多端直流线路保护研究

地铁直流牵引供电系统保护原理及配置简析摘要：轨道交通牵引供电系统普遍采用直流系统，为了保证列车正常运行和在故障情况下保障设备及人身安全，需要对直流供电系统配置详备的保护系统，本文主要分析了直流保护系统设计需考虑的因素及一般的整定计算的方法。

关键词：直流保护；计算方法；保护配置1引言随着我国国民经济的持续发展，城市交通日趋紧张，而地铁成为解决大中城市交通拥挤问题的最佳方案。

为了降低工程造价，设备国产化又是发展的主要原则。

目前，在地铁直流供电继电保护领域内，国产保护设备还处于起步阶段，国内主要城市的地铁直流保护均采用进口一体化设备，主要有Siemens公司的DPU96和瑞士Sechron公司的SEPCOS。

本文提出了直流牵引供电系统保护配置要求、原则以及整定计算方法，通过对直流保护系统原理的分析，希望能对轨道交通直流供电系统保护设备的国产化有所帮助。

2直流保护系统配置原则及应考虑的主要因素对于不同的地铁牵引供电系统，直流牵引系统的保护配置可能不相同，但是保护的作用是相同的。

牵引变电所内的直流系统的故障形式主要有：短路故障，过负荷故障，过压故障等，最常见也是危害最大的属短路故障。

短路故障与发生的短路点位置和短路性质密切相关，直流短路系统保护装置应能保证系统在发生短路故障时能够快速、有选择性切掉故障线路；在系统过负荷时能够发出报警；在故障消除后能够尽快的恢复供电。

另外在保证系统能够安全可靠供电的前提下，直流保护系统配置应力求简洁，避免保护配置过多，增加保护配合难度，同时也增加了工程投资费用。

基于以上原则，直流保护系统同时应考虑以下因素：（1）各种保护之间的相互配合关系，保证在直流系统发生短路故障时能可靠地切除故障；（2）保证列车正常运行时不会误跳闸而影响列车运行，能够避免列车的启动电流的影响和列车过牵引网分段时冲击电流的影响；（3）1500V直流馈线的保护配置应保证直流供电系统正常及越区供电情况下牵引网在近端、中部及远端发生短路故障时均能快速跳闸。

多直流送出交流电网故障特性仿真研究刘金平【摘要】建立了送端交流系统故障下送出直流的等值分析模型,考虑了送出直流的故障响应特性,分析了单直流送出交流电网故障等值特性,并基于CIGRE HVDC标准模型建立了三直流送出交流电网,对多直流送出交流电网各回直流的等值特性进行了仿真分析.结果表明送出直流等值特性与纯交流系统存在一定的差异,而多直流送出电网各回直流等值特性与单直流送出时一致,但受电气联接紧密程度的影响,各直流间的等值特性存在一定的差异.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2016(045)007【总页数】6页(P78-82,101)【关键词】多直流送出交流电网;故障特性;直流控制特性;等值阻抗【作者】刘金平【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TM743直流工程因其在远距离、大容量输电等方面具有诸多优势而得到广泛应用［1］。

随着能源需求的不断发展，能源富足地区将建成多条直流工程向外送电，逐渐形成含多直流送出的交流电网［2-3］。

对于多直流送出交流电网，交流与直流间存在强的相互作用，各回直流间也存在强的相互作用，且直流系统呈现强的非线性特性，因此送端交流系统发生故障时送出直流呈现出的等值特性将不同于传统交流系统，可能导致基于传统交流系统的线路保护不正确动作，给电力系统的稳定运行造成不利影响［4］。

现有文献中针对直流系统的等值特性的研究较少，文献［5］分析了交直流混联系统受端交流系统发生故障后直流等值电压、电流和阻抗特性，但没有涉及送出直流的等值特性。

文献［6］分析了整流侧和逆变侧交流系统故障时直流系统的等值阻抗特性，但没有考虑多直流送出的情况。

本文首先建立了送出直流的等值分析模型，并分析了送端交流系统故障下送出直流控制系统的响应特性，然后仿真分析了单直流送出交流电网的故障等值特性，最后基于CIGRE HVDC标准测试模型搭建了三直流送出交流电网，并对其故障下各回直流的等值特性进行了仿真分析。

