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从图5可以看出,对于离短路点较近的换流站2和1,流过平波电抗器的电流较大,可以分别达到14.3kA及7.3kA,桥臂电流也较大,超过其额定电流的2倍,并导致换流站2和1闭锁;B24和B42的
主断路器断开后瞬间全网过电压达到峰值,其中换流站3出口电压达到1162.5kV,超过其额定电压的2倍(峰值并不是出现在断路器断开瞬间)。
4.2策略2——基于就地检测就地保护的故障处理策略
对于本测试系统,换流站1和3的子模块额定电流为1.5kA,换流站2和4的子模块额定电流为3.0kA。因此,对于换流站1和3,当子模块电流达到3.0kA时换流站闭锁;对于换流站2和4,当子模块电流达到6.0kA时换流站闭锁。测试系统中所有直流线路正常运行条件下的最大电流都<3.0kA,因此当流经直流断路器负载转移开关的电流>6.0kA时,该负载转移开关就动作,并起动该直流断路器动作的整个过程。
首先考察换流站2与换流站4之间的直流线路发生单极接地短路故障。设仿真开始时(t=0s)测试系统已进入稳态运行。t=10ms时在正极直流开关B24线路侧发生单极接地短路。图6给出了流过8个直流断路器的电流Idc12—Idc43的波形,可以看到,故障线路两侧的断路器B24和B42分别在故障后1.6ms和8.8ms达到其动作值并动作,在断路器B24和B42动作后,流过其他断路器的电流开始下降,因而其他断路器不会动作。
然后对测试系统中的4条直流线路进行逐条故障扫描,故障点分别设为直流断路器线路侧和线路中点,考察就地检测就地保护策略的快速性和选择性。仿真结果如表4所示。由表4可以看出,就地检测就地保护的故障处理策略具有极高的快速性和选择性。下面以正极直流开关B24线路侧发生单极接地故障为例给出就地检测就地保护故障处理策略具有极高的快速性和选择性的理论解释。显然,B24线路侧发生故障后,最靠近故障点的断路器是B24和B21,因此按就地检测就地保护的故障处理原则,B24和B21应该是最先动作的断路器。但B24动作属于正确动作,而B21动作则属于误动作。下面说明为什么B21不会动作。实际上这等价于说明B24会比B21快2ms动作。这是容易解释的,因为流过B21的故障电流是由换流站1提供的,由于换流站1平波电抗器和换流站1、2之间线路的作用,流过B21的故障电流会比B24迟2ms以上达到动作电流值。而B24一旦动作,对B21来说,故障点已消失,因此就不会动作了。
为了展示策略2的完整特性并与策略1相比较,下面仍然以正极直流开关B24线路侧发生单极接地短路为例,给出相关物理量的波形图。图7给出了混合型直流断路器B24的响应特性。图8给出了混合型直流断路器B42的响应特性。图9给出了换流站的响应特性:其中(a)是流过换流站1—4平波电抗器的电流Idc1—Idc4的波形图;(b)是换流站1—4端口直流电压Udc1—Udc4的波形图;(c)是换流站1—4内部桥臂电流最大值Ich1—Ich4的波形图。
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