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基于负序控制特性差异的柔性低频输电线路采样值电流积聚量保护
A Sampling Value Current Accumulation Protection for Flexible Low-Frequency Transmission Lines Based on Negative-Sequence Control Characteristic Differences
| 作者 | 王书扬 · 周泽昕 · 杨国生 · 曹虹 · 陆翌 · 宋勇辉 |
| 期刊 | 中国电机工程学报 |
| 出版日期 | 2025年17月 |
| 卷/期 | 第 45 卷 第 17 期 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 技术标签 | 功率模块 多电平 多物理场耦合 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 模块化多电平矩阵变换器 海上风电低频输电系统 负序控制特性差异 采样值电流积聚量保护 故障识别 |
版本:
针对模块化多电平矩阵变换器（M3C）海上风电低频输电系统中双端弱馈与频率降低导致差动保护灵敏性与速动性不足的问题，分析M3C及风机变流器控制特性下故障序电流耦合关系，发现区内故障时线路两侧负序短路电流幅值存在差异。据此提出基于负序控制特性差异的采样值电流积聚量保护原理，通过积聚运算快速放大该差异特征，显著提升动作速度，且区外故障可靠不动作。PSCAD电磁暂态仿真结合现场录波验证表明，该保护可于3 ms内识别区内金属性短路，耐受过渡电阻达200 Ω。
模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)海上风电低频输电系统(low frequency transmission system,LFTS)面临双端电源弱馈及频率降低双重作用导致送出线路差动保护灵敏性、速动性不足的问题.针对以上问题,该文针对M3C及风机变流器的控制特性,分析送出线路不同类型故障时各序电流的耦合关系,验证区内故障线路两侧短路负序电流幅值存在差异,基于该特征提出基于负序控制特性差异的柔性低频输电线路采样值电流积聚量保护新原理.新原理可在柔性低频送出线路发生不同类型故障时,利用积聚运算快速放大两侧负序电流差异特征,大幅提高线路保护动作速度,在区外故障时可靠不动作.最后,在PSCAD中搭建风电场经M3C送出系统的电磁暂态模型,结合现场实际故障录波,验证所提保护方法的动作性能,结果表明,所提保护能够快速识别区内外不同种类故障,区内出口金属性短路故障识别时间小于 3 ms,且具有最高耐受 200 Ω的过渡电阻的动作性能.
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SunView 深度解读
该研究针对低频输电系统保护问题的创新解决方案对阳光电源的大型储能和海上风电产品线具有重要参考价值。负序控制特性差异的保护原理可应用于PowerTitan储能系统的故障检测,提升系统安全性。其3ms快速响应和200Ω高阻抗故障识别能力,可优化ST系列储能变流器的保护策略。该技术对构建更可靠的储能及风电并网系统具有积极意义,尤其适合阳光电源在开发大功率模块化多电平变流器时借鉴采用,有助于提升产品在弱电网条件下的运行稳定性。