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柔性直流输电阀短路故障分析及其保护策略探讨
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柔性输配电

·138·价值工程柔性直流输电阀短路故障分析及其保护策略探讨ValveFaultAnalysisofHVDCFlexibleandItsProtectionStrategies吴翠朋WuCuipeng；周永旺ZhouYongwang；陈少华ChenShaohua（广东工业大学，广州510006）（GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China）摘要：柔性直流输电技术（HVDCFlexible采用电压源型换流器）（VSC以及PWM技术，）其中全控型IGBT换流阀是VSC换流站的核心器件。本文主要根据柔性直流输电换流桥阀的工作过程，分析了VSC换流站整流侧发生阀短路故障时系统交直流侧的故障特征。总结故障特征并与传统HVDC系统发生类似故障时的故障特征进行比较，分析传统HVDC的保护策略应用于柔性直流输电的可行性。Abstract：HVDCFlexibletransmissiontechnologyusestheVoltageSourceConverter(VSC)andPWMtechnology.ThewholecontrolledvalveIGBTsarethekeydevicesoftheVSCconverter.Thispaperanalysesthecharacteristicsmainlybasedontheworkingprocessofvalveswhenthevalvefaulthappens.Summedallthecharacteristics,comparedwiththetraditionalHVDCwhenthesamefaulthappens,thepaperanalyseswhethertheprotectionstrategiesoftraditionalHVDCcanbeappliedtotheHVDCFlexibleornot.关键词：柔性直流输电；传统HVDC；阀短路；桥臂直通；保护策略Keywords：HVDCFlexible；traditionalHVDC；valvefault；bridgestraight-leg；protectionstrategy中图分类号：TM0文献标识码：A文章编号：1006-4311（201010-0138-02）0引言柔性直流输电是基于电压源型换流器（VoltageSourceConverter，）VSC和全控型器件绝缘栅双极晶体管IGBT，以及脉宽调制技术（PWM的一种新型的高压直流输电技术。它克服了传统）HVDC应用的缺点[1]，继承了它的优点，依据其自身的特点[2-4,13]，具有[1,3]广泛的应用前景。目前，全球虽已有多项HVDCLight工程建成投但对于柔性直流输电的研究主要集中在其技术本身以及控产[1-2,4]，制器的研究方面。而对于它的保护配置问题，涉足尚少。文献[5]中提到，工程的控制保护系统与传统直流输电系统基本相同。本文CSC从原理上分析柔性直流输电系统换流桥短路时与传统HVDC故障特征的区别，由此讨论传统HVDC的保护策略应用于柔性直流输电的可行性。1VSC换流站的工作过程VSC换流站采用全控型高频IGBT器件以及PWM技术。其工作过程为：将正弦调制信号与三角载波比较而输出的信号，作为IGBT的开关信号以控制其导通和关断。整流侧将交流转变为直流，逆变侧将直流转变为交流，实现两端电网之间的功率传送。VSC工作过程中，任何瞬间有三个开关管导通（全为IGBT器，件，或为IGBT和二极管续流）所以理论上三相VSC有23=8种开关模式。“零模式[13]”即三个上桥臂全导通或三个下桥臂全导通时，的开关模式时，交流侧经开关器件形成三相短路，若柔性直流输电系统向无源网络供电，VSC直流电压和直流电流为零，则若连接两端有源网络，则整流侧运行与零模式时，逆变侧的功率倒送，潮流反转。实际运行时，只采用6中开关模式，每个瞬间导通的三个开关管一个下桥臂或两个下桥臂、一个上桥臂。阀的导通顺为两个上桥臂、序如图2所示。———————————————————————作者简介：吴翠朋（1982-，河北晋州人，）女，硕士研究生，主要研究方向为电力系统安全运行与控制；周永旺（1966-，浙江诸暨人，）男，讲师，主要研究方向为电网分析及高压直流输电；陈少华（1952-，）女，广东广州人，教授，硕士生导师，主要从事电力系统智能保护与自动装置的教学和研究