基于故障主动控制的海上风电交流汇集线路时域距离保护

海上风电通过电缆与模块化多电平换流器（MMC）构成交流汇集系统，其双端电力电子接口导致传统差动与工频距离保护可靠性下降。为此，提出一种计及分布电容的时域距离保护方案。设计降压限流控制避免MMC误闭锁，并利用其故障主动控制能力，通过锁相环注入特定频率负序分量，增强故障特征并消除风机侧电流干扰。基于π型线路模型建立微分方程，结合最小二乘法求解故障距离。PSCAD/EMTDC仿真验证了该方法的可行性与有效性。

海上风机通过电缆线路与海上模块化多电平换流器(MMC)相连接,构成海上风电交流汇集系统.由于海上风电交流汇集线路双端均为电力电子设备,基于双端通信的差动保护存在一定风险;其短路电流幅值受限、相位受控且具有大量谐波分量,基于工频量的距离保护可靠性较低.鉴于此,该文提出一种故障主动控制下计及分布电容影响的时域距离保护方案.首先,提出降压限流控制策略,以避免海上MMC换流器在严重故障下的误闭锁;其次,为放大海上换流器故障特征并解决双端故障电流的相位差异导致单端距离保护性能下降的问题,利用海上MMC换流器的故障主动控制能力,通过锁相环调制特定频率的负序故障分量,该特定频率分量仅存在于换流器与故障点之间,从而避免了风机故障电流的影响;再次,充分考虑电缆分布电容的影响,基于线路π型模型推导故障微分方程,结合最小二乘法求解故障距离,并构造保护判据;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提方案的可行性及有效性.