Comparison of AC fault characteristics among three types of hybrid HVDC system

LI Xiaodong; XU Zheng; HU Siquan; ZHANG Zheren; HAN Kun; WANG Shuaiqing

doi:10.16081／j.epae.201909051

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Comparison of AC fault characteristics among three types of hybrid HVDC system

Simulation and Fault Analysis Technology in AC\/DC Hybrid Power Grid | 更新时间：2026-06-30

- Comparison of AC fault characteristics among three types of hybrid HVDC system
- Electric Power Automation Equipment Vol. 39, Issue 9, Pages: 228-235(2019)
- 作者机构：
  
  1.浙江大学电气工程学院，浙江杭州 310027
  2.许继集团有限公司，河南许昌 461000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16081／j.epae.201909051
  CLC： TM 721.3
- Received：27 February 2019，
  
  Revised：2019-08-14，
  
  Published：10 September 2019
- 稿件说明：
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李晓栋,徐政,胡四全等.3种混合直流输电系统的交流故障特性对比[J].电力自动化设备,2019,39(09):228-235.

LI Xiaodong,XU Zheng,HU Siquan,et al.Comparison of AC fault characteristics among three types of hybrid HVDC system[J].Electric Power Automation Equipment,2019,39(09):228-235.
李晓栋,徐政,胡四全等.3种混合直流输电系统的交流故障特性对比[J].电力自动化设备,2019,39(09):228-235. DOI： 10.16081／j.epae.201909051.

LI Xiaodong,XU Zheng,HU Siquan,et al.Comparison of AC fault characteristics among three types of hybrid HVDC system[J].Electric Power Automation Equipment,2019,39(09):228-235. DOI： 10.16081／j.epae.201909051.

摘要

综合电网换相换流器（LCC）和模块化多电平换流器（MMC）的优点，并针对我国西电东送的实际场景，对如下3种目前比较有应用价值的混合直流输电系统方案进行研究：方案1的送端采用LCC，受端采用半桥子模块型MMC串联二极管阀；方案2的送端采用LCC，受端采用全桥子模块与半桥子模块构成的子模块混合型MMC；方案3的送端采用LCC，受端采用LCC和半桥子模块型MMC构成的串联混合型换流器。首先，分别介绍了3种混合直流输电系统的拓扑结构、数学模型及控制方式；然后，在PSCAD／EMTDC中搭建了3种混合直流输电系统，对3种混合直流系统在送端交流系统故障和受端交流系统故障情景下的响应特性进行对比分析；最后，基于仿真结果总结了每种拓扑结构的优劣势。仿真结果表明，在送端交流系统故障的情景下，方案1可能会出现功率中断；在受端交流系统故障的情景下，方案1的故障响应特性要优于其他2种方案。

Abstract

Considering the advantages of LCC（Line Commutated Converter） and MMC（Modular Multilevel Converter），and aiming at the actual scenario of China’s West-East Power Transmission Project，the follo-wing three types of hybrid HVDC（High Voltage Direct Current） system scheme are studied，which are currently of great application value. In Scheme 1，the sending end adopts LCC and the receiving end adopts half-bridge sub-module MMC with series diode valve；in Scheme 2，the sending end adopts LCC and the receiving end adopts the hybrid MMC composed of full-bridge sub-modules and half-bridge sub-modules；in Scheme 3，the sending end adopts LCC and the receiving end adopts the hybrid converter composed of LCC and half-bridge sub-module MMC in series. Firstly，the topological structure，mathematical model and control mode of three types of hybrid HVDC system are introduced respectively. Then，three types of hybrid HVDC system are built in PSCAD／EMTDC，and their response characteristics under fault scenarios of AC system at sending and receiving ends are compared and analyzed. Finally，the advantages and disadvantages of each topological structure are summarized based on the simulative results. Simulative results show that the power interruption may occur in Scheme 1 when fault occurs in the AC system at sending end，and the fault response characteristics of Scheme 1 are better than those of the other two schemes when fault occurs in the AC system at the receiving end.

