MMC-HVDC对电流相位差动保护的特性影响及仿真验证

本文主要探讨了模块化多电平换流器（MMC）支持的高压直流输电（MMC-HVDC）系统对交流线路电流相位差动保护的影响。MMC-HVDC因其高度的可控性和独特的故障电流特性，与传统的同步电源存在显著差异，这可能导致电流相位差动保护的性能发生变化。 文章首先介绍了MMC-HVDC技术的发展现状，强调了其在海上风电并网、异步电网互联以及海岛供电等领域的广泛应用。由于MMC-HVDC的故障电流幅值和相角受到控制策略、控制参数、电力电子器件能力、故障条件及类型等因素的复杂影响，其故障电流特性与传统同步电源的线性关系不同，这可能会挑战基于这些特性的电流相位差动保护的设计。 作者推导了故障线路换流站侧和电网侧电流相量的数学表达式，对MMC-HVDC故障电流的特性进行了深入剖析。针对单相接地故障和相间短路故障，进一步得出了故障线路两侧电流相角差的解析表达式。文章详细讨论了故障类型、电压不平衡度、功率参考值等参数如何影响电流相角差，从而揭示了MMC-HVDC对电流相位差动保护动作性能的具体影响机制。 为了验证理论分析，作者在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了模型，并通过模拟实验验证了理论结果的正确性。这些仿真结果对于评估和优化MMC-HVDC环境下电流相位差动保护的适应性和有效性至关重要。 总结来说，本文的主要贡献在于对MMC-HVDC技术对电流相位差动保护行为的影响进行了深入研究，为设计者提供了一套理解和处理这种新型输电方式下保护问题的方法论，有助于提升电力系统的安全性和可靠性。