采用電流突變量夾角余弦的直流電網線路縱聯保護方法

周家培, 趙成勇, 李承昱, 許建中

(新能源電力系統國家重點實驗室(華北電力大學), 北京市 102206)

0 引言

基于模塊化多電平換流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流電網是解決新能源并網及消納問題的有效技術手段之一[1-3]。然而,與交流系統相比,直流電網是一個“低阻尼”系統,直流線路故障時,故障電流更大,故障影響范圍更廣[4-5]。因此,直流輸電線路保護是柔性直流電網發展亟須解決的關鍵技術之一。

目前直流電網線路的保護主要有兩種方案:基于具有故障自清除能力換流器的保護技術和基于直流斷路器的保護技術[5-8]。前者通過閉鎖換流站實現故障的清除,但是直流系統仍會短時功率中斷,在直流電網容量較大時不可接受;后者通過直流斷路器可實現有選擇性地隔離故障線路,保證非故障線路正常運行?？梢?基于直流斷路器的保護技術更加符合直流電網的保護需求,但是需要與有選擇性的故障檢測相配合。因此,研究快速、有選擇性的線路保護方案具有重要意義。

傳統的過電流保護是當電流超過某一閾值時保護動作,但直流電網的“低阻尼”特性導致故障時整個系統都會過流,保護失去選擇性。目前柔性直流輸電工程中,直流線路的保護以行波保護和微分欠壓保護作為主保護,縱聯電流差動保護作為后備保護,此外還配置直流過電壓保護和直流電壓不平衡保護[1,9]。行波保護和微分欠壓保護動作速度快,不受線路分布電容的影響,但是存在著對采樣率要求高、耐過渡電阻能力差等問題。……