– 如果电压的变化率和线路电压值超过设定值，保护 动作。
• 低电压保护属于后备保护，在两站失去通信的 情况下仍能正常工作。
• 纵联差动保护的判据为
| I dL I dL.oth |
• 式中：IdL 为直流线路电流；I dL.oth 为对站直流线路电流。
• 纵联差动保护比较来自整流站和逆变站的直流电流，如 果两站电流差值超过了设定值，保护动作。
– （1）极母线设备的闪络或接地故障。 • 极母线设备包括平波电抗器、直流滤波器等。
– （2）极母线直流过电压、过电流以及持续的直流欠压。 – （3）中性母线开路或接地故障。 – （4）站内接地网过流。 – （5）接地极引线开路或对地故障、接地极引线过负荷。 – （6）直流滤波器过流、过负荷、失谐，高压电容器不平衡以及有源部分
• 在研究保护策略时，除交直流模型外，必须结合相应的控 制系统。
第二节 直流输电系统保护原理与配置
一、直流线路故障过程
直流架空线路发生故障时，从故障电流的特征而论， 短路故障的过程可以分为初始行波、暂态和稳态三个阶段。 1、初始行波阶段
- 与交流输电线路故障时的波过程相似，直流输电线故障后，沿线路的 电场和磁场所储存的能量相互转化形成故障电流行波和相应的电压行 波。
• 横联差动电流保护属于后备保护，只适用于单极金属 回线方式。
三、直流系统保护的配置
（一） 直流系统保护设计原则
- （1）满足可靠性、灵敏性、选择性、速动性的基本要求。 - （2）在直流系统各种运行方式下，对全部运行设备都能提供完全
的保护。能检测到设备的故障和异常情况，并从系统中切除影响运行 的故障设备。 - （3）保护系统应至少双重化配置，每一保护区域具备充分冗余度。保 证保护不误动或拒动，如有可能，后备保护应尽可能使用不同的测量 原理。 - （4）相邻保护区应有重叠，保证无保护死区。采用分区保护、保护区 搭接的方式。 - (5）各保护之间配合协调，并能正确反映故障区域，保护动作尽量避 免双极停运。 - （6）与直流控制系统能密切配合，控制系统故障不引起保护跳闸。

MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究1. 本文概述随着全球能源需求的不断增长和电网规模的扩大，柔性直流输电技术（MMCHVDC）因其高效率、高可控性和良好的故障穿越能力而成为现代电网的重要组成部分。

本文旨在深入探讨MMC型柔性直流输电系统的建模方法、安全稳定特性分析以及故障穿越策略，以期为实际工程应用提供理论支持和策略指导。

本文将详细阐述MMCHVDC系统的基本原理和结构特点，为后续建模和分析奠定基础。

本文将重点探讨MMCHVDC系统的数学建模方法，包括其交流侧和直流侧的动态模型，以及控制器的设计。

这部分内容将采用现代控制理论，结合仿真软件进行模型验证，确保模型的准确性和实用性。

在安全稳定分析部分，本文将基于所建立的模型，分析MMCHVDC 系统在各种运行条件下的稳定性，包括正常运行、负载变化和故障情况。

特别地，本文将重点研究系统在直流侧和交流侧故障时的响应特性，以及这些故障对系统稳定性的影响。

本文将提出一套完整的故障穿越策略，以增强MMCHVDC系统在电网故障时的鲁棒性和稳定性。

这些策略将涵盖故障检测、故障隔离、系统恢复等多个方面，旨在确保系统能够在各种故障情况下保持稳定运行，最大限度地减少故障对电网的影响。

总体而言，本文的研究成果将为MMC型柔性直流输电系统的设计、运行和控制提供重要的理论参考和实践指导，有助于推动该技术在智能电网和可再生能源领域的广泛应用。

2. 型柔性直流输电系统概述MMC（Modular Multilevel Converter）型柔性直流输电系统，作为一种新型的电力电子输电技术，以其独特的模块化设计和优越的电力调节能力，近年来在高压直流输电（HVDC）领域受到了广泛关注。

该系统主要由多个子模块组成，每个子模块包含一个绝缘栅双极晶体管（IGBT）和反并二极管，以及相应的电容器。

通过控制IGBT的开关状态，可以实现对电压的精确控制，从而实现有功和无功的独立控制。