鄭 偉，國建寶，楊光源，曹潤斌，聶少雄，李桂源

適應(yīng)多端直流輸電系統(tǒng)直流故障仿真的工程實(shí)用模型研究

鄭 偉1，國建寶1，楊光源1，曹潤斌2，聶少雄2，李桂源2

(1.中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司檢修試驗(yàn)中心，廣東 廣州 510080；2.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510080)

多端直流輸電(Multi-terminal DC, MTDC)已經(jīng)成為頗具競爭力的跨區(qū)域大功率輸電技術(shù)，但因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前缺乏完整的數(shù)學(xué)模型。真雙極混合橋模塊化多電平變流器(Modular multi-level converter, MMC)是特高壓MTDC的重要部分。若仍沿用半橋MMC的模型建模，真雙極結(jié)構(gòu)中雙閥組交流側(cè)的電氣聯(lián)接無法體現(xiàn)。另外，半橋MMC模型中0-1二值開關(guān)函數(shù)推廣到混合橋的合理性也有待證明。為解決MTDC建模中存在的上述問題，以昆柳龍直流工程為例，首先推導(dǎo)真雙極混合橋MMC的完整數(shù)學(xué)模型，并對(duì)常規(guī)高壓直流換流站和直流傳輸線進(jìn)行準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)和集中參數(shù)近似。進(jìn)一步建立了直流故障下MTDC的工程實(shí)用數(shù)學(xué)模型，兼顧了精確性和復(fù)雜性。最后針對(duì)直流單極接地故障運(yùn)用該模型進(jìn)行分析計(jì)算，并與PSACD仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了所提出模型的有效性。

多端直流輸電；模塊化多電平變流器；真雙極混合橋；電磁暫態(tài)仿真；昆柳龍直流工程

0 引言

多端直流輸電(Multi-Terminal DC, MTDC)技術(shù)具有優(yōu)化潮流、改善系統(tǒng)穩(wěn)定性等特點(diǎn)[1]，適用于大規(guī)模海上風(fēng)電并網(wǎng)[2-3]、構(gòu)建直流互聯(lián)電網(wǎng)[4]以及跨區(qū)域大功率輸送[5]等多類應(yīng)用場景。南方電網(wǎng)設(shè)計(jì)并建設(shè)了世界首個(gè)多端混合特高壓直流工程——昆柳龍直流工程。

以昆柳龍直流工程為代表的MTDC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制器繁多，且同時(shí)包含電網(wǎng)換相變流器(Line-Commutated Converter, LCC)和由真雙極混合子模塊(Hybrid Sub-Module, HSM)構(gòu)成的模塊化多電平變流器(Modular Multi-Level Converter, MMC)?，F(xiàn)有文獻(xiàn)缺乏對(duì)MTDC全系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真模型的詳細(xì)推導(dǎo)，多以單個(gè)變流器模型為主。

LCC的仿真模型可劃分為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型[6-7]、動(dòng)態(tài)相量模型[8]和電磁暫態(tài)模型[9]。準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型計(jì)算量最小，雖然精確度不如電磁暫態(tài)模型和動(dòng)態(tài)相量模型[10]，但能適用于直流故障情景下的工程近似。動(dòng)態(tài)相量模型和電磁暫態(tài)模型精確度更高，但計(jì)算量大幅增加，不利于MTDC在全系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用。在分析直流系統(tǒng)故障工況下的行為特征時(shí)，合適的仿真模型有利于平衡模型的精確性和復(fù)雜性[11]，并且有助于繼電保護(hù)設(shè)計(jì)[12]。

MMC的仿真模型可分為器件詳細(xì)模型[13]、器件簡化模型[14]、可變電阻模型[15]和平均值模型[16]。器件詳細(xì)模型精確度最高，但過于復(fù)雜，難以應(yīng)用于大系統(tǒng)場景。雖然器件簡化模型和可變電阻模型計(jì)算量有所降低，但在含多變流器的MTDC仿真中，仍然會(huì)帶來巨大的計(jì)算負(fù)荷。平均值模型將橋臂子模塊看作等效電壓源，計(jì)算量最小，且能滿足MTDC直流故障仿真工程精度要求。

