[发明专利]基于耗散电阻的实现UPFC故障渡越的新方法

说明书

技术领域

本发明属于UPFC保护配置领域，具体涉及一种基于耗散电阻的实现UPFC故障渡越的新方法。

背景技术

UPFC是串并联混合型灵活交流输电系统（Flexible AC transmission system，FACTS）装置，为实现对交流线路的实时控制和动态补偿而提出，作为控制电网状态的有效手段，只需要改变其控制规律，就能分别或同时实现并补，串补，移相，调压等功能。目前国内外工程应用的换流器拓扑结构主要有三种，即两电平换流器，二极管钳位三电平换流器和MMC（Modular Multilevel Converter，MMC），基于MMC结构的换流器由于模块化程度高、谐波含量少、故障处理能力强、更适应于高电压大容量输电而得到广泛关注。

目前国内外对于UPFC故障渡越策略研究的文献相对较少，大多集中在对本体内部故障的故障特性研究及保护配置上，且一般不论UPFC本体内部还是外部故障后，都采用直接合闸UPFC的旁路开关，退出UPFC。崔福博等（崔福博，郭剑波，荆平，等. MMC-UPFC接地设计及其站内故障特性分析[J].中国电机工程学报，2014,34（0）：1-9.）讨论了MMC-UPFC不同接地方式下阀侧交流母线单相接地的故障特性，主要关注接地方式对故障特性的影响，提出接地方式的改进建议，并未涉及本体外部故障的故障特性及故障渡越策略；裘鹏等（裘鹏，章姝俊，黄晓明，等.MMC-HVDC系统中阀侧交流母线故障保护策略研究[J].电力系统保护与控制，2014,42（19）：150-154.）给出MMC-HVDC阀侧交流母线单相接地故障的具体主后备保护配置，未对研究本体外部故障时的故障特性及故障渡越策略；Chen Xiaofang等（Chen Xiaofang, Zhao Chengyong, Cao chengang. Research on the fault characteristics of HVDC based on modular multilevel converter[C]/ IEEE Electrical Power and Energy Conference. 2011:91-96.）分析了MMC-HVDC交流侧几类典型故障的故障特性，设计了改进的控制系统抑制不对称故障下的负序电流及有功功率波形波动，对故障渡越方案的设计具有一定的借鉴意义，但是通过控制系统实现故障渡越难度较大，不易实现；董旭等（董旭，董旭，张峻榤，王枫，等.风电经架空柔性直流输电线路并网的交直流故障穿越技术[J].电力系统自动化，2016，40（18）：48-55.）通过设计DCCB和耗散电阻，提出了一种MMC-HVDC系统的交、直流故障穿越方案，具有一定的借鉴意义。

因此，有必要寻找跟加快速、简单的方法实现本体外部故障时UPFC的故障渡越，通过耗散电阻实现UPFC的故障渡越，简单易行，工程应用中容易实现。因此本发明的研究成果可为现有的实际工程中的UPFC的故障渡越策略提供参考。

发明内容

为了实现本体外部故障时UPFC的故障渡越，本发明提出了一种基于耗散电阻的UPFC故障渡越方法，当直流电压高于设定的门槛值时，触发IGBT，投入耗散电阻，吸收不平衡功率。因此，该方法可以在不给系统额外增加复杂硬件电路的前提下实现本体外部故障时UPFC快速、有效的故障渡越。研究成果可作为实际工程中本体外部故障时UPFC故障渡越策略的有益补充。该方法的分析过程如下。

（1）中间直流环节的数学模型：

UPFC与线路交换的有功功率，要通过直流环节在UPFC的串联侧换流器和并联侧换流器间流动，UPFC中间直流环节的动态功率平衡方程式为：

式中：p_s为并联侧换流器吸收的有功功率；p_l为串联侧换流器输出的有功功率；p_loss表示换流器及变压器损耗。

（2）并联侧换流器的控制策略：