Line-break Protection for MMC-HVDC Systems Based on Transient Current Fitting Curve Slope

LI Zainan; HE Zicheng; GUO Shanshan; WANG Qianggang; ZHOU Niancheng; ZHU Xinchen

doi:10.7500/AEPS20250711006

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Line-break Protection for MMC-HVDC Systems Based on Transient Current Fitting Curve Slope

Application Research | 更新时间：2026-10-16

- Line-break Protection for MMC-HVDC Systems Based on Transient Current Fitting Curve Slope
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Issue 20, Pages: 147-155(2026)
- 作者机构：
  
  输变电装备技术全国重点实验室（重庆大学），重庆市 400044
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Smart Grid-National Science and Technology Major Project(2024ZD0802800)
- DOI：10.7500/AEPS20250711006
  CLC：
- Received：11 July 2025，
  
  Revised：2026-01-01，
  
  Online First：23 March 2026，
  
  Published：25 October 2026
- 稿件说明：
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李再男,贺梓晟,郭珊杉等.基于暂态电流拟合曲线斜率的MMC-HVDC系统断线保护[J].电力系统自动化,2026,50(20):147-155.

LI Zainan,HE Zicheng,GUO Shanshan,et al.Line-break Protection for MMC-HVDC Systems Based on Transient Current Fitting Curve Slope[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(20):147-155.
李再男,贺梓晟,郭珊杉等.基于暂态电流拟合曲线斜率的MMC-HVDC系统断线保护[J].电力系统自动化,2026,50(20):147-155. DOI： 10.7500/AEPS20250711006.

LI Zainan,HE Zicheng,GUO Shanshan,et al.Line-break Protection for MMC-HVDC Systems Based on Transient Current Fitting Curve Slope[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(20):147-155. DOI： 10.7500/AEPS20250711006.

摘要

基于模块化多电平换流器（MMC）的高压直流（HVDC）输电(MMC-HVDC)系统直流侧线路发生断线故障后，故障极的直流电压存在失稳风险，需要快速辨识断线区段以配合MMC切换控制维持电压稳定，但现有HVDC输电线路断线保护不够完善。为此，文中提出了一种基于暂态电流拟合曲线斜率的MMC-HVDC断线保护新原理。首先，理论分析了HVDC输电线路断线后的电气量变化特征。其次，通过拟合分析暂态电流的变化趋势，利用拟合曲线的极值点分布特性，提出了基于拟合曲线斜率的断线故障判据。进一步，通过比较振荡电流的直流分量是否逼近零电位来可靠辨识区内外故障。最后，在PSCAD中搭建了真双极系统并仿真验证所提断线保护的性能。仿真结果表明，所提保护原理简单，可快速准确地确定故障断线区段，具有良好的抗噪性能。

Abstract

After a line-break fault occurs on the DC-side line of a high-voltage direct current (HVDC) transmission system based on modular multilevel converters (MMCs)

the DC voltage of the faulty pole faces the risk of instability. Rapid identification of the line-break section is required to coordinate the MMC switching control for voltage stability. However

the existing line-break protection for HVDC transmission lines is insufficient. Therefore

this paper proposes a new line-break protection principle based on the slopes of the transient current fitting curve. Firstly

the variation characteristics of electrical quantities after HVDC line-break are theoretically analyzed. Secondly

by fitting and analyzing the variation trend of transient current

a line-break fault criterion based on the slopes of the fitting curve is proposed using the distribution characteristics of extreme points on the fitting curve. Furthermore

internal and external faults can be reliably identified by judging whether the DC component of oscillating current approaches zero. Finally

a true bipolar system is built in PSCAD to simulate and verify the performance of the proposed line-break protection. Simulation results show that the proposed protection principle is simple

can be used to quickly and accurately locate the line-break fault section

and exhibits favorable anti-noise performance.

关键词

Keywords

references

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