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    基于限流電抗暫態(tài)電壓的直流配電網(wǎng)單端量保護(hù)

    2022-11-01 03:32:28湯亞芳袁旭峰張孝薈李雨龍
    關(guān)鍵詞:極間電抗限流

    季 路,湯亞芳,袁旭峰,張孝薈,李雨龍

    (貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院,貴陽 550025)

    隨著用戶對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量要求的不斷提高,電力電子化的配電系統(tǒng)已成為配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。電力電子化的配電系統(tǒng)與傳統(tǒng)交流配電系統(tǒng)相比,具有支持分布式電源和負(fù)荷靈活接入等優(yōu)勢[1]。但在發(fā)生故障時,由于配電系統(tǒng)的阻尼較小,使故障發(fā)展速度和電流增長速度均比交流電網(wǎng)快,而直流配電網(wǎng)的電力電子器件不能承受很大的故障沖擊電流,故需要設(shè)計一套可靠的保護(hù)方法在2 ms內(nèi)準(zhǔn)確識別故障并保護(hù)整個系統(tǒng)[2-3]。

    為限制直流配電系統(tǒng)發(fā)生故障時的電流上升率,通常在線路兩端配置限流電抗器[4],在直流配電系統(tǒng)線路保護(hù)中,可利用限流電抗器故障后電流及電壓的特性識別故障線路[5-6]。文獻(xiàn)[7]利用故障發(fā)生時限流電抗器上的電壓作為故障識別條件,但不能識別雷擊時限流電抗器電壓的快速震蕩,容易發(fā)生誤動作;文獻(xiàn)[8]利用復(fù)頻域建模來計算限流電抗電壓,并利用故障時正、負(fù)極限流電抗電壓積分值的差異性作為保護(hù)判據(jù),但保護(hù)的理論計算對保護(hù)裝置的要求較高;文獻(xiàn)[9]利用正、負(fù)極線路暫態(tài)電壓Pearson 相關(guān)系數(shù)在區(qū)內(nèi)、外故障時的差異進(jìn)行故障識別,但不能識別極間短路故障;文獻(xiàn)[10]利用高低頻段暫態(tài)能量比值和暫態(tài)功率極性構(gòu)成單端量邊界保護(hù)方案,但高低頻段和整定值的選擇依賴于實際工程參數(shù),且不易識別高阻故障;文獻(xiàn)[11]利用限流電抗器的故障電流暫態(tài)特性自主識別故障事件類型,保護(hù)方案傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較少,且不需要通信和同步;文獻(xiàn)[7]所提的保護(hù)理論只能用于偽雙極配電系統(tǒng)。

    本文針對模塊化多電平換流器MMC(modular multi-level converter)和電壓源換流器VSC(voltage source converter)共存的真雙極柔性中壓直流配電系統(tǒng),根據(jù)故障時正、負(fù)極線路的限流電抗電壓的特點提出一種能夠快速識別故障的保護(hù)方法。該方法通過發(fā)生故障后一段時間內(nèi)限流電抗電壓的變化率及幅值的大小來快速識別區(qū)內(nèi)、外故障;并在判斷出區(qū)內(nèi)、外故障之后,根據(jù)正、負(fù)極限流電抗電壓絕對值在0.7 ms內(nèi)比值的對數(shù)之和構(gòu)建判據(jù),實現(xiàn)故障極性的判定;最后通過仿真軟件PSCAD/EMTDC驗證了保護(hù)理論的可靠性。

    1 柔性直流配電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及參數(shù)

    由于城市用電需求的激增和可用能源的多樣化,本文以基于MMC 及VSC 的四端真雙極柔直配電系統(tǒng)作為研究對象,給出配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中,G1、G4分別為向電網(wǎng)中輸送功率的系統(tǒng)和消納功率的系統(tǒng);G2 為向電網(wǎng)輸送功率的風(fēng)電場;Load為交流負(fù)荷。

    圖1 環(huán)狀柔性直流配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of ring flexible DC distribution network

    在圖1中,配電網(wǎng)采用主從控制,換流站1為主控站,采用定直流電壓控制、定無功控制;控制直流母線電壓為±20 kV,換流站1 傳輸功率為20 MW。換流站2采用孤島控制,與風(fēng)電機組相連;控制直流母線電壓為±20 kV,換流站2的傳輸功率為5 MW。換流站3 也采用孤島控制,換流站3 的消納功率為15 MW。換流站4采用定有功控制、定無功控制;換流站4 的消納功率10 MW。換流站的接地方式為在開關(guān)電阻旁并聯(lián)一個箝位電容,且經(jīng)大電阻接地[12]。直流配電網(wǎng)具體參數(shù)見表1。

