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随着智能电网的建设和新能源技术的发展,柔性直流输电(VSC-HVDC)以电压源换流器和脉宽调制技术为基础的直流输电技术,在电网中逐渐应用起来。由于换流器本身具有的自关断能力,使其在向无源网络供电,新能源并网等方面具有很大的发展优势和潜力,它还能实现潮流反转,有功功率和无功功率的独立控制,多端直流输电等。VSC-HVDC系统多运行在高电压、大电流、强干扰的环境下,当出现不正常运行或故障时,不可避免地会对VSC-HVDC系统产生不良影响。为此,本文结合理论分析与仿真实践,对VSC-HVDC的系统故障以及保护策略等方面进行了分析研究。 本文在VSC-HVDC系统物理模型的基础上,分别详细介绍了系统的各主要设备,并通过分析VSC系统在稳态运行条件下与交流网络之间功率传递的关系,推导出了VSC-HVDC系统实现有功功率和无功功率进行独立控制的运行机理。根据VSC-HVDC系统当中被控制量与控制量间的约束关系,研究了满足VSC-HVDC系统运行要求的控制策略,即送电端采用定有功功率和定无功功率的控制策略,受电端采用定直流电压和定交流电压控制策略。利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立了VSC-HVDC有源网络一次系统模型。通过所建立的仿真模型,验证了系统稳态工况时控制策略满足运行要求,控制效果良好。由于VSC-HVDC系统是一个多输入、多输出系统,元器件较多,不同元器件故障对系统运行的各个参数产生的影响也会不同。因此,在VSC-HVDC系统只有控制策略而没有保护策略的情况下,对其交流侧、直流侧和VSC内部等主回路发生常见较严重故障的故障运行特性进行了仿真分析。仿真分析结果表明在不同位置发生故障后的故障特征不同,且随着故障的加重,故障特征也更加明显。在对VSC-HVDC系统常见故障点出现的过电压、过电流等故障特性研究的基础上,结合传统直流输电系统的实际运行经验,根据系统中元器件的位置不同分区,详细研究了保护策略,主要研究了换流变压器保护、交流滤波器保护、换流器交流母线保护、换流器保护、直流电容保护以及直流线路保护,并验证了阀短路保护策略,结果表明保护能够快速准确的动作,没有出现误动拒动现象,满足了设计要求。