目前學(xué)術(shù)界對(duì)MMC仿真模型的研究多以半橋MMC為主。真雙極HSM-MMC[17]作為MMC的復(fù)雜形式，對(duì)其仿真模型的研究[18-20]較少，通常直接沿用半橋單體MMC的平均值模型，再按真雙極連接方式進(jìn)行組合。這類推導(dǎo)方法并未體現(xiàn)兩個(gè)單體MMC在交流側(cè)的電氣耦合關(guān)系。由于混合橋MMC中存在輸出負(fù)電壓的全橋子模塊，因此半橋子模塊的0-1二值開關(guān)函數(shù)概念也不再適用?，F(xiàn)有建模方法未對(duì)“開關(guān)函數(shù)”這一概念沿用至混合橋MMC的合理性進(jìn)行解釋，存在一定的邏輯瑕疵。

針對(duì)以上問題，本文以實(shí)際運(yùn)行的昆柳龍MTDC為例，首先完整推導(dǎo)了真雙極HSM-MMC在靜止和同步坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并嚴(yán)格推導(dǎo)了半橋子模塊開關(guān)函數(shù)向HSM-MMC推廣的合理性。然后對(duì)雙閥組串聯(lián)結(jié)構(gòu)的LCC采用計(jì)算量最小的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，并忽略了交直流濾波器等對(duì)直流故障過程影響不顯著的部分。進(jìn)一步將MTDC中直流傳輸線等效為考慮互感的一對(duì)集中參數(shù)阻感支路，兼顧了精確性與復(fù)雜性，避免采用貝瑞龍模型[21]或電報(bào)方程[22]帶來的繁瑣計(jì)算。最后對(duì)比分析了本文所提出模型的計(jì)算結(jié)果與電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD得到結(jié)果，驗(yàn)證了所提模型的有效性。

以此為基礎(chǔ)建立的直流故障下MTDC的工程實(shí)用仿真模型，填補(bǔ)了特高壓場景下復(fù)雜拓?fù)銶MC和LCC數(shù)學(xué)建模的空白。

1 雙極混合橋MMC數(shù)學(xué)模型

在MTDC中，混合橋臂真雙極MMC的橋臂由半橋子模塊(Half-Bridge Sub-Module, HBSM)和全橋子模塊(Full-Bridge Sub-Module, FBSM)構(gòu)成，該類型MMC的主電路和控制系統(tǒng)比一般半橋偽雙極MMC復(fù)雜。本文將其簡稱為“特高壓MMC”，其主電路如圖1所示。

圖1 特高壓MMC主電路

1.1 真雙極混合橋MMC的數(shù)學(xué)模型

圖1為MTDC中正極側(cè)的真雙極MMC，上下兩部分變流器電氣量近似相同，符號(hào)解釋見表1。

表1 真雙極MMC符號(hào)表

半部分變流器的三相上、下橋臂電壓方程為

式(1)中兩分式相減，得到交流方程式(3)。

聯(lián)立式(3)、式(5)，得到交流基本方程式(6)。

式(2)和式(6)并稱為MMC主電路基本方程。

1.2 混合橋臂基本方程

式(7)、式(8)兩邊分別求和再相加，得到

聯(lián)立式(9)—式(11)并化簡，得到

1.3 同步坐標(biāo)系下MMC數(shù)學(xué)模型

主電路基本方程是在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下對(duì)MMC電磁特性的描述，混合橋臂基本方程給出了橋臂的伏安特性。結(jié)合下文有關(guān)電氣量的基本假設(shè)和Park變換，可以得到同步坐標(biāo)系下MMC的數(shù)學(xué)模型。

