多端高压直流输电系统保护策略研究

摘要

由于能源和经济发展的不平衡，高压直流输电的大容量、远距离的输电优势，在我国“西电东送，全国联网”战略中发挥了重要作用。然而传统的两端直流仅能实现点对点的直流功率传送，随着经济发展和电网的建设，必须要求电网能够实现多电源供电以及多落点受电，因此在两端直流输电系统上发展而来的多端直流输电系统受到了越来越多的关注。
　　相较于传统的两端直流输电，多端直流输电系统可以实现多电源供电、多落点受电，提供一种更为灵活、快捷的输电方式。但是随着直流系统接入的端数增多，系统的运行方式会更为多样，这对系统的控制保护也提出了更高的要求。由于控制系统的复杂性，导致多端直流输电的保护系统更为复杂，主要体现对故障类型和故障位置的准确判断以及故障后，特别是直流线路故障情况下，各保护动作相互配合等问题。
　　文章针对现有国内外多端高压直流输电系统保护策略研究现状及存在问题，首先对多端直流输电技术的主要输电型式及其运行特性进行了详细说明，指出了现有行波保护策略存在问题;其次，对多端直流输电关键技术如主接线形式、换流站设备技术及主要的控制协调策略进行深入分析，随后，文章以三端直流输电系统结构为例，基于典型的协调控制策略，提出了保护配置原则，对三端系统整体区域进行了保护分区划分，包括换流站保护和直流线路保护，对各区域进行了详细的保护配置策略，给出了故障测点及线路区故障定位方法，在保护配置完全的情况下，完善了保护出口逻辑策略。
　　最后，在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建三端常规高压直流输电系统模型，实现基本协调控制策略，明确故障测点，设置故障出口逻辑，分别针对送受端仿真换流站阀组接地故障、阀组短路故障、变压器故障等故障，验证保护出出口逻辑的正确性，仿真结果表明，所提保护出口策略可以使得三端系统在系统一部分发生故障时，非故障的部分可以正常工作，且在一部分不能正常运行另一部分正常运行时故障部分的换流站不会由于选择不同的闭锁方式而出现潮流反转的情况，避免了出现故障的换流站中的交流系统会受到较大冲击的后果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究与应用现状

1．2．1 国内外典型多端直流输电系统工程概述

1．2．2 直流线路行波保护的研究现状和发展趋势

1．2．3 换流器保护的研究现状

1．3 本文所做工作

第2章 多端直流输电系统保护及关键技术

2．1 多端直流输电系统关键概述

2．1．1 关键技术概述

2．1．2 多端直流输电换流站设备技术

2．1．3 多端直流输电的输电线路技术及接地极技术

2．1．4 多端直流输电的控制保护技术研究

2．2 多端直流输电技术主要型式和运行特性

2．2．1 并联型

2．2．2 串联型

2．2．3 级联型

2．3 多端直流输电典型主接线方案及运行方式

2．3．1 多端直流输电典型主接线方案

2．3．2 多端直流输电系统的运行方式

2．4．1 控制原理

2．4．2 LCC-HVDC逆变器数学模型

2．5 研究方法

2．6 本章小结

第3章 多端直流保护系统划分及功能研究

3．1 保护配置原则

3．2 保护区域整体划分

3．3 直流站保护配置及工作原理

3．3．1 直流站保护配置

3．3．2 保护原理分析

3．4 直流线路及T区保护配置

3．4．1 直流线路故障点类型

3．4．2 多端直流输电直流线路故障定位方法

3．4．3 直流线路保护配置

3．5 小结

第4章 保护出口逻辑及仿真验证

4．1 保护出口逻辑

4．2 仿真模型及控制保护策略

4．3 LCC发生各种故障时的情况

4．4 小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