柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述

刘一剑,邰能灵,范春菊,黄文焘

(上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海市２００２４０

)摘要:由于柔性直流输电系统调节方式和自身结构的特殊性,直流线路的故障电流具有上升速度快二峰值大的特点,极易损坏换流器件和设备绝缘,且柔性直流系统无法通过调节触发角实现故障自清除.因此,对直流线路故障处理和保护提出了更高要求.对于柔性直流线路故障,不仅需要快速且可靠的线路保护对故障进行识别,也需要相应的处理措施和手段对故障后的电流进行有效限制,以减少故障冲击电流对换流器件二直流线路自身以及系统的损害.基于柔性直流输电线路的故障特征,从直流线路故障电流抑制二减少故障影响二线路保护原理等方面,系统地介绍了国内二国外柔性直流输电线路故障处理与保护技术的现状和发展.重点分析了几种辅助电路二新型换流器拓扑和直流输电结构,以及直流断路器在处理直流线路故障方面的性能.探讨了目前柔性直流输电线路故障处理和保护亟须解决的关键问题以及未来进一步的研究方向.关键词:柔性直流输电;系统结构;故障特征;故障处理;直流线路保护

收稿日期:２０１５Ｇ０１Ｇ２５;修回日期:２０１５Ｇ０６Ｇ０１.国家自然科学基金资助项目(５１３７７１０４,５１４０７１１５)

;中国博士后科学基金资助项目(２０１４M ５６０３３３

).０一引言

基于电压源型换流器(V S C )和模块化多电平换流器(MM C )的柔性直流输电系统(以下简称V S C Ｇ

H V D C 和MM C ＧH V D C )

具有独立调节有功功率和无功功率及向无源网络供电等特点,克服了传统高压直流输电(H V D C )

的本质缺陷,因此被广泛应用于大规模可再生能源远距离传输领域[１Ｇ３]

.然而,与

传统高压直流输电系统相比,柔性直流系统缺乏低

压限流功能和成熟的直流开关器件,直流线路的保护和故障处理技术成为限制柔性直流输电系统发展

的主要因素之一[

４Ｇ５]

.传统高压直流输电系统的整流侧和逆变侧一般

都配有低压限流(V D C O L )控制.此外,为防止换流器产生的谐波电流进入直流线路,直流线路两端

安装有平波电抗器和直流滤波器组[

６Ｇ７

].直流线路故障时,由于V D C O L 的调控作用以及平波电抗器

的限流,故障后电流会被限制在０．４５~０．５５(

标幺值)[７]

.对于瞬时性故障,可通过调节触发角使整流器工作在逆变状态来消除故障电流,经过一段时间去游离后,系统重启动,恢复供电[

６

].目前已投运的柔性直流输电工程多采用两电平或三电平的V S C 拓扑结构,直流侧无平波电抗器,呈低阻抗特性.直

流线路故障时,直流侧大电容迅速放电,故障电流在

几毫秒之内增大到峰值[８Ｇ９

],即使换流器闭锁,与绝缘栅双极型晶体管(I G B T )

反向并联的二极管和交流系统直接相连仍然构成能量馈流回路,且无法控制.当电容电压下降为零并开始反向充电时,易导

致电容和反向并联的二极管损坏[８

],因此,对故障处

理和保护的快速性提出了更高要求.

MM C 是V S C 的一种新型拓扑,MM C ＧH V D C 的直流侧没有高压电容器组,桥臂电感和分布式储能电容器相串联,可以直接限制线路故障电流的上

升率,使得故障容易清除[１０]

.然而,当直流线路故

障时,尽管没有大电容放电的冲击过程,与I G B T 并

联的二极管构成了不可控的整流桥,在换流阀闭锁

后,交流系统仍向直流侧馈入电流[

９,１１

].柔性直流输电线路横跨区域广,相对换流站内

部的元件和设备,其故障概率较高,且影响与危害程

度严重[１２Ｇ１３

].另一方面,以４００k V /１０００MW 的直流输电线路为例,考虑施工费,电缆的造价约为架空

线路造价的７~８倍[３]

,因此,基于架空线路的柔性

直流输电系统也是未来发展的重要趋势之一.与直

流电缆相比,架空输电线路的故障概率大得多[

１０]

.目前,与换流站内部故障以及交流侧故障相关的故障处理和控制保护策略已经形成了一定的理论基

础,而柔性直流系统的直流侧故障处理能力亟待提

升[１２,１４

].当发生直流线路故障时,通常采取的措施

是系统通过改变换流器的运行方式,来减少直流线

８

５１V o l ．３９N o ．２０O c t ．２５,２０１５

D O I :１０．７５００/A

E P S ２０１５０１２５００２

h t t p ://w w w．a e p s Ｇi n f o ．c o m 路的短路电流,同时调整交流直流保护定值以最大

限度地配合系统的可靠性和可用率[１２,１４

].然而,由于直流断路器技术的不成熟,直流侧故障不能由直

流断路器断开.为了消除线路故障引起的直流电压不平衡畸变,并切断交流侧馈入的电流,在换流站闭

锁后,需要借助交流断路器切除直流线路故障[１０]

.机械开关的响应速度慢,最快动作也需要２至３个

交流周期[１５Ｇ１６

],在此期间换流器件极可能因过电流而损坏.借助交流断路器切断故障电流,每次直流

侧故障都会造成系统的停运,严重影响了柔性直流输电系统的可用率,同时多次开断也会降低交流断路器的性能.

综上所述,由于柔性直流输电系统结构和运行机理的特殊性,其故障特征比传统高压交二直流线路故障更加复杂和严峻,这就对柔性直流系统主电路的参数优化二配合以及控制器的性能提出了更高的要求.直流线路故障电流上升速度快,峰值大,故障发展在几毫秒之内,极大的冲击电流极有可能在短时间内造成严重损害.因此,直流线路的故障处理和保护应贯穿故障发展的整个过程.如何快速地识别柔性直流线路故障二限制故障冲击电流,从而减少故障电流对换流器件二线路自身以及系统的损害,是柔性直流输电线路故障处理和保护面临的挑战.多端柔性直流系统尤其要求更好地抑制故障电流,快速隔离故障线路,使非故障线路保持正常运行,以提高系统的可用率.本文基于柔性直流输电线路的故障特征,对目前直流线路故障处理和保护技术进行了总结和分析.

