【论文推荐】国网智研院朱琳等：柔性直流并入城市电网后对换流站近区短路电流的影响研究

本文从柔性直流内外环控制方式及交流系统短路电流计算原理出发，提出了一种降低柔性直流输电换流站两端PCC点短路电流的控制策略。以厦门柔性直流工程为例，通过对不同类型故障下、2种控制策略的PCC点短路电流进行对比，验证了所提策略的正确性，减小了PCC点短路电流。

本文分析了柔性直流短路电流的计算机理，对故障后柔性直流贡献短路电流的幅值和相位进行了研究，提出一种降低柔性直流换流站两端公共连接点短路电流的控制策略。

对于PCC点发生短路后，故障电流的计算可等效为如图1所示。其中，X_eq、R_eq是交流系统的等值电抗、等值电阻，且X_eq>>R_eq。U_s、U_c、δ₁、δ₂分别是交流系统和PCC点母线电压、相角。考虑到U_s与U_c相位差很小，即δ₁≈δ₂，当PCC点发生三相小电阻接地或者单相接地故障时，可近似认为故障情况下交流系统对PCC点的注入电流方向滞后PCC点电压90°。

若故障情况下柔性直流只有有功输出，即输出短路电流与PCC点电压同相位，此时柔性直流对故障点短路电流幅值的影响可忽略不计。若只有无功输出，柔性直流对故障点短路电流幅值的影响最大。

结合交流电网实际情况，提出电流限幅与有功优先相结合的策略，使故障期间柔性直流只发送有功，不发送无功。电流限幅环节的逻辑设计如下

故障期间有功优先策略如下：q轴电流的上限，可以按d轴电流设定值与总电流限制之间的裕度来确定。其关系为

上述2个策略结合，在保证有功输出的同时减少了PCC点短路电流且不影响系统正常运行。

开发双端双极±320 kV/1000 MW厦门柔性直流工程详细的PSCAD电磁暂态仿真模型，参数如表1所示。该模型送下面以PCC点湖边为例，分别对2种控制策略的情况进行仿真，计算短路电流。湖边母线发生短路故障情况如图2所示。

⬇ 表1 直流模型参数（单极）

在图3 （a）-（c） 中，i_a1、i_b1、i_c1为采用无功优先的故障点短路电流，i_a、i_b、i_c为采用短路电流控制策略后的故障点短路电流。采用控制策略后，故障期间故障点的三相短路电流均有所下降，降低的幅值最大可达3.0 kA左右。

图4为有无控制策略的PCC点单相接地故障仿真结果，i_a1-1为无控制策略的故障点短路电流，i_a1为采用控制策略后的故障点短路电流。采用控制策略后，故障相短路电流有所下降，降低的幅值最大可达2.2 kA左右。

1）故障期间限制柔性直流的无功输出即可减少系统的短路电流。所提出的提出电流限幅与有功优先结合的策略稳态时不影响系统运行，故障期间可降低柔性直流两端PCC点的短路电流。

2） 对于PCC点为Y型接线变压器，相同故障点、故障时间，单相故障短路电流值大于三相故障短路电流，短路电流校核时需注意。本文所提策略可进行相应调整以满足相应系统安全稳定的需求。

朱琳

寇龙泽

范征

谷怀广