以sub-MMC1中A相為例，說明MMC電氣量的基本假設(shè)。

假設(shè)1 上、下橋臂的開關(guān)函數(shù)的直流分量相等、基頻交流分量幅值相同、相位相反。

假設(shè)2 上、下橋臂電流的直流分量相等、基頻交流分量幅值相同、相位相反，忽略高次諧波。

即上、下橋臂電流分別為

將式(13)、式(14)代入式(12)的第一式，可得到A相上橋臂電容總電壓，如式(15)所示，且可得到推論。

基于式(15)，并運(yùn)用文獻(xiàn)[23]中的推導(dǎo)方法，可知：

1) 直流分量方程

2) 基頻分量方程

3) 二倍頻分量方程

因此，橋臂電容總電壓為

將式(13)、式(19)代入式(12)可得到推論2。

結(jié)合交流量基本方程式(6)的Park變換，得到：

根據(jù)假設(shè)2，可知：

將式(22)、式(23)代入直流基本方程式(2)，得到：

類似地，下半部分變流器直流側(cè)電壓為

式(24)、式(25)相加得到真雙極MMC直流端口方程為

由式(26)可得到推論3。

推論3 真雙極MMC在直流側(cè)可進(jìn)行戴維南等效，其等效電壓源大小為橋臂輸出電壓直流分量的4倍，等效阻抗為橋臂阻抗的4/3倍。

2 LCC數(shù)學(xué)模型

在昆柳龍直流工程中，LCC由上、下兩部分12脈動(dòng)整流器直流側(cè)串聯(lián)和交流側(cè)并聯(lián)而成。形成±800 kV的特高壓直流電壓等級(jí)，簡稱特高壓LCC。12脈動(dòng)整流器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 12脈動(dòng)整流器

設(shè)PCC點(diǎn)電壓為

YY變壓器二次側(cè)整流器的開關(guān)函數(shù)基頻分量為

YD變壓器二次側(cè)整流器的開關(guān)函數(shù)基頻分量為

12脈動(dòng)整流器的交流側(cè)電流為

解得的PCC點(diǎn)電壓幅值為

3 全系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真模型

3.1 昆柳龍直流工程結(jié)構(gòu)

在昆柳龍直流工程中，MMC采用軸解耦控制策略，LCC采用定直流電流控制器。該部分控制模型已有完善研究，因此不再贅述。完整的輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 昆柳龍直流工程結(jié)構(gòu)

3.2 昆柳龍直流工程的等效電路

根據(jù)推論3、推論4，將換流站進(jìn)行相應(yīng)的戴維南等效，全系統(tǒng)等效電路如圖4所示。其中支路Aa表示云南兩個(gè)LCC整流站，Bb和bF、Dd和dH分別表示廣西兩個(gè)MMC換流站和廣東兩個(gè)MMC換流站，所有參數(shù)均在圖中標(biāo)出。

AB、EF、BCD、EH都是相應(yīng)的直流側(cè)互聯(lián)傳輸線，aG、bG和dG為云南、廣西和廣東的接地線，C為故障點(diǎn)，G為參考地。圖中藍(lán)色受控源表示線路的互感電動(dòng)勢，它們的表達(dá)式和所涉及符號(hào)均在圖中給出，s表示微分算子。

圖4 昆柳龍直流工程等效電路

式(39)和各換流站模型、控制器模型共同構(gòu)成了全系統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真模型。其中涉及到的電感矩陣、電阻矩陣、互感矩陣、網(wǎng)孔獨(dú)立源總電壓向量、變換矩陣和的表達(dá)式見附錄。

4 算例驗(yàn)證與分析

為驗(yàn)證本文提出的建模方法的有效性，設(shè)計(jì)如下場景：= 5.1 s時(shí)刻，傳輸線line2中點(diǎn)處發(fā)生直流單極接地故障，即故障位置0.5。計(jì)算故障情景下電流、電壓波形，并以電磁暫態(tài)軟件PSCAD得到仿真結(jié)果作為參考進(jìn)行比較。

圖5、圖6分別給出了故障下真雙極HSM-MMC和LCC直流側(cè)波形。其中本文提出模型得到的結(jié)果以紅色曲線表示，PSCAD仿真的結(jié)果以藍(lán)色曲線表示。

圖5 真雙極HSM-MMC直流側(cè)波形

圖6 LCC直流側(cè)波形

由仿真結(jié)果可看出，由于計(jì)算中忽略傳輸線的波過程，導(dǎo)致波形抖動(dòng)缺失，但是各電氣量波形與PSCAD仿真結(jié)果整體吻合。盡管如此，計(jì)算結(jié)果基本正確，而由于對(duì)傳輸線集中化大大減少了計(jì)算量，利大于弊，因此所提實(shí)用模型在直流故障下可以對(duì)MTDC進(jìn)行較好的工程近似。在該工程應(yīng)用場景中，電磁仿真主要用于保護(hù)整定和故障分析，因此工程精度標(biāo)準(zhǔn)較寬松——主要故障電氣量的極值誤差不大、波形整體趨勢正確即可。