    表1 系統(tǒng)仿真參數(shù)Tab.1 Simulation parameters of system

    2 柔性直流配電系統(tǒng)的故障特性分析

    2.1 正常運行

    本文以線路1 為保護(hù)區(qū)域,其他線路為保護(hù)區(qū)域外,線路1首端設(shè)置在安裝限流電抗器LT12處,下標(biāo)T 表示互感器。當(dāng)系統(tǒng)正常工作時,線路1上的電流波動很小,則線路1上的限流電抗電壓幅值接近于零。

    2.2 故障情況分析

    換流站1和換流站4中的子模塊電容在故障時對電流的影響較小[14],因此,與配電系統(tǒng)中的一個換流站相連的線路發(fā)生故障時的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2(a)所示。其中,與換流站臨近的某一條線路發(fā)生故障時,換流站的等效電容向該故障點放電,該放電支路可以近似等效為圖2(b)所示的RLC支路[15]。故該支路的電容C向故障點f 放電的電流if、電容C的電容電壓UC與一階電容電壓的關(guān)系可表示為

    圖2 換流站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和其故障時采用R-L 模型的等效電路Fig.2 Topological structure of converter station and its equivalent circuit using R-L model in the case of fault

    利用等效電感L、等效電阻R、等效電容C、與二階電容電壓的關(guān)系列寫支路的回路電壓方程為

    通過求解式(2)的回路電壓方程,可得UC與if的關(guān)系式,然后根據(jù)得到的if可以求得流經(jīng)限流電抗器的電流。

    2.2.1 區(qū)內(nèi)故障

    1)單極接地故障

    假設(shè)當(dāng)線路1 的中部發(fā)生正極接地故障時,流向故障點的電流是換流站的等效電容流向故障點的電流。

    區(qū)內(nèi)正極接地故障網(wǎng)絡(luò)如圖3 所示,由圖3 可知,當(dāng)發(fā)生故障時,換流站1和換流站3的正極等效電容向故障點放電。i13p、i1p和i1fp為區(qū)內(nèi)正極接地故障情況下的故障電流,由于大接地電阻的存在,須要考慮故障電流在其上面產(chǎn)生的電壓,且阻尼系統(tǒng)判別式Δ=R2C2-4LC大于零,則這個系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng),故圖3的回路電壓方程可表示為

    圖3 區(qū)內(nèi)正極接地故障網(wǎng)絡(luò)Fig.3 Network under positive-pole grounding fault in the zone

    式中:C1p、C3p分別為換流站1和3正極所并聯(lián)的電容;R1fp、R3fp分別為線路1的中部發(fā)生正極接地故障時從換流站1和換流站3的正極接地處到故障點f的等效電阻;L1fp、L3fp分別為線路1的中部發(fā)生正極接地故障時從換流站1和換流站3的正極母線處到故障點f的等效電抗;r12p、l12p分別為線路1的單位電阻和單位電抗;UC1p、UC3p分別為換流站1和換流站3 并聯(lián)的電容C1p、C3p上的等效電容電壓;分別為換流站1 和換流站3 并聯(lián)的電容C1p、C3p上的等效電容電壓的一階形式;分別為換流站1 和換流站3 并聯(lián)的電容C1p、C3p上的等效電容電壓的二階形式;x為從故障點f 到限流電抗器LT12的距離;R3為換流站3 的接地電阻值。

    將式(3)寫成矩陣形式為

    式中:α、β為等效參數(shù)矩陣;ε為系數(shù);X1為電壓向量;X2為X1的一階形式;分別為對X1及X2求導(dǎo)得到對應(yīng)的一階形式;LT12p為線路1限流電抗器LT12處的正極等效電抗;LT13p為線路2 限流電抗器LT13處的正極等效電抗;LT31p為線路2 限流電抗器LT31處的正極等效電抗;R13p為線路2 的等效電阻值;R1為換流站1的接地電阻值。

