LCC-MMC型混合直流送端交流系统故障时直流电流的暂态过程解析

郝亮亮; 詹清清; 陈争光; 周泽昕; 王兴国

doi:10.16081／j.epae.201909050

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

LCC-MMC型混合直流送端交流系统故障时直流电流的暂态过程解析

交直流混联电网仿真与故障分析技术 | 更新时间：2026-06-30

- LCC-MMC型混合直流送端交流系统故障时直流电流的暂态过程解析
- Analysis of DC current transient process under AC system fault at LCC-MMC hybrid HVDC sending end
- 电力自动化设备 2019年39卷第9期页码：220-227
- 作者机构：
  
  1.北京交通大学电气工程学院，北京 100044
  2.中国电力科学研究院有限公司电网安全与节能国家重点实验室，北京 100192
- 作者简介：
  
  郝亮亮（1985—），男，北京人，副教授，博士研究生导师，博士，研究方向为电力系统主设备故障分析及保护、直流输电控制与保护、励磁控制（E-mail：llhao@bjtu.edu.cn）；
  詹清清（1994—），女，辽宁阜新人，硕士研究生，研究方向为混合多端直流输电系统的控制与保护（E-mail：17121539@bjtu.edu.cn）。
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2018YFB0904600);电网安全与节能国家重点实验室开放基金资助项目(JBB51-201801309)
- DOI：10.16081／j.epae.201909050
  中图分类号： TM 46;TM 721.1
- 收稿：2019-06-14，
  
  修回：2019-08-15，
  
  纸质出版：2019-09-10
- 稿件说明：
移动端阅览
郝亮亮,詹清清,陈争光等.LCC-MMC型混合直流送端交流系统故障时直流电流的暂态过程解析[J].电力自动化设备,2019,39(09):220-227.

HAO Liangliang,ZHAN Qingqing,CHEN Zhengguang,et al.Analysis of DC current transient process under AC system fault at LCC-MMC hybrid HVDC sending end[J].Electric Power Automation Equipment,2019,39(09):220-227.
郝亮亮,詹清清,陈争光等.LCC-MMC型混合直流送端交流系统故障时直流电流的暂态过程解析[J].电力自动化设备,2019,39(09):220-227. DOI： 10.16081／j.epae.201909050.

HAO Liangliang,ZHAN Qingqing,CHEN Zhengguang,et al.Analysis of DC current transient process under AC system fault at LCC-MMC hybrid HVDC sending end[J].Electric Power Automation Equipment,2019,39(09):220-227. DOI： 10.16081／j.epae.201909050.

摘要

电网换相换流器和模块化多电平换流器（LCC-MMC）型混合直流输电解决了传统直流受端的换相失败问题，目前葛洲坝—上海直流系统正在进行受端柔性直流化改造的方案论证，而焦点在于送端交流系统故障引起直流电流快速下降的故障穿越问题。为此，首先根据送端交流系统故障时的系统等值电路得到其拉氏运算电路，基于回路电流法通过拉氏反变换求得直流电流的暂态过程，并分析了暂态电流的衰减分量及振荡分量。在PSCAD／EMTDC仿真平台上建立了葛洲坝—上海直流的电磁暂态仿真模型，仿真结果验证了分析的正确性。进一步地，忽略暂态电流的振荡分量，得到了直流电流及其过零时间的近似解析表达式。最后，利用解析表达式分析了交流电压跌落程度、平波电抗器和控制策略对直流电流过零时间的影响。所提方法可为LCC-MMC型混合直流输电的送端交流系统保护定值整定及平波电抗器参数的选取提供依据。

Abstract

LCC-MMC（Line Commutated Converter-Modular Multilevel Converter） hybrid HVDC transmission solves the problem of commutation failure at traditional DC receiving end. At present，the project demonstration of receiving end flexibility in Gezhouba-Shanghai HVDC system has been carried out，and the focus is on the problem of fault ride-through problem which causes rapid decrease of DC current under the AC fault at the sending end. Therefore，firstly，the Laplace arithmetic circuit is obtained according to the system equivalent circuit of the AC fault at the sending end. Based on the loop current method，the transient process of DC current is obtained by Laplace inverse transformation，and the attenuation and oscillation components of the transient current are analyzed. The electromagnetic transient simulation model of Gezhouba-Shanghai HVDC system is established in PSCAD／EMTDC，and simulative results verify the correctness of analysis. Furthermore，the approximate analytical expressions of DC current and its zero-crossing time are obtained by neglecting the oscillation component of transient current. Finally，the influence of AC voltage dropping degree，smoothing reactor and control strategy on DC current zero-crossing time is analyzed by analytic expression. The proposed method can provide the basis for protection value setting of sending end AC system and the selection of smoothing reactor parameters in LCC-MMC hybrid HVDC system.

关键词

Keywords

references

浙江大学发电教研组直流输电科研组 . 直流输电［M］. 北京：水利电力出版社， 1982 ： 1 - 24 .

赵婉君 . 高压直流输电工程技术［M］. 北京：中国电力出版社， 2004 ： 1 - 39 .

