柔性變壓器的直流輸電線路故障處理與保護技術(shù)有哪些

　　柔性直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運行機理的特殊性使得其線路故障特征比傳統(tǒng)高壓交、直流系統(tǒng)故障更加復雜,因此,直流線路的故障處理與保護技術(shù)成為柔性直流輸電系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵要素之一。

　　柔性直流輸電線路故障處理技術(shù)

　　借助輔助電路的故障電流分流與抑制技術(shù)

　　在變壓器內(nèi)部和交直流側(cè)增加輔助電路(如并聯(lián)晶閘管、限流電感等)可有效的抑制直流側(cè)故障電流,減少故障沖擊電流對換流單元的損害,在一定程度上提高了柔性直流輸電系統(tǒng)的安全性;但采用單一電路實現(xiàn)故障處理,往往導致故障隔離不徹底,同時增加輔助電路需對開關(guān)性能、成本以及損耗進行綜合權(quán)衡。隨著技術(shù)的發(fā)展,多種輔助電路裝置的組合使用將在柔性直流輸電線路故障處理方面具有一定的應(yīng)用前景。

　　基于新型變壓器拓撲和直流輸電結(jié)構(gòu)的故障電流抑制與自清除技術(shù)

　　新型變壓器如HCMC(HybridCascadedMultilevelConverter)、C-MMC(Clampsub-modulebasedMultilevelConverter)等,以及混合直流輸電結(jié)構(gòu)如LCC-二極管-MMC混合直流系統(tǒng)、LCC-C-MMC混合直流系統(tǒng)等,提高了柔性直流輸電系統(tǒng)處理直流側(cè)故障的能力,但增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性,將問題轉(zhuǎn)移到了器件成本、開關(guān)損耗和系統(tǒng)控制等方面。損耗較低、經(jīng)濟效益較高的新型變壓器拓撲,如C-MMC,以及混合直流輸電結(jié)構(gòu)在柔性直流輸電中將具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

　　基于直流斷路器的故障隔離技術(shù)

　　在多端柔性直流輸電系統(tǒng)中,相比于利用交流斷路器切除故障的方法,基于直流斷路器的故障線路隔離技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢,對于保證非故障線路正常運行,提高系統(tǒng)的可用率具有重要作用。就目前來看,不論是固態(tài)斷路器還是混合式短路都存在造價高、開斷容量有待提高的問題,距離實際應(yīng)用還有一段時間。通過增加限流電抗和實體限流裝置(faultcurrentlimiter,FCL),同時結(jié)合直流斷路器切除直流線路故障的方法仍不失為中間過渡階段使用的經(jīng)濟型保護方案。未來,隨著半導體器件的快速發(fā)展和成本的降低,固態(tài)直流斷路器和混合式直流斷路器在柔性直流輸電系統(tǒng)中將會得到廣泛應(yīng)用。

　　柔性直流輸電的線路保護技術(shù)

　　目前柔性直流輸電工程中直流線路的保護借鑒了傳統(tǒng)高壓直流的保護策略,以行波保護和微分欠壓保護為主,電流差動保護作為后備保護。行波保護和微分欠壓保護動作速度快,不受電流互感器飽和及分布電容等因素影響,但是對高阻接地故障靈敏度不足;電流差動保護對高阻接地有效,但易受分布電容的影響,動作延時長,不適應(yīng)柔性直流線路保護快速動作的要求。對于改進的行波保護,保護的動作速度和可靠性有了一定的提高,但仍存在行波波頭捕捉困難、抗過渡電阻能力低、易受干擾等固有缺陷。傳統(tǒng)高壓直流中基于線路邊界特性的單端速動保護并不適用于柔性直流線路,而針對電流差動保護的缺陷提出的縱聯(lián)保護依靠雙端通信或雙端數(shù)據(jù)同步,保護的快速性仍受到一定的限制。