    正極接地故障情況下的初值可表示為

    式中,U1p(0)、U3p(0)分別為線路1 正極接地故障時換流站1和3正極p的等效電容電壓的初值。

    由式(4)可得

    式中:為X的一階形式;X0為初值;A為4 階矩陣,由于換流站接有大接地電阻,導(dǎo)致配電系統(tǒng)的阻尼很大,因此A的特征根互異。

    由式(8)可得相應(yīng)的解X[16]和線路1首端限流電抗電壓ULT12p為

    式中:Λ為由A的特征根構(gòu)成的對角矩陣;φ為由A的特征向量構(gòu)成的特征矩陣;φ-1為特征矩陣φ的逆。

    圖4 給出了線路1 在中部發(fā)生直流正極故障時,根據(jù)式(11)計算出的正極限流電抗電壓值與PSCAD平臺上的仿真值對比波形。

    由圖4 可以看出,正極限流電抗電壓的理論值和仿真值都隨著時間的增加而減少,且在故障后的0.2 ms 內(nèi),由理論計算及不同情況下的仿真得到的值進(jìn)行充分比較,考慮一定的裕度而計算得出的變化率大于0.02 MV/ms;負(fù)極限流電抗電壓的理論值在線路1正極接地故障后一段時間內(nèi)為零,仿真值也基本為零。故可以利用正負(fù)極限流電抗電壓在故障后一段時間內(nèi)的不同值來進(jìn)行故障選極。

    圖4 正極限流電抗電壓理論值與仿真值Fig.4 Theoretical and simulation values of positive-pole current-limiting reactance voltage

    2)極間短路

    假設(shè)在線路1 發(fā)生極間短路,則線路1 兩端的換流站的正負(fù)極等效電容都會向該線路的故障點放電,電流的增長幅度較單極接地故障時快。極間短路故障電路及等效回路如圖5 所示。由圖5(a)可知,UC1p≈UC3p,UC1n≈UC3n,UC1n、UC3n分別為換流站1 和3 負(fù)極并聯(lián)的電容C1n、C3n上的等效電容電壓,則換流站3 的等效電容短時間不會向線路1 的故障點放電;同理,換流站4 的等效電容不會向線路1的故障點放電。

    圖5 極間短路故障電路及等效回路Fig.5 Circuit under inter-pole short circuit fault and its equivalent circuit

    圖5 中,R13p、L13p和R13n、L13n分別為線路3 的正極和負(fù)極等效電阻、等效電抗;i31p、i1fp、i1p和i31n、i1fn、i1n分別為區(qū)內(nèi)極間短路情況下的故障電流;RT12pn、LT12pn分別為極間短路時正、負(fù)極等效電阻和正、負(fù)極等效電抗。等效電抗LT12pn、電阻RT12pn的表達(dá)式為

    參照區(qū)內(nèi)單極接地故障時的電路分析,可得線路1 首端安裝的限流電抗器LT12上的正、負(fù)極限流電抗電壓ULT12p和ULT12n為

    式中,ν1、ν2、δ、γ11、γ12為系數(shù),其相應(yīng)的表達(dá)式為

    式中:Δ1fpn為圖5(b)回路的阻尼系統(tǒng)判別式;C1n為換流站1 的負(fù)極并聯(lián)電容;LT12n為線路1 首端負(fù)極限流電抗;為極間短路時換流站1 正極等效電容電壓的初值。r12p=r12n、l12p=l12n為單位電阻和單位電抗。

    極間短路情況下的電壓初值可表示為

    圖6 給出了線路1 的中部發(fā)生極間短路時,根據(jù)式(13)計算出的限流電抗電壓值與PSCAD 平臺上的仿真值對比波形。

    圖6 正負(fù)極限流電抗電壓理論值與仿真值Fig.6 Theoretical and simulation values of positive-and negative-pole current-limiting reactance voltage

    由圖6可知,當(dāng)線路1的中部發(fā)生極間短路時,電壓的絕對值大于7 kV;線路1 的首端正、負(fù)極限流電抗電壓是對稱的,可用這種特性與單極故障區(qū)分,從而構(gòu)建保護(hù)判據(jù)。

    2.2.2 區(qū)外故障

    1)區(qū)外單極接地故障

    根據(jù)第2.2.1節(jié)的分析方法,可得出線路2安裝的限流電抗器LT13出口處發(fā)生正極接地故障情況時的ULT12p和ULT12n的表達(dá)式為