RAHIMI E ， GOLE A M ， DAVIES J B ， et al ． Commutation fai-lure in single- and multi-infeed HVDC systems ［C］∥ The 8th IEE International Conference on AC and DC Power Trans-mission ． London，UK ： IET ， 2006 ： 182 - 186 ．

MANOHAR P ， KELAMANE V ， KAUSHIK D ， et al . Improved controls for LCC-VSC hybrid HVDC system ［C］∥ Proceedings of 2013 International Conference on Circuits，Controls and Com-munications . Bengaluru，India ： IEEE ， 2013 ： 1 - 5 .

胡文旺，唐志军，林国栋，等 . 柔性直流输电工程系统调试技术应用、分析与改进［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 10 ）： 197 - 203，210 .

HU Wenwang ， TANG Zhijun ， LIN Guodong ， et al . Application，analysis and improvement of system commissioning technology for flexible DC transmission project ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 10 ）： 197 - 203，210 .

WALTER G ， OSCAR D M ， ALEJANDRO G . Direct power con-trol for VSC-HVDC systems：an application of the global tracking passivity-based PI approach ［J］. International Journal of Electrical Power and Energy Systems ， 2019 ， 110 ： 588 - 597 .

汤广福，罗湘，魏晓光，等 . 多端直流输电与直流电网技术［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 10 ）： 8 - 17 .

TANG Guangfu ， LUO Xiang ， WEI Xiaoguang ， et al . Multi-terminal HVDC and DC-grid technology ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 10 ）： 8 - 17 .

KOTB O ， SOOD V K . A hybrid HVDC transmission system supplying a passive load ［C］∥ 2010 IEEE Electric Power and Energy Conference . Halifax，NS，Canada ： IEEE ， 2010 ： 1 - 5 .

郝亮亮，张静，黄银华，等 . 模块化多电平换流器的分频均压控制策略［J］. 电力自动化设备， 2018 ， 38 （ 6 ）： 195 - 200，223 .

HAO Liangliang ， ZHANG Jing ， HUANG Yinhua ， et al . Frequency dividing control of capacitor voltage balance for modular multilevel converter ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2018 ， 38 （ 6 ）： 195 - 200，223 .

杨晓峰，林智钦，郑琼林，等．模块组合多电平变换器的研究综述［J］．中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 6 ）： 1 - 13 ．

YANG Xiaofeng ， LIN Zhiqin ， ZHENG Trillion ， et al ． A review of modular multilevel converters ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 6 ）： 1 - 13 ．

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 .

李程昊 . 混合直流输电系统拓扑结构及关键技术研究［D］. 武汉：华中科技大学， 2015 .

LI Chenghao . Research on topology and other key techno-logies of hybrid HVDC transmission system ［D］. Wuhan ： Huazhong University of Science & Technology ， 2015 .

ROHNER S ， BERNET S ， HILLER M ， et al . Modulation，losses，and semiconductor requirements of modular multilevel con-verters ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2010 ， 57 （ 8 ）： 2633 - 2642 ．

LOU B ， ZHOU H ， XU Z ， et al ． Fault response comparison of LCC-MMC hybrid topologies and conventional HVDC topology ［J］. The Journal of Engineering ， 2019 （ 16 ）： 2068 - 2073 .

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 .

时伯年，洪潮，孙刚，等 . 交流不对称故障下的LCC-MMC混合直流系统输送功率提升策略研究［J］. 电力系统保护与控制， 2017 ， 45 （ 20 ）： 73 - 78 .

SHI Bonian ， HONG Chao ， SUN Gang ， et al . Research on po-wer transmission enhancement strategy of LCC-MMC hybrid HVDC system under AC symmetric fault ［J］. Power System Protection and Control ， 2017 ， 45 （ 20 ）： 73 - 78 .

刘志超，时伯年，刘斌，等 . 基于最大调制比的LCC-MMC混合直流交流侧故障控制策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 4 ）： 125 - 130 .

LIU Zhichao ， SHI Bonian ， LIU Bin ， et al . Control strategies of LCC-MMC hybrid HVDC transmission under AC system fault based on maximum modulation index ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 4 ）： 125 - 130 .

梅军，何梦雪，梁东，等 . 送端交流不对称故障下LCC-MMC-HVDC穿越控制策略研究［J］. 现代电力， 2019 （ 4 ）： 48 - 56 .

MEI Jun ， HE Mengxue ， LIANG Dong ， et al . Ride-through control of LCC-MMC-HVDC under asymmetrical faults at the sending end ［J］. Modern Electric Power ， 2019 （ 4 ）： 48 - 56 .

袁旭峰，程时杰，文劲宇 . 基于CSC和VSC的混合多端直流输电系统及其仿真［J］. 电力系统自动化， 2006 ， 30 （ 20 ）： 32 - 36，76 .

YUAN Xufeng ， CHENG Shijie ， WEN Jinyu . Simulation study for a hybrid multi-terminal HVDC system based on VSC and CSC ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2006 ， 30 （ 20 ）： 32 - 36，76 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

LCC-MMC混合三端直流输电系统送端交流故障下的不间断运行协调控制策略

双馈风机系统的切换型混沌振荡及其非光滑分岔特性

3种混合直流输电系统的交流故障特性对比

海洋核动力平台低压系统无源降压消弧及故障性质辨识方法

基于能流功率变化率的双馈风电场内次同步振荡源定位