一种模块化多电平直流输电线路单端保护原理

应用故障网络分析法,研究了模块化多电平高压直流输电线路可能发生的各种短路故障类型,并对其故障特性进行分析。分析结果表明:当发生正极故障时,两侧换流站正极、负极串联小电感电压的故障分量的极性均为负;当发生负极故障时,串联小电感处电压的故障分量的极性均为正;当发生双极故障时,正极、负极串联小电感处电压的故障分量的极性为一负一正,二者极性是相异。根据此特征,可以实现故障极的判别。另外,当发生单极区内故障时,正、负极串联小电感处,电压故障分量的变化速率不同;当发生单极区外故障时,上述位置处,电压故障分量的变化速率都比较慢,几乎相同。若单极故障是正极区内故障,正极电压故障分量变化率要远大于负极的;若是负极区内故障,则正极电压故障分量变化率要远小于负极的。当发生双极区内故障时,正、负极的电压故障分量的变化速率均很快,其极性为正极为负,负极为正,二者的极性是不同的。因此,根据一端换流站正、负极小电感电压的故障分量变化速率的快慢,可实现区内、外故障的识别。最后,用PSCAD搭建双端模块化多电平高压直流输电系统仿真模型。基于该模型,进行各种故障的仿真,用以产生故障数据,并用MATLAB对故障数据进行处理,对保护算法进行验证。仿真结果表明故障分析及保护原理的正确性和有效性。