    式中:C2p為換流站2負(fù)極的并聯(lián)的電容;分別為換流站2并聯(lián)的電容C2p上的等效電容電壓的一階形式和二階形式;LT21p為線路1限流電抗器LT21處的正極等效電抗;R2fp為線路2的LT13出口處發(fā)生正極接地故障時從換流站2 的正極到故障點的等效電阻;L2fp為線路2的LT13出口處發(fā)生正極接地故障時從換流站2的正極到故障點的等效電抗;R12p為線路1 的等效電阻;R2為換流站2 的接地電阻;L12p為線路1的正極等效電抗(包括線路1兩端的正極限流電抗);LT13p為線路2的LT13出口處的正極電抗。

    線路2 正極接地等效電路如圖7 所示。圖7中,i12p、i1p和i1fp為線路2的LT13出口處發(fā)生正極接地故障時的故障電流。

    圖7 線路2 正極接地故障網(wǎng)絡(luò)Fig.7 Network under Line 2 positive-pole grounding fault

    由圖7可知,當(dāng)線路2發(fā)生正極接地故障時,線路1的正、負(fù)極電流的變化趨勢是一致的,則線路1正、負(fù)極限流電抗電壓的變化趨勢也一致,此時正、負(fù)極限流電抗電壓幅值的最大值不超過7 kV。

    2)區(qū)外極間短路

    由第2.2.1節(jié)的分析可知,當(dāng)線路2發(fā)生極間短路故障時,由于正、負(fù)極的電氣量對稱,在很短的時間內(nèi),換流站1 的正負(fù)極母線電壓基本不變,則換流站2的等效電容不會向線路2的故障點放電。圖8 給出了區(qū)外極間短路時首端正、負(fù)極限流電抗理論值與仿真值的波形。由圖8的理論值可知,線路1首端正、負(fù)極限流電抗電壓基本為零,但仿真值在3.001 s以前均小于啟動閾值0.1 kV。

    圖8 區(qū)外極間短路時線路1 首端正負(fù)極限流電抗電壓理論值與仿真值波形Fig.8 Waveforms of theoretical and simulation values of positive-and negative-pole current-limiting reactance voltage at Line 1 head end under interpole short circuit fault outside the zone

    3 保護(hù)原理的設(shè)計

    3.1 故障判別

    由第2 節(jié)分析可知,在發(fā)生區(qū)外單極接地故障時,區(qū)內(nèi)連續(xù)采樣3個正極或負(fù)極限流電抗電壓的變化率的絕對值不超過0.02 MV/ms;而區(qū)內(nèi)單極接地故障時,連續(xù)采樣3個正極或負(fù)極限流電抗電壓變化率的絕對值會超過0.02 MV/ms,但其不超過0.2 MV/ms。同時考慮到雷擊電流大多持續(xù)0.2 ms,雷擊電流反映的限流電抗電壓是振蕩的,且連續(xù)采樣的限流電抗電壓變化率超過0.2 MV/ms。在連續(xù)采樣限流電抗電壓值作為啟動條件的同時,也可以用3 個連續(xù)采樣的變化率或者限流電抗電壓值進(jìn)行故障判別,故將啟動條件和故障判別條件設(shè)置為

    式中:| Δt|=0.05ms;Uset1為啟動值,根據(jù)理論值和仿真值并考慮一定裕度取為0.1 kV;根據(jù)仿真值并保證一定裕度取為0.02 MV/ms;根據(jù)仿真值并保證一定裕度取為0.2 MV/ms;ULi為比較連續(xù)4個采樣點i的正極或負(fù)極限流電抗電壓的絕對值之和,i=1,2,3,4;ULj為j時刻最大的正極或負(fù)極限流電抗電壓值的絕對值,j=1,2,3;Uset4為故障判別時限流電抗電壓的最小定值,其根據(jù)仿真值并保證一定裕度取為7 kV;Uset5為故障判別時限流電抗電壓的最大定值,其根據(jù)仿真值并保證一定裕度取為20.5 kV。式(19)中2個條件只需滿足1個就可以區(qū)分故障。

    3.2 暫態(tài)電壓特征以及選極判據(jù)的建立

    1)暫態(tài)電壓特征

    由理論分析可知,不同故障類型使限流電抗電壓呈現(xiàn)不同特征,據(jù)此可設(shè)計故障判據(jù)。

    在信息論中,用相對熵Φ衡量2 個隨機分布a={a1,a2,a3,…,aw} 和b={b1,b2,b3,…,bw} 之間的距離,w表示a和b中采樣數(shù)據(jù)點的個數(shù)。相對熵Φ可表示為