１一柔性直流输电系统

１．１一柔性直流输电系统结构

柔性直流输电系统作为直流输电的一种新技术,同样由换流站和直流输电线路组成.柔性直流输电系统基本结构如图１所示.对于两端柔性直流系统,两端换流站结构呈对称性.已有的柔性直流输电工程采用的V S C 主要有３种,

即两电平换流器二二极管钳位型三电平换流器和MM C [

３]

.两电平换流器系统结构如图１(a

)所示,三电平换流器与两电平原理基本一致,此处不再给出.基于MM C 的直流换流站如图１(b

)所示[１１

].图１中实线表示直流线路故障时,换流器闭锁后系统的能量馈流回

路.

图１(b

)中虚线框为基本单个子模块,子模块可以有多种结构,组成具有不同功能和特点的MM C .换流站内包括换流变压器二连接电抗器和换流器等设备.两电平换流器拓扑结构具有电路结构简单二

电容器数量少二占地面积少及易于实现模块化构造等优点,但开关投切频率高二损耗大且波形质量

差[

３]

.目前已投运的柔性直流输电工程多采用两电平或三电平的V S C 拓扑结构.相比于两电平和三

电平换流器,MM C 具有损耗成倍下降二

阶跃电压降低及波形质量高等优点.MM C 虽然避免了两电平和三电平换流器拓扑结构必须采用I G B T 直接串联阀的困难,但所用器件数量多,技术难度转移到了控

制方面[

１０]

.(b) MMC ,,#E+24

图１一柔性直流输电系统基本结构

F i g

．１一B a s i c s t r u c t u r e o fV S C ＧH V D C t r a n s m i s s i o n s y

s t e m V S C ＧH V D C 一般采用在直流侧分裂电容引出

中性点接地支路,而MM C ＧH V D C 则一般采用交流

侧接地的方式[１４]

,但V S C ＧH V D C 和MM C ＧH V D C 实际上均为单极对称系统.正常运行时接地点不会

有工作电流流过,不需要设置专门的接地极,而当单条直流线路或换流器发生故障后,整个系统将不能

继续运行[

１０

].为了提升柔性直流输电系统的功率容量和电压等级,若干容量较小V S C 或MM C 基本

换流器单元可以串并联构成组合式换流器,再由组合式换流器构成与传统高压直流系统类似的双极对

称系统[

１０,１７Ｇ１８]

.９

５１刘一剑,等一柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述

由于柔性直流输电系统切除直流侧故障时比较

困难,故目前己建成的柔性直流工程线路大多采用

直流电缆以降低故障率[１７].相比直流电缆,架空线路造价低,在远距离及大功率输送方面具有明显的

优势,因此基于架空线路的大容量柔性直流输电系

统也是未来的发展趋势[１８].然而,柔性直流输电技术扩展到架空线输电场合面临的一个重要问题是如何克服其在直流故障下的脆弱性以及对交流系统的

影响,提高直流故障的自清除能力[１０,１８].

１．２一控制系统的基本特性及要求

柔性直流控制系统包括换流站级控制保护系统和换流阀级控制保护系统,与常规直流输电不同的是,柔性直流输电系统中的阀级控制保护系统更为复杂.尤其是在MM CＧH V D C中,对阀体的控制保护更多依赖阀级控制器完成,包括根据换流站级控制信号的要求产生换流阀子模块的控制信号,进行数据处理和汇总,以及实现换流阀的保护等功能[１９].因此,柔性直流控制保护系统通常需要实现纳秒级的高速同步控制,以满足柔性直流输电控制系统高实时性的要求[１７]

一般来说,双端柔性直流系统的正常运行需要一端控制直流电压,另一端控制有功功率,而两端的无功调节相互独立,保持系统输送的功率及直流电压稳定[３].在控制策略上,无论采用两电平还是MM C技术,其交流侧具有类似的等效数学模型,因此均可采用相同的站级控制策略.在众多的站级控制策略中,直接电流矢量控制策略以较高的电流响应速度和精确的电流控制效果而被广泛应用[２０].当系统受到扰动或发生故障时,控制系统应立即利用其快速性进行调控或切换控制方式,抑制扰动或事故扩大,使直流系统尽可能不退出运行而发挥其技术优势,给交流系统提供有力的支援.只有当系统发生较严重故障或永久故障,控制系统已达到控制范围极限,系统仍不能恢复稳定时,保护才迅速动作,闭锁换流器触发脉冲,停运换流器,根据故障严重程度和不同区域,保护动作发出报警及跳开交流断路器指令,隔离故障设备,停运系统[３,２１].

２一柔性直流输电线路的故障特征

直流线路故障是柔性直流输电系统最严重的故障之一,故障后I G B T迅速闭锁.结合图１(a),直流线路双极故障时,直流侧等值电路如附录A 图A１所示.直流线路的分布电容相比于直流侧电容小得多,因此在故障分析过程中未予以考虑[８].

双极直流线路故障后主要可以分３个阶段:电容放电阶段二二极管续流阶段以及电网电流馈入阶段[９].图２为图１(a)系统直流线路双极故障的特征.故障后,直流侧电容迅速放电,几毫秒内直流电流达到峰值,如图２中t０至t１阶段;电容电压下降为零后,故障进入二极管续流阶段,通过二极管的电流高达额定电流的十几倍,如图２中t１至t２阶段,这也是极间故障最严重的阶段,在此期间二极管极易损坏;经过一定时间的衰减,故障电流变为与交流电网电流相当的水平,电网开始向故障点馈入电流,如图２中t２时刻以后阶段.

100

150

-10

t/s

图２一直流线路双极故障特征

F i g．２一F a u l t c h a r a c t e r i s t i c o fH V D Cb i p o l a r f a u l t

直流线路单极故障没有二极管续流过程,其余特征与双极故障特征类似,在电网电流馈入阶段,流过二极管的电流也在额定电流的１０倍左右.特别应该注意的是,当直流侧电容电压由零变为负反向充电时,电容容易损坏.因此,对于直流侧故障,需要在电容电压下降为零之前切除[８].与V S CＧH V D C不同,MM CＧH V D C储能电容分散在子模块中,但直流侧故障特征与V S CＧH V D C类似[２２Ｇ２３].直流线路故障后,子模块电容放电电流不大,但I G B T闭锁后,交流侧电网仍向故障点馈入较大的故障电流,如图１(b)实线所示,同样容易引起二极管损坏[１１].当直流线路发生双极故障时,不论是V S CＧHV D C还是MM CＧH V D C,其两侧交流系统都近似于三相短路,严重影响系统的安全运行,且交流侧的暂态电流中含有较大的直流分量,容易引起换流变压器饱和[８Ｇ９,１２].在直流线路单极故障期间, MM CＧHV D C不会像V S CＧH V D C那样因电容放电而导致交流系统过流现象,但V S CＧH V D C和

０６１

２０１５,３９(２０) 综述

MM CＧH V D C的交流出口侧相电压都将出现高频脉动直流分量,有效值增大,影响变压器的设备绝缘[１２].

