基于系统无功功率短路比提升的混合级联型直流系统暂态电压抑制策略

刘江山; 李凤婷; 尹纯亚; 张高航; 陈睿康; 刘 万

doi:10.20204/j.sp.2025.11015

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基于系统无功功率短路比提升的混合级联型直流系统暂态电压抑制策略

电能质量与系统稳定控制 | 更新时间：2025-12-10

- 基于系统无功功率短路比提升的混合级联型直流系统暂态电压抑制策略
- Transient Voltage Suppression Strategy for Hybrid Cascaded HVDC Systems Based on Enhancement of System Reactive Power Short-Circuit Ratio
- 智慧电力 2025年53卷第11期页码：126-134
- 作者机构：
  
  新疆大学电气工程学院,新疆,乌鲁木齐,830017
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20204/j.sp.2025.11015
  中图分类号：
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
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刘江山,李凤婷,尹纯亚,张高航,陈睿康,刘万.基于系统无功功率短路比提升的混合级联型直流系统暂态电压抑制策略[J].智慧电力,2025,53(11):126-134.

LIU Jiangshan, LI Fengting, YIN Chunya, et al. Transient Voltage Suppression Strategy for Hybrid Cascaded HVDC Systems Based on Enhancement of System Reactive Power Short-Circuit Ratio[J]. 2025, 53(11): 126-134.
刘江山,李凤婷,尹纯亚,张高航,陈睿康,刘万.基于系统无功功率短路比提升的混合级联型直流系统暂态电压抑制策略[J].智慧电力,2025,53(11):126-134. DOI： 10.20204/j.sp.2025.11015.

LIU Jiangshan, LI Fengting, YIN Chunya, et al. Transient Voltage Suppression Strategy for Hybrid Cascaded HVDC Systems Based on Enhancement of System Reactive Power Short-Circuit Ratio[J]. 2025, 53(11): 126-134. DOI： 10.20204/j.sp.2025.11015.

摘要

针对由直流故障引发的送端混合级联型直流系统换流母线暂态过电压问题，推导了换流母线暂态过电压数学模型，得出无功功率短路比与暂态过电压呈负相关的结论。首先，提出在稳态工况下通过调相机与模块化多电平换流器（MMC）协同支撑稳态无功需求，以暂态电压不越限为约束，量化调相机需提供的短路容量，提升系统无功功率短路比。其次，提出一种换流母线暂态压升抑制策略：在稳态时基于MMC与调相机无功支撑能力适量减少换流站无功补偿量；直流故障后，由电网换相换流器（LCC）、MMC与调相机共同吸收系统中的无功盈余，以抑制暂态过电压。最后，搭建了送端混合级联型直流系统仿真模型，验证了所提策略在应对直流闭锁及换相失败引起的暂态过电压的有效性。

Abstract

To address the issue of transient overvoltage on the converter bus in sending-end hybrid cascaded HVDC systems caused by DC faults， a mathematical model of the transient overvoltage is derived，revealing a negative correlation between the reactive power short-circuit ratio and the transient overvoltage. First， a method is proposed where synchronous condensers and modular multilevel converters （MMCs） collaboratively support the steady-state reactive power demand under normal operating conditions. With the constraint that the transient voltage does not exceed limits， the required short-circuit capacity provided by the synchronous condenser is quantified to enhance the system’s reactive power short-circuit ratio. Second， a suppression strategy for transient voltage rise on the converter bus is introduced: during steady state， the reactive power compensation at the converter station is appropriately reduced based on the reactive power support capability of the MMC and synchronous condenser； after a DC fault， the line-commutated converter （LCC）， MMC， and synchronous condenser jointly absorb the surplus reactive power in the system to suppress transient overvoltage. Finally， a simulation model of the sending-end hybrid cascaded HVDC system is built， validating the effectiveness of the proposed strategy in mitigating transient overvoltages caused by DC blockings and commutation failures.

关键词

Keywords

references

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