    當(dāng)2 個分布距離增大時,它們的相對熵也會增大;當(dāng)2個分布相似時,它們的相對熵近似為零。

    對于正、負(fù)極限流電抗電壓信號序列ULTmzp=正、負(fù)極限流電抗電壓的絕對值之比的對數(shù)和為Smz,其表達(dá)式為

    式中,ULTmzp、ULTmzn分別為線路保護(hù)安裝mz處測得的正、負(fù)極限流電抗電壓,m為離保護(hù)安裝處最近的換流站的序號,z為保護(hù)安裝所在線路的另一個換流站的序號,mz={12,13,21,24,31,34,42,43} 。

    相對熵不能判斷正、負(fù)極故障的區(qū)別,故本文利用相對熵的特點,定義了式(21)所示的數(shù)學(xué)表達(dá)式。為使保護(hù)快速動作,取故障判別完成后的數(shù)據(jù)窗為0.7 ms,采集數(shù)據(jù)點為14個。

    當(dāng)線路1發(fā)生正極接地故障時,由第2.2.1節(jié)分析可知,在0.7 ms內(nèi)正極限流電抗電壓的絕對值大于負(fù)極限流電抗電壓的絕對值,其關(guān)系[17]為

    2)選極判據(jù)

    為了準(zhǔn)確判斷故障極性,根據(jù)第3.1 節(jié)中所敘述的不同特點構(gòu)建選極判據(jù)為

    式中,Sset為判別定值,其值為3.10。

    3.3 保護(hù)方案流程圖

    基于第3.1、3.2 節(jié)提出的依據(jù),構(gòu)建保護(hù)方案流程如圖9所示。

    圖9 保護(hù)方案流程Fig.9 Flow chart of protection scheme

    4 仿真驗證及影響因素分析

    為了驗證理論的正確性,在仿真軟件PSCAD/EMTDC 中搭建圖1 所示的四端環(huán)狀混合配電網(wǎng)模型,直流線路采用RL模型;當(dāng)仿真中采用工程中常用的10 kHz 的采樣頻率時會錯過重要的故障暫態(tài)信息[14],故仿真采樣頻率為20 kHz。

    4.1 區(qū)內(nèi)故障

    假設(shè)線路1 的中部發(fā)生正極接地和極間短路故障(無過渡電阻),故障時間為3 s,圖10給出了發(fā)生故障后的正、負(fù)極限流電抗電壓波形;保護(hù)動作判別及動作情況分析見表2。由結(jié)果可知,所提保護(hù)方案能正確動作。

    表2 區(qū)內(nèi)正極接地故障及極間短路時保護(hù)動作情況Tab.2 Protection action in the case of positive-pole grounding fault or inter-pole short circuit fault in the zone

    圖10 線路1 的中部發(fā)生正極接地故障及極間短路時線路1 首端正負(fù)極限流電抗電壓Fig.10 Positive-and negative-pole current-limiting reactance voltage at Line 1 head end when positive-pole grounding fault or inter-pole short circuit fault occurs in the middle of Line 1

    對發(fā)生在線路首端及末端的故障進(jìn)行仿真,分析保護(hù)的動作情況,其結(jié)果如表3 所示。由表3 可知,在線路的不同位置發(fā)生故障時,保護(hù)均能正確動作。

    表3 區(qū)內(nèi)正極接地故障及極間短路時故障位置(x)不同取值時的保護(hù)動作情況Tab.3 Protection action with different values of fault location(x)under positive-pole grounding fault or inter-pole short-circuit fault in the zone

    4.2 區(qū)外故障

    假設(shè)線路2、3 發(fā)生正極接地故障或極間短路故障,表4、5給出了保護(hù)的判定情況。

    表4 線路2 正極接地故障及極間短路時保護(hù)動作情況Tab.4 Protection action in the case of positive-pole grounding fault or inter-pole short circuit fault of Line 2

    表5 線路3 正極接地故障及極間短路時保護(hù)動作情況Tab.5 Protection action in the case of positive-pole grounding fault or inter-pole short circuit fault of Line 3

    4.3 雷擊電流的影響

    為了驗證第3 節(jié)所提保護(hù)理論的可靠性,采用標(biāo)準(zhǔn)雷擊電流模型,在仿真中該雷擊發(fā)生在配電系統(tǒng)的線路1 出口處,圖11 給出了線路1 的的仿真波形;表6 給出了雷擊時線路1 首端保護(hù)的判別情況。