由此可见,柔性直流线路故障电流具有上升快二峰值大的特点,容易引起交流侧的暂时性过电流[２１],较大的故障冲击电流不仅对由大量电力电子器件组成的换流器构成很大的威胁,也容易引起线路和相关设备绝缘损坏.因此,柔性直流输电线路保护和故障的处理不仅涉及故障的快速识别,也包括故障后冲击电流的限制二分流和相关器件的保护以及故障线路的隔离.

３一柔性直流线路故障处理研究现状

直流线路故障容易引起交流侧和换流单元过流[２４],由于直流断路器技术的不成熟,对于直流线路故障,一般采用断开交流侧断路器的方法,故障清除和直流系统再恢复的时间较长,在此期间换流器件可能因过电流而损坏[１５Ｇ１６].柔性直流输电系统的控制与保护密切相关,当直流线路发生故障时,需要相应的控制措施和处理电路对故障后电流进行限制,隔离故障线路,减少故障对线路自身及直流系统的损害.通过在换流器内部以及交直流侧增加辅助电路,对线路故障产生的冲击电流进行分流和抑制是减少故障电流损坏换流器件的有效措施,同时新型换流器拓扑与直流输电结构对减少直流线路故障电流的影响也有相当重要的作用.此外,直流断路器技术作为柔性直流输电线路故障隔离的关键技术之一,是近年研究的热点方向.本文将在此部分对以上技术在直流线路故障处理方面的性能进行分析和总结.

３．１一借助辅助电路的故障电流分流与抑制技术为实现直流侧故障的快速处理,减少线路故障冲击电流对换流器件的损害,直流系统的控制和辅助的故障处理装置必不可少[２５].文献[２６Ｇ２７]提出了在子模块单元增加并联开关和晶闸管的直流侧故障处理方案,如附录A图A２(a)所示.当子模块故障时,K１闭合旁路故障的子模块,换流器可以通过冗余单元持续运行,当直流线路故障时,K２导通,旁路I G B T和二极管.该方案通过在子模块单元增加并联电路,避免子模块二极管在续流阶段因过流而损坏,减少了额外的保护装置,但对于直流侧永久性故障,仍然需要切除交流断路器,停运整个换流系统[２５].

为了加速故障的清除和系统的重启动,文献[２８]提出MM C子模块并联双向晶闸管的故障处理方法,如附录A图A２(b)所示.故障后触发导通K１和K２,通过移除晶闸管门极信号,关断晶闸管进而切除故障电流.双向晶闸管在正常运行时承受较大的电压变化率,因此需要设置额外尖峰电压和电压变化率保护电路.文献[１１]提出通过在交流侧增加双向晶闸管来转移交流侧馈入电流的保护方案,如附录A图A３所示.正常运行时,晶闸管组处于关断状态,当发生直流线路故障后,晶闸管组导通,交流侧形成三相短路故障,由交流侧断路器切断故障电流.对比以往通过在换流器子模块单元内增设晶闸管的方案,该方案可以减少交流侧馈入的故障电流对I G B T反向并联二极管的影响,且晶闸管承受的电压变化率小.然而对于V S CＧH V D C的直流线路故障,该方案对电容放电产生的大电流并无抑制作用,且在三相短路故障期间流过晶闸管的故障电流较大,对晶闸管的过流能力要求较高.

针对线路故障时直流侧电容放电产生大电流的问题,文献[２９Ｇ３０]提出在直流侧电容支路串联直流断路器的方法,如附录A图A４所示.该方法通过切断电容放电的电流,避免了冲击电流对二极管的影响,且正常运行的损耗比安装在直流线路上时少,但对断路器动作速度和开断容量要求较高.此外,电容支路切除后,直流故障依然存在,交流侧仍将向故障点馈入电流.

文章[３１]提出通过在直流线路两端增加电感的方法来限制短路电流,同时利用电感两端正常运行时电压降很小二故障时很大的特点提出了单端电压差保护.电感的选择以及保护的整定较为复杂.在多端直流系统中为了防止停运换流站投入运行引起线路过电压,文献[３２Ｇ３３]还提出了在直流侧通过I G B T并联电阻的线路过电压保护方案.

与两电平换流器相比,MM C不需要在直流侧集中安装大容量的高压电容器组,而是将储能电容分散在各个子模块中.由于桥臂电抗和各个子模块相串联,因此可以在一定程度上限制直流侧故障时浪涌电流的上升率,使得MM C拓扑的直流侧故障特性得到了改善[１０],但交流侧电流向直流侧馈入的故障特征仍然存在,如图１(b)所示.

由此可见,通过在换流器内部和交直流侧增加辅助电路来实现直流线路的保护和故障处理,一定程度上提高了系统的安全性;但采用单一电路实现故障处理,往往导致故障隔离不彻底,同时增加辅助电路需对开关性能二成本以及损耗进行综合权衡.随着技术的发展,多种辅助电路装置的协调组合在柔性直流输电线路故障处理技术中将具有一定的应用前景.

１６１刘一剑,等一柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述

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３．２一基于新型换流器拓扑和直流输电结构的故障电流抑制与自清除技术

目前实际工程中所采用的两电平换流器二三电平换流器和MM C均不具备直流电流闭锁能力.图１中,直流侧故障时,与全控型器件反向并联的二极管会构成故障点与交流系统直接相连的能量馈流回路且无法控制[２４].因此,具有直流电流闭锁能力的新型换流拓扑和直流输电结构是近年柔性直流输电系统重要的研究方向之一.

１)新型换流器拓扑

文献[２９]提出了基于发射极关断晶闸管(E T O)的换流器拓扑,如附录A图A５所示.正常运行时E T O X相当于开关器件,而E T O Y保持导通相当于并联二极管;故障时,E T O X闭锁而E T O Y仍保持导通构成交流电流馈入通路,一旦直流侧线路故障判断为永久故障,E T O Y关断实现故障隔离.

２０１０年A L S T OM公司在国际大电网会议上提出了结合传统两电平换流器和MM C结构特点的混合式换流器,即由全控型半导体器件串联组成的导通开关和有全桥子模块串联而成的整形电路两部分组成.因其相对位置的不同,具有混合级联多电平换流器(H C M C)和桥臂交替导通换流器(A AM C)[３４]两种结构,其中H C M C如附录A 图A６所示.A AM C中导通开关与整形电路串联,整形电路基本单元采用全桥子模块,其具体结构如附录A图A６虚线框内所示.