关键词

Keywords

references

徐政 . 交直流电力系统动态行为分析［M］. 北京：机械工业出版社， 2004 ： 4 .

浙江大学发电教研组直流输电科研组 . 直流输电［M］. 北京：电力工业出版社， 1982 ： 180-186，256-265 .

赵畹君 . 高压直流输电工程技术［M］. 北京：中国电力出版社， 2004 ： 11 - 19 .

赵成勇，郭春义，刘文静 . 混合直流输电［M］. 北京：科学出版社， 2014 ： 5 - 10 ．

罗汉武，乐健，毛涛，等 . 扎鲁特—青州 ±800 kV特高压直流输电工程运行特性分析［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 1 ）： 53 - 59 .

LUO Hanwu ， LE Jian ， MAO Tao ， et al . Analysis of operation characteristics of Zhalute-Qingzhou ±800 kV UHVDC system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 1 ）： 53 - 59 .

付蓉，孙万钱，汤奕，等 . 特高压直流分层接入方式下稳态特性研究［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 1 ）： 81 - 86 .

FU Rong ， SUN Wanqian ， TANG Yi ， et al . Steady-state characteristics of UHVDC hierarchical connection mode ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 1 ）： 81 - 86 .

徐政，肖晃庆，张哲任，等 . 柔性直流输电系统［M］. 2版 . 北京：机械工业出版社， 2016 ： 7 - 9 ．

孔明，汤广福，贺之渊，等 . 模块化多电平HVDC输电系统功率运行区间的优化方法［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 21 ）： 45 - 52，192 .

KONG Ming ， TANG Guangfu ， HE Zhiyuan ， et al . Optimization methods of operation region for modular multilevel converter based HVDC transmission systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 21 ）： 45 - 52，192 .

缪惠宇，梅军，张宸宇，等 . 一种新型的 n +1混合式模块化多电平换流器拓扑结构及其控制策略［J］. 电力自动化设备， 2018 ， 38 （ 3 ）： 88 - 95 .

MIAO Huiyu ， MEI Jun ， ZHANG Chenyu ， et al . A novel topology of n +1 hybrid modular multilevel converter and its control strategy ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2018 ， 38 （ 3 ）： 88 - 95 .

薛英林，徐政，张哲任，等 . 采用不同子模块的MMC-HVDC阀损耗通用计算方法［J］. 电力自动化设备， 2015 ， 35 （ 1 ）： 20 - 29 .

XUE Yinglin ， XU Zheng ， ZHANG Zheren ， et al . General me-thod of valve loss calculation for MMC-HVDC with different submodules ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2015 ， 35 （ 1 ）： 20 - 29 .

程启明，孙伟莎，程尹曼，等 . 电网电压不平衡下MMC的无源控制策略［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 4 ）： 78 - 85 .

CHENG Qiming ， SUN Weisha ， CHENG Yinman ， et al . Passive control strategy of MMC under unbalanced grid voltage ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 4 ）： 78 - 85 .

张帆，徐鹏，贾秀芳，等 . 混联式直流电网的协调控制策略［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 1 ）： 137 - 143 .

ZHANG Fan ， XU Peng ， JIA Xiufang ， et al . Coordinated control strategy for hybrid HVDC grid ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 1 ）： 137 - 143 .

许烽，徐政，刘高任，等 . 基于F-MMC和LCC的混合型三极直流系统及其控制策略［J］. 电力自动化设备， 2014 ， 34 （ 10 ）： 102 - 109 .

XU Feng ， XU Zheng ， LIU Gaoren ， et al . Hybrid tripole HVDC system based on F-MMC and LCC，and its control strategy ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2014 ， 34 （ 10 ）： 102 - 109 .

赵文强，宣佳卓，陆翌，等 . 适用于常规直流改造的混合直流输电系统主电路拓扑研究［J］. 电力自动化设备， 2018 ， 38 （ 12 ）： 186 - 193 .

