1、Comment X1: 句子过长，尽量使用短句。应给出 MMC-HVDC的英文。真双极 MMC-HVDC系统线路过载紧急控制策略 *陈浩，张英敏，曾琦，陈可，周保坤（四川大学 电气信息学院，四川省 成都市 610065）摘 要：随着直流断路器研究的不断发展，在未来使用直流断路器切除直流故障线路将成为一个可行的方案。但断路器动作后可能会引起线路潮流过载，危及整个直流系统的安全。该文利用真双极模块化多电平换流器直流输电（MMC-HVDC）系统正负极可独立控制的优点，设计了防止线路过载的紧急控制策略。首先推导出直流系统支路开断后的有功功率分布系数，找出可能发生功率越限的线路。然后保持各线路一定的功率
2、裕度，通过功率灵敏度矩阵计算故障极换流站新的功率参考值。最后将减少的功率参考值加载到健康极对应的换流站上，并考虑健康极换流站和线路的功率约束，最大限度地保证交直流系统功率交换的稳定性，减少对交流系统的扰动。该策略能够有效避免潮流校验，提高紧急控制的速度。在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建七端直流模型对所提控制策略的有效性进行了验证。关键词：真双极系统；架空线；分布系数；功率灵敏度矩阵；紧急控制策略DOI: 10.19753/j.issn1001-1390.2019.04.000中图分类号：TM561 文献标识码：B 文章编号：1001-1390(2019)04-0000-00An emer
3、gency control strategy for line overload in bipolar MMC-HVDC systemChen Hao, Zhang Yingmin，, Zeng Qi, Chen Ke, Zhou Baokun(School of Electrical Engineering and Information, Sichuan University, Chengdu 610065, Sichuan Province, China)Abstract: With the development of DC circuit breaker research, it w
4、ill be a feasible scheme to use adopt DC circuit breaker to cutremove off DC fault lines in the future. However, the circuit breaker operation may cause the line overload and endanger the safety of the whole DC system. In this paper, an emergency control strategy to preventts line overload was propo
5、sed in this paper. It by takesing advantage of the independent control of positive and negative poles in bipolar modular multilevel converter based high voltage direct current (MMC-HVDC) system. Firstly, the active power distribution coefficient after opening the branch of the direct current system
6、was deduced, and the line with the potential power limit can be found out. Then, the power margin of each line was maintained, and the new power reference value of the fault pole converter station was calculated by the power sensitivity matrix. Finally, the reduced power reference value was loaded i
7、nto the healthy pole converter station, and the power constraints of the healthy pole converter station and the line were considered, which maximizes maximized the stability of power exchange of AC/DC system and reduces reduced the disturbance to the AC system. The strategy effectively avoids the po
8、wer flow check and improves the speed of emergency control. The effectiveness of the proposed control strategy was verified by building a plurality of DC models in the PSCAD/EMTDC.Key words：bipolar MMC-HVDC system, overhead line, distribution coefficient, power sensitivity matrix, emergency control