当直流侧故障发生后,H C M C和A AM C发出闭锁信号,迅速关闭所有I G B T的触发信号,通过整形电路提供的反电势迫使故障电流迅速下降到零,利用二极管的反向阻断能力实现直流电流闭锁功能[３５].由此可见,H C M C和A AM C可实现直流线路故障的自清除,无需交流断路器动作,可应用于故障概率高的架空线路场合.然而,由于增加了整形电路,导通开关和整形电路需要相互协调配合,控制较为复杂,另外维持整形电路中大量悬浮的子模块电容电压平衡是控制的难点[１０].

基于半桥子模块的换流器(HＧMM C),故障闭锁后,交流侧仍然馈入故障电流,需要断开交流侧断路器,系统恢复供电的时间较长,因此较多国内外学者对子模块结构进行了改造研究,文献[３６Ｇ３７]提出了基于全桥子模块的换流器拓扑(FＧMM C)和基于钳位双子模块的换流器拓扑(CＧMM C),其中钳位双子模块如附录A图A７所示.FＧMM C和CＧMM C 都具有直流电流闭锁的能力,然而FＧMM C损耗较大,器件利用率低,经济效益较差,CＧMM C相较于FＧMM C额外增加的器件和损耗不大,并且能够有效继承和移植现有HＧMM C的控制策略,适用于故障概率较高的架空输电线路,扩宽了MM CＧH V D C 的应用范围[１０].

基于半桥子模块和全桥子模块的结构特征,国内外学者提出了多种改造和组合的新型子模块拓扑[３８].文献[３９]提出了具有半桥子模块和全桥子模块切换功能的换流器拓扑,直流线路故障时切换投入全桥子模块以闭锁直流故障电流.在控制切换时,电子器件需承受较高的尖峰电压,因此需要配备额外的过电压保护.此外,文献[４０]还提出了两级电压水平的新型换流器,具有直流线路故障隔离功能,适用于多端柔性直流系统.

２)混合式直流输电结构

为了结合传统高压直流故障自清除能力与V S CＧHV D C调控优势,混合直流输电成为新的研究热点.在多直流落点系统中引入V S CＧH V D C可以改善逆变侧系统的性能,降低换相失败的概率[４１].文献[１０]提出了２种新型混合电网换相换流器(L C C)和V S C的直流输电系统,整流站采用传统高压直流基于晶闸管的换流器,逆变站采用MM C和二极管串联或者CＧMM C,即L C CＧ二极管ＧMM C混合直流系统以及L C CＧCＧMM C混合直流系统.其中CＧMM C采用钳位双子模块,对于直流线路故障, L C C利用自身控制即可实现故障清除,而对于逆变侧故障电流,可由直流线路二极管和钳位双子模块的反向作用阻断.对于L C CＧ二极管ＧMM C混合直流系统,大功率二极管需要承受的最大反向电压为交流系统线电压的最大值,因此大功率二极管阀的反向耐压水平需要深入研究.此外,两端系统的协调控制也是混合直流系统设计的难点.

新型换流器和混合直流输电结构提高了柔性直流系统处理直流故障的能力,但增加了系统结构的复杂性,将问题转移到了器件成本二开关损耗和系统控制等方面.损耗较低二经济效益较高的新型换流器拓扑(如CＧMM C)及混合直流输电结构,在柔性直流输电中具有较大的发展潜力.

３．３一基于直流断路器的故障隔离技术

根据电流断开方式的不同,直流断路器主要可分为三大类:基于机械开关(常规机械直流断路器)的机械式直流断路器二基于电力电子器件的全固态直流断路器以及基于前两者结合的混合式直流断路器.机械式直流断路器主要由机械开关二振荡换流回路二传动机构,以及能量吸收与过压放电回路等部分组成.当保护出口后,操动机构动作并经传动机构传递力来带动触头的分合,其动作时间达几十毫

２６１

２０１５,３９(２０) 综述

秒[４２].基于半导体器件的全固态直流断路器因具有工作频率高二分断速度快二分断不产生电弧等优点成为近几年研究的热点[４３].相比于机械式直流断路器,全固态直流断路器处理的速度明显提升,但存在容易过压过流二器件通态损耗高二冷却系统笨重二造价昂贵等不足之处.混合式直流断路器兼具了机械式直流断路器和全固态直流断路器的优点,具有通态损耗小二开断时间短二无关断死区二无需专用冷却设备等特点[４２],是目前直流断路器研发的新方向.

国外学者S A N O K提出了一种应用于柔性直流输电线路保护的新型直流固态断路器[４４],与常规断路器不同,增加了电阻可以防止浪涌电压,且在故障时可以作为无功补偿装置向交流系统提供无功.此外,文献[４５]提出了一种不需要I G B T器件的新型混合式直流断路器拓扑,以此减少正常运行的损耗.２０１２年底A L S T OM公司研制出１２０k V/１．５k A二最大开断电流达７．５k A的全固态直流断路器样机[４６].目前A B B已经研发出３２０k V电压等级的直流断路器,可开断直流电流１６k A,该样机模块可适用于３２０k V电压等级的场合.就目前来看,不论是固态断路器还是混合式断路器都存在造价高二开断容量有待提高的问题,因此距离实际应用还有一段时间[４５,４７].

直流断路器的开断电流一般小于故障电流的峰值,须在故障电流上升期间断开故障线路,对动作时间提出了很高的要求.为此,文献[３１,４２]提出了通过在直流线路两端增加限流电抗,结合混合直流断路器来开断故障线路的多端柔性直流线路保护方法,如附录A图A８所示.通过增加限流电抗器,限制短路电流的上升速度和幅值,为断路器开断争取时间,同时降低了开断容量.文献[４６]还提出了具有限流电路的限流式混合直流断路器,可明显降低直流断路器的开断容量.文献[１４]提出了基于快速直流开关的多端柔性直流系统直流侧极间故障的控制保护策略.当检测到故障线路时,换流器迅速闭锁以防止开关过流,同时由交流侧断路器切断故障电流,再由快速直流开关隔离故障线路,与故障线路相连的换流站退出,随后其他换流器解锁重启,并进行适当的控制方式切换,以维持剩余系统的功率平衡.文献[２９]提出了基于直流断路器的过电流保护方案,该方案主要应用于船舶多端直流配电网中,对直流短路开断容量要求不高.此外,文献[４８]还提出了一种基于混合直流断路器的多端直流电流差动保护方案.

