基于MMC的UPFC接地方式及本体保护策略研究

摘要

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)的统一潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)是适应高电压大容量输电的高度可控型灵活交流输电系统装置，其构成复杂，故障影响不容忽视，对接地设计及保护策略要求高。本文以基于MMC的UPFC接地方式及本体保护策略为核心，围绕MMC-UPFC本体保护配置及配合、接地方式对故障特性及本体保护的影响、UPFC接入对系统保护的影响这三个部分开展研究。
　　首先，本文介绍基于MMC的UPFC本体结构、工作原理及详细保护区域划分;结合上海MMC-UPFC示范工程进行仿真实验，考虑阀控制保护影响，重点分析了几种典型故障下的故障特性，指出传统保护可能存在的问题。并针对上述问题，改进了并联阀侧短引线差动保护，T接线差动保护及串联变压器差动保护。
　　其次，针对接地方式对故障特性与本体保护的影响，提出三种可行的交流侧接地方式，分别为仅并联变阀侧中性点经大电阻接地，仅串联变阀侧中性点经大电阻接地及仅并联变阀侧中性点经小电阻接地。进一步，结合示范工程系统参数与RTDS实时数字仿真实验，详细分析不同接地方式对故障特性与保护配置的影响，重点讨论接地点位置对串联变网侧单相接地故障及对应保护配置影响，接地电阻阻值对阀侧短引线单相接地故障、换流器桥臂单相接地故障及相应保护配置影响，最终得出MMC-UPFC较优的接地方案。
　　最后，针对UPFC接入对系统保护的影响，本文给出UPFC本体保护与系统保护的配合，根据示范工程实际需要，明确本体保护与系统保护的动作范围。进一步，将UPFC模型简化等效并仿真分析UPFC接入对故障特性的影响，搭建距离保护计算模型，比较UPFC不同接入地点、不同故障位置，距离保护不同原理情况下，线路首端保护安装处测量电阻、测量电抗及距离保护动作情况，分析UPFC接入对线路距离保护的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．2 MMC-UPFC本体保护配置研究现状

1．2．3 MMC-UPFC接地方式研究现状

1．2．4 MMC-UPFC接入对本体保护的影响研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第2章 MMC-UPFC本体保护配置及其与阀控制保护的配合

2．1 引言

2．2 MMC-UPFC基本结构及工作原理

2．3 MMC-UPFC本体保护配置

2．3．1 本体保护配置概述

2．3．2 并联变压器阀侧短引线差动保护

2．3．3 T接线差动保护

2．3．4 串联变压器差动保护

2．3．5 其他保护

2．4 与阀控制保护的配合

2．5 本章小结

第3章 MMC-UPFC变压器接地方式对本体保护的影响

3．1 引言

3．2 串、并联侧接地方式探讨

3．3 接地电阻大小探讨

3．3．1 不同阻值接地电阻对故障特性的影响

3．3．2 不同接地电阻对保护配置的影响

3．4 本章小结

第4章 UPFC接入对系统保护的影响

4．1 引言

4．2 本体保护与系统保护的配合

4．3 UPFC等效模型及对故障特性的影响

4．3．1 UPFC等效模型

4．3．2 UPFC接入对故障特性的影响

4．4 UPFC接入对线路距离保护的影响

4．4．1 单相接地

4．4．2 两相短路

4．4．3 三相短路

4．5 本章小结

第5章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