ZHAO Wenqiang ， XUAN Jiazhuo ， LU Yi ， et al . Research on circuit topology of hybrid HVDC system suitable for refurbi-shing existing LCC-HVDC ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2018 ， 38 （ 12 ）： 186 - 193 .

孙栩，朱晋，刘文龙，等 . 一种具有故障隔离能力的MMC-HVDC换流站子模块拓扑研究［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 3 ）： 120 - 125 .

SUN Xu ， ZHU Jin ， LIU Wenlong ， et al . Fault-isolated sub-mo-dule topology of MMC-HVDC converter station ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 3 ）： 120 - 125 .

徐政，唐庚，薛英林 . 一种混合双极直流输电系统： 201210431652.1 ［P］. 2012-11-02 ．

唐庚，徐政，薛英林 . LCC-MMC混合高压直流输电系统［J］. 电工技术学报， 2013 ， 28 （ 10 ）： 301 - 310 .

TANG Geng ， XU Zheng ， XUE Yinglin . A LCC-MMC hybrid HVDC transmission system ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2013 ， 28 （ 10 ）： 301 - 310 .

TANG G ， XU Z . A LCC and MMC hybrid HVDC topology with DC line fault clearance capability ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2014 ， 62 ： 419 - 428 .

徐雨哲，徐政，张哲任，等 . 基于LCC和混合型MMC的混合直流输电系统控制策略［J］. 广东电力， 2018 ， 31 （ 9 ）： 13 - 25 .

XU Yuzhe ， XU Zheng ， ZHANG Zheren ， et al . Control strategy for hybrid HVDC transmission system based on LCC and hybrid MMC ［J］. Guangdong Electric Power ， 2018 ， 31 （ 9 ）： 13 - 25 .

许烽，徐政 . 基于LCC和FHMMC的混合型直流输电系统［J］. 高电压技术， 2014 ， 40 （ 8 ）： 2520 - 2530 .

XU Feng ， XU Zheng . Hybrid HVDC system based on LCC and FHMMC ［J］. High Voltage Engineering ， 2014 ， 40 （ 8 ）： 2520 - 2530 .

孔明，汤广福，贺之渊 . 子模块混合型MMC-HVDC直流故障穿越控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2014 ， 34 （ 30 ）： 5343 - 5351 .

KONG Ming ， TANG Guangfu ， HE Zhiyuan . A DC fault ride-through strategy for cell-hybrid modular multilevel converter based HVDC transmission systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2014 ， 34 （ 30 ）： 5343 - 5351 .

和敬涵，黄威博，李海英，等 . FBMMC直流故障穿越机理及故障清除策略［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 10 ）： 1 - 7 .

HE Jinghan ， HUANG Weibo ， LI Haiying ， et al . FBMMC DC fault ride-through mechanism and fault clearing strategy ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 10 ）： 1 - 7 .

徐政，王世佳，张哲任，等 . LCC-MMC混合级联型直流输电系统受端接线和控制方式［J］. 电力建设， 2018 ， 39 （ 7 ）： 115 - 122 .

XU Zheng ， WANG Shijia ， ZHANG Zheren ， et al . Inverter station connection modes and control strategies of LCC-MMC hybrid HVDC systems ［J］. Electric Power Construction ， 2018 ， 39 （ 7 ）： 115 - 122 .

XU Zheng ， WANG Shija ， XIAO Huangqing . Hybrid high-vol-tage direct current topology with line commutated converter and modular multilevel converter in series connection suita-ble for bulk power overhead line transmission ［J］. IET Power Electronics ， 2016 ， 9 （ 12 ）： 2307 - 2317 .

张哲任，徐政，徐雨哲，等 . 高压直流输电基本测试系统［J］. 广东电力， 2018 ， 31 （ 9 ）： 2 - 12 .

ZHANG Zheren ， XU Zheng ， XU Yuzhe ， et al . Basic test systems for HVDC ［J］. Guangdong Electric Power ， 2018 ， 31 （ 9 ）： 2 - 12 .

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