在多端柔性直流系统中,相比于利用交流断路

器切除故障的方法,基于直流断路器的故障线路隔

离技术具有明显的优势,对于保证非故障线路正常

运行二提高系统的可用率具有重要作用[５,４８].未来,随着半导体器件的快速发展和成本的降低,固态直

流断路器和混合式直流断路器在柔性直流输电系统

中将会得到广泛应用.目前,通过增加限流电抗和

实体限流装置(F C L),同时结合直流断路器切除直流线路故障的方法仍不失为中间过渡阶段使用的经济型保护方案.

４一柔性直流线路保护原理研究现状

柔性直流线路的故障处理依赖保护对故障快

速二可靠的判别.目前柔性直流输工程中直流线路

的保护仅借鉴了传统高压直流的保护策略,以行波

保护和微分欠压保护为主,电流差动保护作为后备

保护,此外还配置直流过电压保护和直流电压不平

衡保护[３,４９].行波保护和微分欠压保护动作速度快,不受电流互感器饱和及长线分布电容等因素影响,但是对设备采样率要求高,对高阻接地故障灵敏度不足,可靠性不高[５０];电流差动保护对高阻接地有效,但易受分布电容的影响,只能通过长延时来躲过,不适应柔性直流线路保护快速动作的要求[５１].尽管柔性直流线路配置的保护还存在不足,但现有的保护原理与逻辑仍能满足工程实用需求.

鉴于行波保护与微分欠压保护的不足,国内外

学者进行了大量研究.文献[５２Ｇ５３]利用小波变换分析方法分别提出了高速行波保护和行波边界保护方案.文献[５４]提出了利用反向行波和正向行波幅值特点构成的行波纵联方向保护.在传统高压直流输电线路保护研究领域,利用直流侧平波电抗器和直流滤波器组构成暂态量边界的思想是近年来的研究方向之一[５１],文献[５１,５５]在分析直流滤波环节阻抗特征的基础上,利用特定频率电流和频带电流,提出了新型直流线路单端保护原理,保护可靠性较高.对于V S CＧH V D C,直流侧有并联的大电容,借鉴传统高压直流边界保护的思路,文献[５６Ｇ５７]提出了基于特定暂态谐波电流和电容参数识别的V S CＧH V D C输电线路纵联保护,而MM CＧH V D C直流侧却无明显的边界.

针对电流差动保护存在的延时问题,文献[５８]提出了基于频变参数模型的V S CＧH V D C直流电缆线路差动保护原理,补偿了电容电流的影响.但为了保证健全极不误动,采用延时的低定值躲过暂态过程,牺牲了快速性,且计算量大[１３].此外,文献[５９Ｇ６０]还提出了基于高低频电流比值的V S CＧH V D C直流线路纵联保护,保护原理主要依赖直流

３６１刘一剑,等一柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述

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侧电容参数特性,不适用于MM CＧH V D C.

综上所述,对于改进的行波保护原理,保护的速度和可靠性有了一定的提高,但行波保护仍存在行波波头捕捉困难二采样率要求高二抗过渡电阻能力低二易受干扰等固有缺陷[５０].柔性直流输电系统与传统高压直流系统的直流侧结构不同,传统高压直流中基于线路边界特性的单端速动保护并不适用于柔性直流线路,而针对电流差动保护的缺陷,所提出的柔性直流线路纵联保护依靠双端通信或双端数据同步,保护的快速性受到一定的限制.

５一柔性直流输电线路故障处理与保护面临的关键问题与研究展望

柔性直流输电系统以其有功无功独立调节二无源供电能力以及易于构建直流电网等特点,越来越受到人们的关注,而直流线路故障处理和保护技术是限制柔性直流输电系统发展的主要因素之一.基于目前国内外技术研究的现状和发展趋势,柔性直流输电线路故障处理与保护技术面临的问题以及未来的研究方向如下.

１)直流线路故障特征的理论分析与直流线路保护新原理

为更好地实现直流线路的故障处理,柔性直流输电系统的电路器件有所增加,同时相应的控制也更加复杂化,增加了直流线路故障分析的困难.不同于高压交流系统和传统的高压直流输电系统,线路故障的特征与系统的控制关系更加密切,同时新增电力电子器件的非线性特征也给故障电流的计算带来了极大的困难.而直流线路故障特征的分析与计算,是研究快速且可靠的线路保护原理的基础,因此,如何在考虑控制系统的影响下,合理处理电力电子器件的非线性特征,分析直流线路故障特征是柔性直线路保护研究亟需解决的问题.通过增加限流电抗和F C L,可以有效地限制直流侧故障电流上升的速度和峰值,为保护识别故障争取时间,在一定程度上降低了对快速性的要求,同时也降低了对直流断路器容量和开断速度要求,是一种经济型的保护方案.此外由于增加了限流电路,构成了柔性直流线路的边界,因此可以借鉴传统高压直流线路利用边界特性构成的保护原理,研究适用于柔性直流系统的线路保护原理和整定方法.

２)新增保护电路和新型拓扑结构及其组合的使用

由于目前直流断路器技术不成熟,对于直流线路故障,更多地依靠相应的控制措施和保护电路对故障进行处理,以减少线路故障所带来的损害.增

加辅助保护电路是一种有效的手段,同时新型换流器和混合直流输电结构也提高了柔性直流系统处理直流故障的能力.目前的现状是,新的保护电路和结构增加了系统结构的复杂性,保护的难点转移到了控制方面;新增的保护电路和新型拓扑结构在一定程度上增加了器件成本和开关损耗,同时器件数量的增加以及结构的复杂化也在一定程度上增加了系统自身的故障概率.因此,均衡考虑保护电路和新型拓扑结构的线路保护效益二故障处理能力以及所带的成本与损耗,是影响新型保护电路二新型换流器拓扑和直流输电结构在未来应用的关键所在.利用单一保护电路对直流线路故障进行处理,可能导致故障隔离不彻底.因此可结合直流线路故障特征,研究多种保护电路配合使用下直流故障处理的效果和性能.当然也需对电路参数二开关性能二成本及损耗进行分析.