5 結(jié)論

本文通過推導(dǎo)MTDC中真雙極混合橋MMC和特高壓LCC的數(shù)學(xué)模型，給出了兩者在直流側(cè)的戴維南等效電路。結(jié)合各換流站的控制系統(tǒng)，運(yùn)用網(wǎng)孔分析法求解全系統(tǒng)等效電路，可以獲得各換流站直流側(cè)電壓、電流波形，實(shí)現(xiàn)MTDC的電磁暫態(tài)仿真。本文建模方法的優(yōu)勢及相關(guān)結(jié)論如下所述。

1) 本文研究對(duì)象為南方電網(wǎng)建設(shè)的昆柳龍三端混合直流輸電工程，是世界首個(gè)多端混合特高壓直流工程。因此所研究的直流輸電系統(tǒng)建模相關(guān)工作可直接指導(dǎo)直流故障保護(hù)整定，具有較高的工程實(shí)用價(jià)值。

2) 本文所提模型與昆柳龍工程詳細(xì)原始PSCAD模型的仿真結(jié)果具有良好的一致性，驗(yàn)證了本文所提模型的有效性；同時(shí)所得到的直流故障下電氣量結(jié)果可以直接指導(dǎo)工程實(shí)踐。

3) 在直流故障場景下，LCC模型忽略交直流濾波器以及直流電氣量的交流分量；傳輸線用有互感的RL支路等效。以上近似可以減小模型復(fù)雜度，大大減少計(jì)算量，同時(shí)計(jì)算精度滿足工程要求。

昆柳龍直流工程的等效電路求解過程中，涉及的矩陣、向量：

[1] 張爽, 李宏強(qiáng), 王峰, 等. 基于電壓源換流器的多端柔性直流輸電系統(tǒng)擬交流最優(yōu)潮流[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2020, 48(13): 31-37.

ZHANG Shuang, LI Hongqiang, WANG Feng, et al.Quasi-AC optimal power flow for voltage source converter-based multi-terminal DC system[J]. Power System Protection and Control, 2020, 48(13): 31-37.

[2] RAHMAN M H, XU L, YAO L. Protection of large partitioned MTDC Networks Using DC-DC converters and circuit breakers[J]. Protection and Control of Modern Power Systems, 2016, 1(2): 170-178.

[3] 葛廷利, 寧博揚(yáng), 陳金輝. 受端多端的混合直流系統(tǒng)輸送風(fēng)電的控制策略研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2016, 44(24): 191-195.

GE Tingli, NING Boyang, CHEN Jinhui. Research on control strategy of received multiterminal DC system transporting mixed by the wind[J]. Power System Protection and Control, 2016, 44(24): 191-195.

[4] 凌衛(wèi)家, 孫維真, 張靜, 等. 舟山多端柔性直流輸電示范工程典型運(yùn)行方式分析[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2016, 40(6): 1751-1758.

LING Weijia, SUN Weizhen, ZHANG Jing, et al. Analysis of typical operating modes of Zhoushan multi-terminal VSC-HVDC pilot project[J]. Power System Technology, 2016, 40(6): 1751-1758.

[5] 饒宏, 洪潮, 周保榮, 等. 烏東德特高壓多端直流工程受端采用柔性直流對(duì)多直流集中饋入問題的改善作用研究[J]. 南方電網(wǎng)技術(shù), 2017, 11(3): 1-5.

RAO Hong, HONG Chao, ZHOU Baorong, et al. Study on improvement of VSC-HVDC at inverter side of Wudongde multi-terminal UHVDC for the problem of centralized multi-infeed HVDC[J]. Southern Power System Technology, 2017, 11(3): 1-5.

[6] 倪曉軍, 趙成勇, 郭春義, 等. 混合雙饋入直流輸電系統(tǒng)中LCC-HVDC對(duì)VSC-HVDC系統(tǒng)強(qiáng)度的影響[J].電網(wǎng)技術(shù), 2017, 41(8): 2436-2442.

