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摘要：高压直流输电能够安全高效的运行，很大程度上取决于它的控制保护系统。当高压直流输电发生故障时，通过查看其控制保护系统，针对不同的故障，进行故障仿真模拟，展开故障机理分析并寻找故障发生的原因。针对故障原因强化控制保护系统的部分功能区，分析研究控制保护策略。
关键词：高压直流输电；保护策略；线路的故障
引言
高压直流输电的典型故障主要有两种，一种是换相失败，另一种是直流线路故障。基于以上两种不同的故障，其控制保护策略的研究也有所不同。需要先研究其故障发生的机理原因以及位置特征，随后在故障仿真基础上研究控制保护策略。
一、控制保护策略研究现状
高压直流输电系统的组成为两部分，分别是两端换流站、直流输电线路。而换流站中的控制保护系统是高压直流输电系统最核心的部分，直接影响整个系统的运行。目前，我国对高压直流输电系统的典型故障控制保护策略研究相对不完善，仍旧存在着运行过程中某一环节发生故障，导致过电压冲击。其他因素的影响也使得控制保护系统更加繁杂。
系统故障主要有两种，比较常见的是换相失败。对于此种故障，国内对其进行了大量的仿真研究，机理分析、故障发生的判断依据及其检测方法、恢复运行的措施等。这些研究做为控制保护策略研究的基础，在整个研究分析过程中是非常有必要的。另一种故障在远距离输电线路上容易发生，叫做直流线路故障。对于直流线路故障，国内外对其进行研究后，提出了保护线路的判断依据和原理。
二、换相失败控制保护策略的对策
（一）建立仿真软件模型
仿真模型的准确建立是控制保护策略研究的关键所在，通过对机电暂态仿真软件和电磁暂态软件的对比研究，高压直流输电系统更加适合建立电磁暂态软件，即PSCAD/EMTDC。故，此文选择PSCAD/EMTDC为高压直流输电系统研究的仿真软件。
主回路参数是建模的重要依据，建模需要的参数主要有：交流系统条件、直流滤波器组、直流线路参数以及直流滤波装置包含的平波电抗器，交流滤波器、中性点冲击电容器和无功补偿装置等。为了使仿真结果更加准确，这些参数需要采用实际高压直流输电系统中的参数。最后建立控制保护模型。
（二）故障分析
换相失败有单次和连续。在发生单次换相失败之后，如果没有采取措施进行修复，很可能会引发连续换相失败，而单次换相失败可以利用自身的震动恢复运行。当发生连续换相失败之后，就需要对控制保护系统进行检查。导致换相失败的原因有很多，主要是γ过小、UAC下降太大、Id增大、β过小、以及由于交流系统不对称导致电压过零点偏移。（γ - 关断角、UAC - 交流侧电压、Id - 直流电流、β- 越前触发角）。
（三）控制保护策略
单次换相失败与连续换相失败所采取的控制保护方式不同。单次的换相失败可以由控制保护系统自行切换完成故障的修复与清除，连续的换相失败则需要进行移相，控制保护系统通过关闭换流器的方式来停止直流系统的运行。基本的控制保护策略包括以下几个过程阶段。第一阶段：在发生故障之前逆变侧为γ角控制；第二阶段：随后交流侧出现故障，UAC降低，线电压则会过零点前移，换相失败，γ下降到关断角的最小值，触发角减小；第三阶段：换相失败结束，γ逐渐大于γset，此时仍旧是由定关断角控制，但触发角增大；第四阶段：故障结束，直流电流回落，此时不再由定关断角控制，而是定电流控制，触发角减小；第五阶段：达到延时条件后，VDCOL功能启动；第六阶段：触发角增大，关断角减小，直流电压增大，系统恢复到正常[1]。
三、线路故障控制保护策略
（一）建立仿真软件
基于高压直流输电的线路长、远距离大容量等特点，线路故障控制保护措施的研究仍旧采用PSCAD/EMTDC软件进行仿真。
（二）故障分析
雷电冲击、工业污染、环境因素（大风）等是造成线路发生故障的主要原因，这些因素最可能导致线路对地短路。初始行波阶段的电流不能被换流站的行波控制，造成电流电压的行波幅值波动。暂态阶段时，电流有直流分量和暂态震荡分量。在了解基础理论知识之后，要对故障进行仿真模拟，并对仿真结果进行分析。区内故障和区外故障结果有所不同。综上分析，线路故障后，整流侧和逆变侧的直流电压值均有下降[2]。
（三）控制保护策略
直流线路故障通常情况下不能像单次换相失败一样通过控制系统自行修复，它需要与保护系统相配合，共同完成故障消除工作。在设置直流线路保护时，需要联系故障发生的特性来设置保护系统。一般情况下，采用行波保护为直流线路的主保护，而将低电压保护及纵差保护作为后备保护。相互配合，使电路正常运行。
四、结束语
高压直流输电由于其距离远、容量大，在系统运行过程中会很容易导致各种故障，不同的故障有不同的发生机理，也有其相应的控制保护策略。控制保护系统是此系统正常运行的关键所在，在维持高压直流输电系统正常运行的过程中，必须保证控制保护系统的正常运行。
参考文献：
[1]黄润鸿, 朱喆, 陈俊,等. 南澳多端柔性直流输电工程高压直流断路器本体故障控制保护策略研究及验证[J]. 电网技术, 2018, 42(7).
[2]严春香, 席颖颖, 翟鹏举,等. 一起特高压直流输电工程控制保护装置通信故障的分析及处理[J]. 电气工程学报, 2019.
作者简介:
王玄(1992.7-)大学本科 男 汉族， 河北省石家庄 国网蒙东检修公司伊克昭换流站 助理工程师，研究方向:换流站运维。