３)保护与控制协调策略

柔性直流输电线路的故障处理与保护和控制密切相关,为实现故障线路的隔离和系统的稳定,需要针对线路保护二辅助电路以及系统控制的动作时间和投入方式,进行协调策略研究.尤其对于多端柔性直流系统,直流线路故障的处理,更加强调多站之间保护与控制的协调作用.采用保护二控制二通信集成一体化的多端柔性直流系统保护方案,研究保护与保护之间,保护与控制之间的配合策略,实现交直流侧保护与控制相协调,整合并减少分散保护设备的数量,从而降低柔性直流线路故障处理与保护的复杂性二缩短故障处理的时间,提高系统的可用率.４)多端柔性直流输电系统的发展

多端柔性直流输电系统由于能够实现多电源供电二多落点受电,更灵活快捷等优点在新能源并网二构筑直流电网等领域具有广阔的应用前景[１３].与两端柔性直流输电系统不同,多端直流输电线路要求更快速地切除故障电流,隔离故障线路,保证非故障线路正常运行.两端直流输电系统中依靠闭锁换流器,跳开交流侧断路器二停运多个换流站的故障处理方法将不适用于多端直流输电系统.未来多端柔性直流输电工程的广泛建设与发展,更期待的是由已建成的两端柔性直流系统拓展而成.因此对于可拓展成多端直流系统的两端柔性直流系统,需要考虑多端系统的特征,对线路保护原理和故障处理方案进行深入研究,以适应多端柔性直流线路故障处理和保护的需求.

６一结语

本文从柔性直流输电线路故障处理和保护原理

４６１

２０１５,３９(２０) 综述

几个方面,详细地分析了国内外柔性直流输电线路故障处理和保护技术的研究现状,包括借助辅助电路的故障电流分流与抑制技术二基于新型换流器拓扑和直流输电结构的故障电流抑制与故障自清除技术二基于直流断路器的故障隔离技术,以及直流线路保护原理.总结了柔性直流输电线路保护与故障处理面临的关键问题,并探讨了柔性直流输电线路保护技术进一步的研究方向.

附录见本刊网络版(h t t p://w w w．a e p sＧi n f o．c o m/a e p s/c h/i n d e x．a s p x).

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[C]//９t h I E TI n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o nA Ca n dD CP o w e r

T r a n s m i s s i o n,O c t o b e r１９Ｇ２１,２０１０,L o n d o n,U K:５p．[３５]X U E Y,X U Z,T U Q．M o d u l a t i o na n dc o n t r o lf o ran e w h y b r i d c a s c a d e d m u l t i l e v e l c o n v e r t e r w i t h D C b l o c k i n g c a p a b i l i t y[J]．I E E E T r a n so nP o w e rD e l i v e r y,２０１２,２７(４):２２２７Ｇ２２３７．

[３６]MA R Q U A R D T R．M o d u l a r m u l t i l e v e lc o n v e r t e rt o p o l o g i e s w i t h D CＧs h o r t c i r c u i t c u r r e n tl i m i t a t i o n[C]//I E E E８t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o nP o w e r E l e c t r o n i c s a n dE C C EA s i a,

M a y３０ＧJ u n e３,２０１１,J e j u,K o r e a:７p．

[３７]S C HM I T T D,WA N G Y,W E Y H T,e ta l．D CＧs i d ef a u l t c u r r e n t m a n a g e m e n ti n e x t e n d e d m u l t i t e r m i n a lＧH V D CＧg r i d s

[C]//I n t e r n a t i o n a lM u l t iＧC o n f e r e n c e o nS y s t e m s,S i g n a l s a n d

D e v i c e s,M a r c h２０Ｇ２３,２０１２,C h e m n i t z,G e r m a n:５p．[３８]N AM I A,L I A N G J,D I J K HU I Z

E N F,e t a l．M o d u l a r m u l t i l e v e l c o n v e r t e r s f o r H V D C a p p l i c a t i o n s:r e v i e w o n c o n v e r t e r c e l l sa n df u n c t i o n a l i t i e s[J]．I E E E T r a n so nP o w e r

E l e c t r o n i c s,２０１５,３０(１):１８Ｇ３６．

[３９]M E R L I N M M C,G R E E N TC,M I T C H E S O NPD,e t a l．A n e wh y b r i dm u l t iＧl e v e l v o l t a g es o u r c ec o n v e r t e rw i t hD CＧf a u l t b l o c k i n g c a p a b i l i t y[C]//９t hI E TI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo n

A C a n d D C P o w e r T r a n s m i s s i o n,O c t o b e r１９Ｇ２１,２０１０,

L o n d o n,U K:５p．

[４０]G OWA I DIA,A D AM G P,MA S S O U D A M,e ta l．Q u a s i t w oＧl e v e l o p e r a t i o no fm o d u l a rm u l t i l e v e l c o n v e r t e r f o r u s e i n a h i g hＧp o w e rD Ct r a n s f o r m e rw i t h D Cf a u l t i s o l a t i o nc a p a b i l i t y

[J]．I E E ET r a n s o nP o w e r E l e c t r o n i c s,２０１５,３０(１):１０８Ｇ１２２．[４１]Z H A OC,S U N Y．S t u d y o nc o n t r o l s t r a t e g i e s t o i m p r o v e t h e s t a b i l i t y o fm u l t iＧi n f e e d H V D Cs y s t e m sa p p l y i n g V S CＧH V D C

[C]//C a n a d i a n C o n f e r e n c e o n E l e c t r i c a l a n d C o m p u t e r

E n g i n e e r i n g,M a y７Ｇ１０,２００６,O t t a w a,C a n a d a:５p．[４２]S N E A T H J,R A J A P A K S E A D．

F a u l t d e t e c t i o n a n d i n t e r r u p t i o ni n a n e a r t h e d H V D C g r i d u s i n g R O C O V a n d h y b r i dD C b r e a k e r s[J/O L]．[２０１４Ｇ１１Ｇ０５]．d o i:１０．１１０９/

T P WR D．２０１４．２３６４５４７．

[４３]X I A N G W a n g,HU A Y u,W E NJ i n y u,e t a l．R e s e a r c ho n f a s t s o l i d s t a t eD Cb r e a k e r b a s e do nan a t u r a l c u r r e n t z e r oＧc r o s s i n g p o i n t[J]．J o u r n a l o fM o d e r nP o w e r S y s t e ma n dC l e a nE n e r g y,２０１４,２(３):３０Ｇ３８．

[４４]S A N O K,T A K A S A K IM．As u r g eＧl e s s s o l i dＧs t a t eD Cc i r c u i t b r e a k e r f o r v o l t a g e s o u r c e c o n v e r t e r b a s e dH V D C t r a n s m i s s i o n s y s t e m s[C]//E n e r g y C o n v e r s i o n C o n g r e s sa n d E x p o s i t i o n, S e p t e m b e r１５Ｇ２０,２０１２,R a l e i g h,U S A:６p．

