MMC-HVDC的子模塊電壓均衡與直流側(cè)故障清除策略研究MMC-HVDC的子模塊電壓均衡與直流側(cè)故障清除策略研究

摘要：隨著能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，高壓直流輸電技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大容量電力輸送的重要手段。多串聯(lián)單元換流器（MMC-HVDC）作為一種新興的高壓直流輸電技術(shù)，具有調(diào)度靈活、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，正在逐漸成為研究的熱點(diǎn)。然而，MMC-HVDC系統(tǒng)中存在著子模塊電壓不平衡以及直流側(cè)故障引起的問題，為此，本文對(duì)MMC-HVDC的子模塊電壓均衡與直流側(cè)故障清除策略進(jìn)行了研究。

一、引言

高壓直流輸電技術(shù)具有輸電損耗小、占地面積小、適應(yīng)能源互聯(lián)網(wǎng)需求等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于長距離大容量電力傳輸。MMC-HVDC作為高壓直流輸電的新興技術(shù)，因其調(diào)度靈活性、可靠性高等優(yōu)勢，逐漸受到了研究者的關(guān)注。

二、MMC-HVDC系統(tǒng)簡介

MMC-HVDC系統(tǒng)由多個(gè)串聯(lián)的子模塊組成，每個(gè)子模塊都包含一個(gè)可逆數(shù)控整流器（NPC）和一個(gè)可逆數(shù)控逆變器（NIC）。子模塊之間通過輔助電感和輔助電容器相連，形成了MMC-HVDC的整體結(jié)構(gòu)。在正常運(yùn)行情況下，各子模塊的電壓應(yīng)該保持一致以確保整個(gè)MMC-HVDC系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

三、子模塊電壓均衡問題分析

在MMC-HVDC系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)參數(shù)不一致或工作環(huán)境的差異，各個(gè)子模塊的電壓難以保持完全一致，從而導(dǎo)致子模塊電壓不平衡問題。電壓不平衡會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，因此需要采取相應(yīng)的策略進(jìn)行電壓均衡。

四、子模塊電壓均衡策略研究

1.傳統(tǒng)的電壓均衡策略：傳統(tǒng)的電壓均衡策略主要采用電抗器和電容器等被動(dòng)補(bǔ)償器件來實(shí)現(xiàn)。通過在子模塊間加入電抗器和電容器等補(bǔ)償元件，將電壓不平衡的功率重新分配到各個(gè)子模塊中，以實(shí)現(xiàn)電壓的均衡。

2.主動(dòng)電壓均衡策略：主動(dòng)電壓均衡策略采用控制技術(shù)對(duì)子模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)電壓均衡。常用的主動(dòng)電壓均衡策略有基于模塊電流的控制策略和基于子模塊電壓的控制策略。

3.其他電壓均衡策略：除了傳統(tǒng)和主動(dòng)的電壓均衡策略外，還有一些其他的電壓均衡策略，如動(dòng)態(tài)電壓控制策略和諧振電壓控制策略等。

五、直流側(cè)故障清除策略研究

MMC-HVDC系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，可能會(huì)發(fā)生直流側(cè)故障，如子模塊開路、短路等情況。為了保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要采取相應(yīng)的故障清除策略。

1.直流側(cè)故障檢測：通過電流和電壓的監(jiān)測，可以實(shí)時(shí)檢測出直流側(cè)故障的位置和類型，為故障清除提供依據(jù)。

2.直流側(cè)故障隔離：當(dāng)發(fā)生直流側(cè)故障時(shí)，可以通過斷開相應(yīng)子模塊的連接來隔離故障點(diǎn)，防止故障擴(kuò)散。

3.直流側(cè)故障恢復(fù)：當(dāng)故障被隔離后，需要進(jìn)行故障點(diǎn)的恢復(fù)。常用的恢復(fù)策略有手動(dòng)恢復(fù)和自動(dòng)恢復(fù)兩種方式。

六、結(jié)論

本文對(duì)MMC-HVDC的子模塊電壓均衡與直流側(cè)故障清除策略進(jìn)行了研究。電壓均衡是確保MMC-HVDC系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡策略可以有效解決電壓不平衡問題。在直流側(cè)故障方面，通過故障的檢測、隔離和恢復(fù)等策略，可以有效保證MMC-HVDC系統(tǒng)的安全性和可靠性。未來的研究方向可以進(jìn)一步優(yōu)化電壓均衡和故障清除策略，提高M(jìn)MC-HVDC系統(tǒng)的性能和可靠性綜上所述，本文研究了MMC-HVDC系統(tǒng)的子模塊電壓均衡和直流側(cè)故障清除策略。傳統(tǒng)的被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡策略可以有效解決電壓不平衡問題，動(dòng)態(tài)電壓控制策略和諧振電壓控制策略等新的電壓均衡策略也具有潛力。在直流側(cè)故障方