远海风能多端直流系统故障分析与快速检测方法

"本文主要探讨了在远海风能集中接入的多端直流系统中，如何进行直流故障分析和故障检测。文章指出，二电平电压源换流器（VSC）和半桥模块化多电平换流器（MMC）在直流故障时无法有效控制直流短路电流，因此在多端直流系统中，快速识别和隔离故障至关重要。作者提出了一种适用于故障分析的暂态等效模型，该模型只保留高频成分，简化了初期故障电路的分析。基于此模型，他们导出了故障线路和正常线路的故障电流解析表达式，并提出了一种基于暂态电流均值的故障检测方法，该方法具有计算简单、抗过渡电阻能力强和采样率要求低的优点。通过EMTP仿真，验证了模型的准确性及检测方法的有效性。" 在多端直流系统中，当发生直流故障时，如二电平VSC和半桥型MMC等换流器无法有效抑制短路电流的增长，可能导致整个系统的停运。为了防止这种情况，需要在故障后的电容放电阶段快速定位并隔离故障。因此，直流故障电容放电阶段的短路电流计算成为故障检测的关键环节。 本文提出了一种创新的暂态等效模型，该模型在分析故障网络时，只考虑高频成分，极大地简化了故障初期的电路分析过程。利用这个模型，可以精确地获得故障线路和非故障线路的故障电流解析表达，这为故障检测提供了理论基础。 基于暂态电流均值的故障检测方法是本文的核心贡献之一。这种方法依赖于故障线路和正常线路电流差异的计算，其优势在于计算复杂度低，能抵抗过渡电阻的影响，同时对采样率的要求较低，这对于实时监控和快速响应是极其重要的。 通过使用EMTP（Electromagnetic Transients Program）仿真工具，作者验证了所提出的暂态等效模型的精度以及基于暂态电流均值的故障检测方法的有效性。这一研究成果对于提升远海风能接入的多端直流系统的稳定性和可靠性具有重要意义，为实际工程应用提供了理论和技术支持。 关键词涉及的领域包括多端直流系统、直流故障分析、暂态等效模型、暂态电流均值和直流故障检测，这些都是电力系统特别是直流输电技术中的核心概念。这篇论文的研究对于优化风能接入、提高电力系统安全运行和故障处理能力具有深远的学术价值和实践意义。