[４５]WA N G Y e q i,MA R Q U A R D T R．F u t u r e H V D CＧg r i d s e m p l o y i n g m o d u l a r m u l t i l e v e l c o n v e r t e r s a n d h y b r i d D CＧb r e a k e r s[C]//１５t hE u r o p e a nC o n f e r e n c e o nP o w e r E l e c t r o n i c s a n dA p p l i c a t i o n s,S e p t e m b e r２Ｇ６,２０１３,L i l l e,F r a n c e:８p．[４６]江道灼,张弛,郑欢,等．一种限流式混合直流断路器方案[J]．电力系统自动化,２０１４,３８(４):６５Ｇ７１．

J I A N G D a o z h u o,Z HA N G C h i,Z H E N G H u a n g,e ta l．A s c h e m ef o rc u r r e n tl i m i t i n g h y b r i d D C c i r c u i t b r e a k e r[J]．

A u t o m a t i o no fE l e c t r i cP o w e r S y s t e m s,２０１４,３８(４):６５Ｇ７１．[４７]S L E I MA N M,A L IA H A,

B L A N

C H E T T E H F,e ta l．A s u r v e y o n m o d e l i n g,c o n t r o l,a n d

D CＧf a u l t p r o t e c t i o n o f m o d u l a rm u l t i l e v e l c o n v e r t e r s f o rHV D Cs y s t e m s[C]//I

E E E ２３r dI n t e r n a t i o n a lS y m p o s i u m o nI n d u s t r i a lE l e c t r o n i c s,J u n e １Ｇ４,２０１４,I s t a n b u l,T u r k e y:６p．

[４８]A D AM C Z Y K A,B A R K E R C D,H A H．F a u l td e t e c t i o na n d b r a n c h i d e n t i f i c a t i o n f o r HV D C g r i d s[C]//１２t h I E T I n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo n D e v e l o p m e n t si n P o w e rS y s t e m

P r o t e c t i o n,M a r c h３１ＧA p r i l３,２０１４,C o p e n h a g e n,D e n m a r k:６p．

[４９]A B B．I t st i m et oc o n n e c t t e c h n i c a ld e s c r i p t i o n o f H V D C l i g h t t e c h n o l o g y[R]．V a s t e r a s,S w e d e n:A B B P o w e r T e c h n o l o g y,２００５．

６６１

２０１５,３９(２０) 综述

h t t p ://w w w．a e p s Ｇi n f o ．c o m [５０]S U O N A NJ ,G A O S ,S O N G G ,e t a l ．An o v e l f a u l t Ｇl o c a t i o n

m e t h o df o r HV D C t r a n s m i s s i o nl i n e s [J ]．I E E E T r a n s o n

P o w e rD e l i v e r y

,２０１０,２５(２):１２０３Ｇ１２０９．[５１]Z H E N G X ,T A I N ,T H O R P J S ．A t r a n s i e n t h a r m o n i c

c u r r e n t p r o t e c t i o ns c h e m ef o r H V D C t r a n s m i s s i o nl i n e [J ]．I E E ET r a n s o nP o w e rD e l i v e r y ,２０１２,２７(４):２２７８Ｇ２２８５．[５２]L I U X ,O S MA N A H．H y b r i

d t r a v

e l i n g w a v e /b o u n d a r y

p r o t e c t i o n f o rm o n o p o l a rHV D C l i n e [J ]．I E E ET r a n s o nP o w e r D e l i v e r y

,２００９,２４(２):５６９Ｇ５７８．[５３]K E R F K D ,S R I V A S T A V A K ,R E Z A M ,e ta l ．W a v e l e t Ｇb a s e d p r o t e c t i o ns t r a t e g y f

o rD Cf a u l t s i n m u l t i Ｇt e r m i n a lV S C H V D C s y

s t e m s [J ]．I E T G e n e r a t i o n ,T r a n s m i s s i o n &D i s t r i b u t i o n ,２０１１,５(４):４９６Ｇ５０３．[５４]Z HA N G Y ,T A I N ,X U B i n ．F a u l ta n a l y s i sa n dt r a v e l i n g

Ｇw a v e p r o t e c t i o n s c h e m ef o rb i p

o l a r H V D Cl i n e s [J ]．I E E E T r a n s o nP o w e rD e l i v e r y

,２０１２,２７(３):１５８３Ｇ１５９１．[５５

]宋国兵,褚旭,高淑萍,等．利用滤波器支路电流的高压直流输电线路全线速动保护[J ]．中国电机工程学报,２０１３,３３(２２)

:１２０Ｇ１２６．

S O N G G u o b i n g ,C HU X u ,G A OS h u p i n g

,e t a l ．A w h o l e Ｇl i n e q u i c k Ｇa c t i o n p r o t e c t i o n p r i n c i p

l e f o r H V D Ct r a n s m i s s i o nl i n e s u s i n g o n e Ｇe n dc u r r e n to f D C Ｇf i l t e r s [J ]．P r o c e e d i n g

so ft h e C S E E ,２０１３,３３(２２):１２０Ｇ１２６．

[５６]Z H E N G X ,T A IN ,WUZ ,e t a l ．H a r m o n i c c u r r e n t p

r o t e c t i o n s c h e m e f o rv o l t a g es o u r c ec o n v e r t e r Ｇb a s e dh i g h Ｇv o l t a g

ed i r e c t c u r r e n t t r a n s m i s s i o n s y

s t e m [J ]．I E T G e n e r a t i o n ,T r a n s m i s s i o n &D i s t r i b u t i o n ,２０１４,８(９):１５０９Ｇ１５１５．

[５７]J I N XF ,S O N G G B ,MA ZB ．A n o v e l p i l o t p r o t e c t i o nf o r

V S C ＧH V D C t r a n s m i s s i o n l i n e s b a s e d o n p a r a m e t e r

i d e n t i f i c a t i o n [C ]//１２t h I E T I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n

D e v e l o p m e n t s i nP o w e r S y s t e mP r o t e c t i o n ,M a r c h３１ＧA p

r i l ３,２０１４,C o p e n h a g e n ,D e n m a r k :６p

．[５８]宋国兵,蔡新雷,高淑萍,等．V S C ＧH V D C 频变参数电缆线路电

流差动保护新原理[J ]．中国电机工程学报,２０１１,３１(２２

):１０５Ｇ１１１．

S O N G G u o b i n g ,C A I X i n l e i ,G A O S h u p i n g

,e ta l ．N o v e l c u r r e n t d i f f e r e n t i a l p r o t e c t i o n p r i n c i p

l e o f V S C ＧH V D C c o n s i d e r i n g f r e q u e n c y Ｇd e p

e n d e n t c h a r a c t e r i s t i c o

f c a b l e l i n e [J ]．P r o c e e d i n g

s o f t h eC S E E ,２０１１,３１(２２):１０５Ｇ１１１．[５９]宋国兵,蔡新雷,高淑萍,等．利用电流频率特性的V S C ＧH V D C