NI Xiaojun, ZHAO Chengyong, GUO Chunyi, et al. Effects of LCC-HVDC on system strength of VSC-HVDC in hybrid dual-infeed HVDC system[J]. Power System Technology, 2017, 41(8): 2436-2442.

[7] NI X, GOLE A M, ZHAO C, et al. An improved measure of AC system strength for performance analysis of multi-infeed HVDC systems including VSC and LCC converters[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2018, 33(1): 169-178.

[8] DARYABAK M, FILIZADEH S, VANDAEI A B. Dynamic phasor modeling of LCC-HVDC systems: unbalanced operation and commutation failure[J]. Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering, 2019, 42(2): 121-131.

[9] 朱藝穎, 于釗, 李柏青, 等. 大規(guī)模交直流電網(wǎng)電磁暫態(tài)數(shù)?；旌戏抡嫫脚_(tái)構(gòu)建及驗(yàn)證(一)整體構(gòu)架及大規(guī)模交直流電網(wǎng)仿真驗(yàn)證[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2018, 42(15): 164-170.

ZHU Yiying, YU Zhao, LI Baiqing, et al. Construction and validation of electromagnetic transient digital-analog hybrid simulation platform for large-scale AC/DC power grids: part one general configuration and simulation validation of large scale AC/DC power grids[J]. Automation of Electric Power Systems, 2018, 42(15): 164-170.

[10] 徐政, 蔡曄, 劉國平. 大規(guī)模交直流電力系統(tǒng)仿真計(jì)算的相關(guān)問題[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2002, 26(15): 4-8.

XU Zheng, CAI Ye, LIU Guoping. Some problems in the simulation of large-scale AC/DC power systems[J]. Automation of Electric Power Systems, 2002, 26(15): 4-8.

[11] 李欣悅, 李鳳婷, 尹純亞, 等. 直流雙極閉鎖故障下送端系統(tǒng)暫態(tài)過電壓計(jì)算方法[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2021, 49(1): 1-8.

LI Xinyue, LI Fengting, YIN Chunya, et al. Transient overvoltage calculation method of HVDC sending-end system under DC bipolar blocking[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(1): 1-8.

[12] 王思華, 趙磊, 王軍軍, 等. 基于MMC的直流輸電系統(tǒng)雙極短路故障保護(hù)策略研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2021, 49(11): 9-17.

WANG Sihua, ZHAO Lei, WANG Junjun, et al. Research on protection strategy of a bipolar short circuit fault in an HVDC transmission system based on MMC[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(11): 9-17.

[13] MIYAKE M, OHASHI A, YOKOMICHI M, et al. A consistently potential distribution oriented compact IGBT model[C] // IEEE Power Electronics Specialists Conference, June 15-19, 2008, Rhodes, Greece: 998-1003.

[14] LESNICAR A, MARQUARDT R. An innovative modular multilevel converter topology suitable for a wide power range[C] // IEEE Bologna Power Tech Conference Proceedings, June 23-26, 2003, Bologna, Italy.

[15] GNANARATHNA U N, GOLE A M, JAYASINGHE R P. Efficient modeling of modular multilevel HVDC converters (MMC) on electromagnetic transient simulation programs[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2011, 26(1): 316-324.

[16] 喻悅簫, 劉天琪, 王順亮, 等. 基于平均值模型的雙端MMC-HVDC系統(tǒng)小信號(hào)建模[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2018, 38(10): 2999-3006, 3150.

YU Yuexiao, LIU Tianqi, WANG Shunliang, et al. Small signal modeling of two-terminal MMC-HVDC based on AVM model[J]. Proceedings of the CSEE, 2018, 38(10): 2999-3006, 3150.

[17] 曹帥, 向往, 林衛(wèi)星, 等. 含風(fēng)電的真雙極混合型MMC-MTDC系統(tǒng)故障穿越及能量耗散控制[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2019, 47(7): 39-48.

CAO Shuai, XIANG Wang, LIN Weixing, et al. Fault ride-through and energy dissipation control of bipolar hybrid MMC-MTDC integrating wind farms[J]. Power System Protection and Control, 2019, 47(7): 39-48.

[18] 孔明, 湯廣福, 賀之淵. 子模塊混合型MMC-HVDC 直流故障穿越控制策略[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2014, 34(30): 5343-5351.

