次同步振荡对柔直远端交流侧距离保护的影响与抑制策略

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伴随柔性直流输电技术的不断发展,我国的交直流电网已逐步趋于完整。相较于传统电网,柔性直流输电技术提供了更完整的控制手段和更安全的稳定运行。由于电网结构的变化,在暂态运行过程中会出现大量新的电气特征,对传统交流电网距离保护的可靠性造成了威胁。其中次同步振荡(SSO)是影响交直流电力系统安全的常见问题之一。根据实际的运行数据表明,次同步振荡现象可能会使传统交流系统中的距离保护失效,使得系统运行风险加大。在某些严重情况下,由于故障无法即时切除,进而引发直流电网连锁性反应,威胁了系统的安全运行。因此,针对含MMC_HVDC的交直流系统中次同步振荡对距离保护的影响与抑制策略的研究具有重要的意义和实用价值。针对含MMC_HVDC的交直流系统中次同步振荡对距离保护的影响,本文首先介绍了模块化多电平换流器的MMC_HVDC的拓扑结构、数学模型与运行控制原理;其次,基于上述原理,分析了柔性直流系统交流侧远端发生对称及不对称故障时的故障电流特性,指出柔直接入交流电网后其故障电流具有弱馈性、受控性,以及暂态过程短暂的特性;最后,研究了交直流系统中交流电网分别作送端、受端时距离保护的适应性,结合渝鄂柔直电磁暂态仿真模型,针对柔性直流系统次同步振荡对交流侧距离保护的影响进行了仿真试验。仿真结果表明,柔直接入交流电网后,其对交流侧呈现的外特性将直接影响到交流侧距离保护的运行,而次同步振荡现象更加剧了柔性直流系统对距离保护的影响,严重情况会造成交流侧距离保护误动、拒动等严重后果。针对上述影响,提出了一种适用于MMC型的柔性直流系统次同步振荡抑制策略。首先,分析了柔性直流系统与发电机组的阻尼特性,研究了含MMC的交直流系统次同步振荡现象产生机理;其次,在上述基础上,通过对换流器现有控制策略进行优化改进,分别换流器有功、无功控制环路中增加附加阻尼控制器,依靠增添的附加阻尼控制器提供正的阻尼特性,保证总体的阻尼转矩与发电机转子角速度增量的相位差在90°以内,达到抑制次同步振荡发散的作用;最后,结合已经搭建的电磁暂态仿真模型,验证本文提出的基于附加阻尼控制的次同步振荡抑制策略。仿真结果表明:本文所提的次同步振荡抑制策略能够为系统提供一定的正阻尼,从而一定程度的抑制系统次同步振荡造成的持续波动,防止距离保护装置出现误动、拒动的情况,使电网处于安全的运行状态中。
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