    圖11 雷擊時線路1 首端正負(fù)極限流電抗電壓波形Fig.11 Waveforms of positive-and negative-pole current-limiting reactance voltage at Line 1 head end during lightning strike

    表6 雷擊時線路1 首端保護(hù)動作情況Tab.6 Protection action of Line 1 head end during lightning strike

    4.4 過渡電阻的影響

    由于第4.1節(jié)中并未分析故障時過渡電阻對保護(hù)動作的影響,故在本節(jié)中分析在線路1中間發(fā)生過渡電阻為50 Ω的正極接地故障和極間短路對所提保護(hù)理論的影響,具體結(jié)果如表7所示。

    表7 50 Ω 過渡電阻的區(qū)內(nèi)故障時保護(hù)動作情況Tab.7 Protection action of 50 Ω transition resistance under fault in the zone

    由表7 可以看出,在線路1 中部發(fā)生接地電阻為50 Ω 單極和雙極故障時保護(hù)均能正確地動作。保護(hù)抗過渡電阻能力較強。

    4.5 噪聲的影響

    在信號序列傳輸?shù)倪^程中,不可避免地會有噪聲的影響,因此,噪聲會對保護(hù)的判斷產(chǎn)生干擾。

    圖12 給出了在線路1 中部發(fā)生正極接地短路故障和極間短路之后,信噪比為20 dB時的正、負(fù)極限流電抗電壓波形;負(fù)極接地故障與正極類似,結(jié)果分析如表8所示。

    圖12 線路1 正極接地故障和極間短路時信噪比為20 dB的線路1 首端正負(fù)極限流電抗電壓Fig.12 Positive-and negative-pole current-limiting reactance voltage of Line 1 head end with a signal-to-noise ratio of 20 dB under positivepole grounding fault or inter-pole short circuit fault of Line 1

    表8 信噪比為20 dB 的區(qū)內(nèi)故障時保護(hù)動作情況Tab.8 Protection action with a signal-to-noise ratio of 20 dB in the case of fault in the zone

    由表8 中的結(jié)果分析可知,有噪聲影響時在各種故障情況下保護(hù)均能正確動作。

    4.6 限流電抗及接地電阻的影響

    1)限流電抗取值的影響

    限流電抗電壓的大小與限流電抗值成正比,但當(dāng)限流電抗取值過小時,會造成保護(hù)定值很難界定,且與負(fù)極限流電抗電壓無區(qū)分,區(qū)內(nèi)、外故障的差異性變小;但限流電抗值不能太大,否則不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在第4.1節(jié)中采用10 mH的限流電抗值進(jìn)行分析,現(xiàn)對限流電抗取為3 mH和5 mH時保護(hù)的動作情況進(jìn)行仿真分析,其結(jié)果如表9所示。

    由表9 中的結(jié)果分析可知,當(dāng)取不同限流電抗值時,在各種故障情況下保護(hù)方案均能正確動作。

    表9 區(qū)內(nèi)正極接地故障及極間短路時限流電抗(L)不同取值時的保護(hù)動作情況Tab.9 Protection action with different values of currentlimiting reactance(L)under positive-pole grounding fault or inter-pole short-circuit fault in the zone

    2)接地電阻取值的影響

    由于第4.1節(jié)中采取的接地電阻取值為100 Ω,能夠限制單極接地故障時的電流,使系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定。表10給出了區(qū)內(nèi)正極接地故障和極間短路時接地電阻不同取值時的保護(hù)動作情況,由表10中的結(jié)果分析可知,當(dāng)接地電阻為0 Ω 及50 Ω 時,保護(hù)均能正確動作。

    表10 區(qū)內(nèi)正極接地故障和極間短路時接地電阻(R)不同取值時的保護(hù)動作情況Tab.10 Protection action with different values of grounding resistance(R)under positive-pole grounding fault or inter-pole short-circuit fault in the zone

    5 結(jié)論

    本文針對MMC和VSC共存的真雙極四端柔性中壓直流配電網(wǎng)開展保護(hù)研究,分析了線路限流電抗電壓的故障暫態(tài)特性,給出限流電抗電壓的理論計算方法,提出一種利用單側(cè)電氣量的保護(hù)方案。經(jīng)理論分析及仿真驗證可得出該保護(hù)方案具有如下特性:

    (1)保護(hù)方案具有較好的快速性,在1 ms 內(nèi)能實現(xiàn)故障識別;

    (2)該保護(hù)方案有較強的抗過渡電阻、抗噪聲和抗雷擊電流的能力。

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