直流输电线路纵联保护[J ]．高电压技术,２０１１,３７(８

):１９８９Ｇ１９９６．

S O N G G u o b i n g ,C A IX i n l e i ,G A O S h u p i n g

,e t a l ．N e w p i l o t p r o t e c t i o nf o r V S C ＧH V D C t r a n s m i s s i o nl i n e s u s i n g n

a t u r a l f r e q u e n c y c h a r a c t e r i s t i c o f c u r r e n t [J ]．H i g h V o l t a g

e E n g i n e e r i n g

,２０１１,３７(８):１９８９Ｇ１９９６．[６０]宋国兵,冉孟兵,褚旭．利用高低频电流幅值比的V S C ＧH V D C

输电线路全线速动保护新原理[J ]．电网技术,２０１４,３８(５)

:１４０２Ｇ１４０７．

S O N G G u o b i n g ,R A N M e n g b i n g

,C HU X u ,e ta l ．A n e w s i n g

l e Ｇe n d c u r r e n tb a s e dw h o l e Ｇl i n e q u i c k Ｇa c t i o n p r o t e c t i o nf o r V S C ＧH V D Ct r a n s m i s s i o n l i n e s [J ]．P o w e r S y s t e m T e c h n o l o g y ,２０１４,３８(５):１４０２Ｇ１４０７．

刘一剑(１９９０ )

,男,通信作者,博士研究生,主要研究方向:电力系统继电保护与控制.E Ｇm a i l :s c u t _l i u j

i a n ＠１６３．c o m

邰能灵(１９７２ ),男,教授,博士生导师,主要研究方向:电力系统继电保护和电力系统综合自动化.范春菊(１９６７ )

,女,副教授,主要研究方向:人工智能在继电保护及综合自动化中的应用.

(编辑一王梦岩一章黎)

C o m m e n t s o nF a u l tH a n d l i n g a n dP r o t e c t i o nT e c h n o l o g y f

o rV S C ＧH V D CT r a n s m i s s i o nL i n e s L I UJ i a n T A IN e n g l i n g F A N C h u n j

u HU A N G W e n t a o S c h o o l o fE l e c t r o n i c I n f o r m a t i o na n dE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g S h a n g h a i J i a oT o n g U n i v e r s i t y S h a n g

h a i ２００２４０ C h i n a A b s t r a c t O w i n g t ot h es p e c i f i c m o d eo f r e g u l a t i o na n ds t r u c t u r eo f t h ev o l t a g es o u r c ec o n v e r t e r Ｇh i g hv o l t a g

ed i r e c tc u r r e n t V S C ＧHV D C t r a n s m i s s i o n s y s t e m t h eD Cl i n e f a u l t c u r r e n t i s c h a r a c t e r i z e db y h i g h i n c r e a s i n g s p e e da n d g r e a t p e a kv a l u e 敭T h i s i s e x t r e m e l y s u s c e p t i b l e t od e s t r u c t i o no f c o n v e r t e rd e v i c e sa n dd a m a g e t o i n s u l a t i o no f e q u i p m e n t 敭V S C ＧHV D Cs y

s t e m c a n n o t r e a l i z e f a u l t s e l f Ｇc l e a r i n g b y a d j u s t i n g t h e f i r i n g a n g l e 敭T h e r e f o r e h i g h e r r e q u i r e m e n t s a r em a d e o n p r o t e c t i o n a n d f a u l t h a n d l i n g o fD Ct r a n s m i s s i o n l i n e s 敭F o rD C l i n e f a u l t s n o t o n l y i s r e l i a b l e a n d f a s t p r o t e c t i o n n e e d e d f o r f a u l t i d e n t i f i c a t i o n b u t a l s o c o r r e s p o n d i n g c o n t r o lm e a s u r e s a n d c i r c u i t s h o u l db e t a k e n t o l i m i t t h e f a u l t c u r r e n t a n d r e d u c e t h e d a m a g e o f t h e c u r r e n t t o c o n v e r t e r d e v i c e s t h eD Cl i n e i t s e l f a n ds y s t e m敭B a s e do nt h e f a u l t c h a r a c t e r i s t i c so fV S C ＧHV D Ct r a n s m i s s i o n l i n e s t h e s t a t e o f t h e a r t o fD C l i n e p r o t e c t i o n t e c h n o l o g y a n d p r o s p e c t s f o r a p p l i c a t i o n a t h o m e a n d a b r o a d a r e d e s c r i b e d 敭P r o t e c t i o n a n d f a u l t h a n d l i n g t e c h n o l o g i e so fD Cl i n e sa r es u mm a r i z e da n da n a l y z e d w i t hr e s p e c tt of a u l tc u r r e n t l i m i t i n g r e d u c i n g f a u l t i m p a c t a n d p r o t e c t i o n p r i n c i p l e 敭T h ef a u l th a n d l i n g c a p a b i l i t y o fs e v e r a l p r o t e c t i o n c i r c u i t s c o n v e r t e rt o p o l o g i e s D C t r a n s m i s s i o ns t r u c t u r e s a n dD Cb r e a k e r s a r e f o c u s e d o n 敭F i n a l l y s e v e r a l k e y i s s u e s a b o u t p r o t e c t i o n a n d f a u l t h a n d l i n g o fV S C ＧHV D Ct r a n s m i s s i o n l i n e s a n d f u t u r e d i r e c t i o n s f o r f u r t h e r r e s e a r c hd e m a n d i n gp r o m p

t s o l u t i o na r e d i s c u s s e d 敭T h i sw o r k i ss u p p o r t e db y N

a t i o n a lN a t u r a lS c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a N o 敭５１３７７１０４ N o 敭５１４０７１１５ a n d P o s t Ｇd o c t o r a l S c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a N o 敭２０１４M ５６０３３３敭K e y w

o r d s v o l t a g e s o u r c e c o n v e r t e r b a s e dh i g hv o l t a g ed i r e c t c u r r e n t V S C ＧHV D C s y s t e ms t r u c t u r e f a u l t c h a r a c t e r i s t i c f a u l t h a n d l i n g

D C l i n e p r o t e c t i o n ７

６１刘一剑,等一柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述