KONG Ming, TANG Guangfu, HE Zhiyuan. A DC fault ride-through strategy for cell-hybrid modular multilevel converter based HVDC transmission systems[J]. Proceedings of the CSEE, 2014, 34(30): 5343-5351.

[19] CHEN J, LI B, BO D, et al. Simulation and analysis of fault characteristics of the MMC-HVDC system under bipolar connection mode[C] // IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), October 25-28, 2016, Xi'an, China: 2534-2538.

[20] HUI D, WU Y, YI Z, et al. System stability analysis of Xiamen bipolar MMC-HVDC project[C] // 12th IET International Conference on AC and DC Power Transmission (ACDC 2016), May 28-29, 2016, Beijing, China: 1-6.

[21] 程成, 孫建軍, 宮金武, 等. 基于Bergeron等值線路的機(jī)電電磁混合仿真接口模型[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2019, 43(11): 198-203.

CHENG Cheng, SUN Jianjun, GONG Jinwu, et al. An interface model of electromechanical and electromagnetic hybrid simulation based on equivalent circuit of Bergeron line[J]. Power System Technology, 2019, 43(11): 198-203.

[22] WANG Q, BO Z, MA X, et al. Integrated protection based on multifrequency domain information for UHV half-wavelength AC transmission line[J]. Protection and Control of Modern Power Systems, 2016, 1(2): 157-163.

[23] 李正. MMC-HVDC建模, 控制和小信號(hào)穩(wěn)定性分析[D]. 濟(jì)南: 山東大學(xué), 2019.

LI Zheng. Modelling, control and small-signal stability analysis of MMC-HVDC[D]. Jinan: Shandong University, 2019.

A practical model suitable for DC fault simulation of a multi terminal DC transmission system

ZHENG Wei1, GUO Jianbao1, YANG Guangyuan1, CAO Runbin2, NIE Shaoxiong2, LI Guiyuan2

(1. Maintenance and Test Center of Extra-high Voltage Transmission Company, China Southern Power Grid Co., Ltd., Guangzhou 510080, China; 2. China Southern Power Grid Electric Power Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510080, China)

Multi terminal DC (MTDC) has become a competitive cross-regional high-power transmission technology, but there has been little research on its complete mathematical model because of its structural complexity. A true bipolar hybrid bridge modular multi-level converter (MMC) is an important part of ultra-high voltage MTDC. If its mathematical model still adopts the simple half-bridge MMC, electrical connection on the AC side of the true bipolar MMC cannot be reflected. Also, the rationality of extending the 0-1 binary switching function of the half-bridge MMC model to the hybrid bridge has yet to be proven. To solve the above-mentioned problems in MTDC modeling, Kun-Liu-Long DC project is taken as an example. First, the complete mathematical model of the true bipolar hybrid bridge MMC is deduced, and the quasi-steady state and lumped parameter approximation of conventional HVDC converter stations and DC transmission lines are carried out. Then, both accuracy and complexity are considered to establish a practical engineering model of MTDC under a DC fault. Finally, the DC unipolar ground fault is calculated and analyzed using the proposed model. Compared with the calculation results of PSACD, the validity of the proposed model is verified.

MTDC; MMC; true bipolar hybrid bridge; electromagnetic transient simulation; Kun-Liu-Long DC project

10.19783/j.cnki.pspc.211031

2021-08-05；

2021-09-24

鄭 偉(1985—)，男，碩士，高級(jí)工程師，從事直流輸電技術(shù)研究；E-mail: 415340558@qq.com

國建寶(1981—)，男，碩士，高級(jí)工程師，從事直流控制保護(hù)技術(shù)研究；E-mail: gjb104@163.com

聶少雄(1991—)，男，碩士，工程師，從事直流控制保護(hù)技術(shù)研究。E-mail: nsxboy@qq.com

This work is supported by the Science and Technology Project of China Southern Power Grid Co., Ltd. (No. ZBKJXM20180635).

南方電網(wǎng)科技項(xiàng)目資助“柔性直流控保系統(tǒng)與閥控系統(tǒng)之間的保護(hù)配合及控制協(xié)調(diào)優(yōu)化研究”(ZBKJXM20180635)

(編輯 姜新麗)