HVDC换流器故障分析与保护原理研究

我国电网正处于高速发展时期,目前己经进入从大区性电网向全国性互联电网的过渡阶段,随着HVDC(高压直流输电)在我国的广泛应用,高压直流输电技术成了电力界的研究热点。其中直流保护系统的设计是关系到电力系统安全运行核心问题,受到广泛关注。 换流器是高压直流输电系统中关键、复杂且昂贵的元件,其故障分析的理论和方法、保护功能配置和原理,都与传统的交流系统迥异。目前,国内对HVDC保护系统的分析、设计和研究还亟待进一步深入。因此,有必要对换流器的故障形式和机理进行详尽分析,对其保护原理进行深入研究。 本文以HVDC系统的12脉动换流器为研究对象,对换流器保护各种区内故障从机理上进行了分析。在考虑故障情况时两个6脉动换流器之间的相互影响下,提出了换流器故障的定性分析和定量计算的方法。以CIGRE标准测试系统为例,对整流器典型的区内外故障进行了计算。 深入研究了HVDC换流器主保护(换流器阀短路保护、换相失败保护、极差动保护)的保护原理,在此基础上,基于区内外故障电流的定量计算方法,对整流器阀短路保护的整定和灵敏度问题进行了研究。 利用PSCAD/EMTDC仿真软件,基于CIGRE直流输电测试系统,对换流器区内所有短路故障和相关的区外短路故障进行仿真验证。结果表明,本文对换流器故障分析的理论和方法正确、合理,对HVDC系统换流器保护的分析和整定有效、可靠。