一、开题报告摘要(不少于500字)
基于模块化多电平换流器的高压直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)相对于基于电网换相换流器的高压直流输电(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)具有明显的优势而得到快速的发展。
当MMC与有源交流系统互联时,送端MMC采用定交流侧有功功率控制和定交流侧无功功率控制,受端采用定直流电压控制与定交流侧无功功率控制。风电场通过MMC-HVDC并网后,直流系统各个换流站之间需要协调控制,与风场连接的换流站采用定交流电压幅值控制、定交流电压频率控制。当与MMC互联的交流线路发生不对称故障时,受MMC控制策略的影响,由换流器发出的负序电流将会被抑制到接近于零,正序电流幅值大小约为1.05-1.15倍的额定电流,且正序电流的相位会在0°-360°间变化。受变压器接线的影响,零序电流不受MMC控制策略影响。这些特征可能会导致交流线路传统的纵联保护出现不适用的问题。当区内故障时,被保护线路两侧电流向量差可能会比两侧电流向量和小很多。这时,纵联电流差动保护将会出现在区内故障时拒动的情况。负序方向元件是构成纵联负序方向保护的主要元件,在交流线路不对称故障情况下,理论上,从MMC向交流线路发出负序电流被抑制0, 但实际上负序电流不会被完全抑制为零,这就导致了换流站侧的负序功率在故障后的方向会发生多次变化,导致保护不正常工作。由于从MMC发出正序电流的相位会发生变化,这会使得与MMC互联的交流线路两侧的故障相的电流相位差可能落入保护的非动作区,导致电流相位差动保护在发生区内故障时会出现拒动的情况。
本课题基于实时数字仿真平台(Real Time Digital Simulator,RTDS)搭建风场经三端MMC并网模型。通过仿真模型研究与MMC互联的交流线路在故障时的故障特征,并且借助RTDS平台对与MMC互联的交流线路的纵联保护进行测试,应用继电保护的可靠性、选择性、速动性、灵敏性对交流线路的纵联保护进行适用性评估,并针对纵联保护的不适用性给出合理建议。
关键词:模块化多电平换流器,实时数字仿真平台,纵联保护,继电保护适用性
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