流器(modular multilevel converters, MMC)构成的高压直流(high voltage direct current, HVDC)输电系统中的直流短路故障特性,可通过关注系统中暂态能量流(transient energy flow, TEF)的分布对MMC-HVDC系统进行暂态建模与仿真分析。对于单端MMC,可基于暂态能量守恒将半桥子模块(half bridge sub-modular, HBSM)电容等效为时变电容,建立将半桥子模块动态切换与交流汇入两个因素共同考虑在内的MMC暂态模型,分别列写并求解闭锁前后的状态方程,得到精确的MMC内部故障特征与TEF分布情况。对于复杂直流电网(HVDC grid),提出一种基于电磁暂态仿真结果的TEF分析方法,不仅可根据各部分TEF特征揭示直流故障演化规律,还可通过递推计算实现对故障电流的定量分析。最后,根据TEF流动规律提出一种考虑HBSM电容电压波动范围的暂态能量抑制策略,可有效降低故障电流并为后续故障保护争取更多时间。依据PSCAD中的仿真结果对暂态模型与能量抑制策略的正确性进行验证,同时将所提TEF分析方法应用在搭建的四端直流电网中,获取其故障传播特性。展开更多
基于模块化多电平换流器的高压直流(high voltage direct current based on modular multilevel converters,MMC-HVDC)系统发生直流短路故障时,故障电流上升速度快,这对系统保护提出了极大的挑战。对于采用半桥子模块拓扑的MMC-HVDC系统...基于模块化多电平换流器的高压直流(high voltage direct current based on modular multilevel converters,MMC-HVDC)系统发生直流短路故障时,故障电流上升速度快,这对系统保护提出了极大的挑战。对于采用半桥子模块拓扑的MMC-HVDC系统,通常会在直流线路两端加装故障限流器(fault current limiter,FCL)来抑制故障电流。在对FCL进行优化设计以及进行故障保护时,需要考虑含FCL投入的故障电流的演化规律。因此,含FCL投入的故障电流计算具有重要的意义。通过研究并联金属氧化物避雷器(metal-oxide arrester,MOA)的电感型FCL的特性,建立了FCL的暂态等效模型,将含FCL投入的故障电流演化划分为3个阶段:FCL未投入阶段、FCL投入的过渡阶段和FCL完全投入后阶段。对3个阶段的故障电流的解析表达式分别进行了推导,最后得到全过程的故障电流解析表达式。通过在PSCAD/EMTDC中搭建的两端MMC-HVDC系统的仿真模型对解析结果进行了验证,结果表明:故障后10ms内解析结果与仿真结果的最大偏差在3.5%以内,可以满足实际工程应用的需要。展开更多
文摘为分析由模块化多电平换流器(modular multilevel converters, MMC)构成的高压直流(high voltage direct current, HVDC)输电系统中的直流短路故障特性,可通过关注系统中暂态能量流(transient energy flow, TEF)的分布对MMC-HVDC系统进行暂态建模与仿真分析。对于单端MMC,可基于暂态能量守恒将半桥子模块(half bridge sub-modular, HBSM)电容等效为时变电容,建立将半桥子模块动态切换与交流汇入两个因素共同考虑在内的MMC暂态模型,分别列写并求解闭锁前后的状态方程,得到精确的MMC内部故障特征与TEF分布情况。对于复杂直流电网(HVDC grid),提出一种基于电磁暂态仿真结果的TEF分析方法,不仅可根据各部分TEF特征揭示直流故障演化规律,还可通过递推计算实现对故障电流的定量分析。最后,根据TEF流动规律提出一种考虑HBSM电容电压波动范围的暂态能量抑制策略,可有效降低故障电流并为后续故障保护争取更多时间。依据PSCAD中的仿真结果对暂态模型与能量抑制策略的正确性进行验证,同时将所提TEF分析方法应用在搭建的四端直流电网中,获取其故障传播特性。
文摘基于模块化多电平换流器的高压直流(high voltage direct current based on modular multilevel converters,MMC-HVDC)系统发生直流短路故障时,故障电流上升速度快,这对系统保护提出了极大的挑战。对于采用半桥子模块拓扑的MMC-HVDC系统,通常会在直流线路两端加装故障限流器(fault current limiter,FCL)来抑制故障电流。在对FCL进行优化设计以及进行故障保护时,需要考虑含FCL投入的故障电流的演化规律。因此,含FCL投入的故障电流计算具有重要的意义。通过研究并联金属氧化物避雷器(metal-oxide arrester,MOA)的电感型FCL的特性,建立了FCL的暂态等效模型,将含FCL投入的故障电流演化划分为3个阶段:FCL未投入阶段、FCL投入的过渡阶段和FCL完全投入后阶段。对3个阶段的故障电流的解析表达式分别进行了推导,最后得到全过程的故障电流解析表达式。通过在PSCAD/EMTDC中搭建的两端MMC-HVDC系统的仿真模型对解析结果进行了验证,结果表明:故障后10ms内解析结果与仿真结果的最大偏差在3.5%以内,可以满足实际工程应用的需要。