9、strategy0引言 *基金资助项目：国家重点研发计划项目资助(20176YFB090240901)。Project Supported by the National Key Research and Development Program 基于 MMC 的多端直流系统具有高可靠性、高效率、开关频率低、运行损耗小等优点，在未来的直流电网构建中具有良好的前景 1。迄今为止国内已投运的 MMC-HVDC 工程有：上海南汇工程、南澳工程、舟山工程等 2-3。但是 MMC-HVDC 系统仍面临着三个问题限制其发展 4，包括：1）直流侧故障；2）接地点的选择；3）更大能量的传输。目前主要有三种方式可
10、以处理直流侧故障 5：1）使用交流断路器；2）使用具有自闭锁功能的换流站；3）使用直流断路器。交流断路器动作时间长，换流站的半导体器件无法承受长时过电流可能会受到损坏 6。而具有自闭锁功能的子模块常常需要使用大量的半导体器件，在增加费用的同时会提高运行损耗，增大控制难度。虽然目前直流断路器还处于试用阶段，但其快速切断故障电流能力，配合各种限流元件，能够在切除故障的同时保证换流站不会闭锁，使得故障电流不会影响正常直流电网的连续运行。ABB 公司已研制出可使用于 320 kV320 kV 直流电网的直流断路器，其可开断故障电流达 9 kA9 kA，开断时间小于 5 ms5 ms7。在未来，直流断路
11、器将成为直流电网不可或缺的设备 8。已建成的直流工程都采用电缆输电，直流电缆造价高，故障多为永久性，不便于检修和维护 9。所以为了提高直流系统的可靠性和传输更大容量的电能，将架空线运用于直流电网是未来发展的趋势 10-11。目前正在建设的基于 MMC 的张北500 kV 多端柔性直流输电工程便采用了50kV架空线输电 12。虽然架空线相较于电缆可传输更大容量的电能，所发生的故障也多为暂时性故障，方便人员检修。但其本身的高故障率也远远超过电缆，尤由其是单极接地故障。目前大多数文献都在围绕直流侧故障特性，故障电流、电压数值计算方法，恢复策略进行研究。文献13研究了直流系统发生双极短路故障后故障电流
12、的数值计算方法，其不仅能够适应各种直流拓扑结构，还可以被用于含直流变压器的多电压等级直流电网中，具有较好的准确度。文献9和文献14研究了双极of China(20176YFB090240901).MMC-HVDC 系统发生直流故障后的故障特性，建立了短路时的等效电路模型，分析了故障电流的影响因素。文献15通过对 MMC 故障电流和混合直流断路器运行特性的研究，合理地选择直流系统的元件参数，确保直流断路器能够在换流站闭锁前切断双极故障线路，保证直流系统的连续运行。文献16和文献17 针对架空线真双极 MMC-HVDC 系统，分析了故障后的等值电路模型和运行特性，分别设计了故障清除和换流站快速重启
13、策略。虽然上述研究都推动了柔性直流输电技术的发展，但是对直流系统断路器动作后潮流转移导致的线路过载问题却鲜少有学者研究。文献18利用直流侧发生单极接地故障后，双极 MMC-HVDC系统的健康极还能持续运行的优点，详细分析了换流站最大传输容量的各种约束条件，提出了改进的有功无功控制方法，最大限度地利用健康极的功率传输能力，减少对交流系统的扰动。但其没有考虑故障极换流站的有功传输，而是直接将故障极换流站运行于静止同步补偿器(STATCOM)状态，为交流系统提供无功支撑。由于健康极换流站的过载能力有限，无法完全承担对应故障极换流站的全部有功传输，这将给交流系统带来极大的有功扰动。文献19利用真双极系
14、统正负极电网可独立控制功率的特点，设计了一种功率转代策略。虽然该策略能够解决线路过载问题，但其只提出了上层原则，缺少具体的控制方法。直流断路器过载保护动作切除过载线路将会导致连锁故障发生，致使整个直流系统停机重启，严重影响了直流系统的可靠性和交流系统的稳定性。这也与直流断路器所使用的初衷不符，应该极力避免此种情况的发生。本文针对真双极架空线 MMC-HVDC 系统，提出了一种防止线路过载的紧急控制策略。首先推导出直流系统线路断开后的有功分布系数和换流站对线路的功率灵敏度矩阵。当断路器动作切除故障线路后，利用有功分布系数快速判断潮流转移后可能过载的线路，通过功率灵敏度矩阵，准确调节各故障极换流站
15、的输入功率，消除线路过载问题。同时通过调节健康极换流站的输入功率，尽量减少对交流系统的影响，保证传输功率的稳定。该控制策略有效避免了有功校验，提高了紧急控制的速度。1 真双极 MMC-HVDC 系统真双极 MMC-HVDC 系统的结构示意图如图1 所示。单个换流站由两个换流器串联构成两极，两极连线中点接地。每一极都由完整的半桥子模块(HBSMs)级联而成，且各极都能独立地控制其运行状态。AC 1 AC 2T1T2T3T4架 空 线接 地 极换 流 站 2换 流 站 1Udc图 1 真双极 MMC-HVDC 系统结构示意图Fig.1 Topology of bipolar MMC-HVDC sy
16、stem使用真双极直流拓扑具有以下优点：（1）通过串联两个 MMC 的换流器，直流系统可以提供更高的电压等级和传输容量等级。；（2）接地极被连接在正负两极的中点处，保证了基于 MMC 的直流系统能够有效的接地。避免了发生单极接地故障后，正常线路的电压绝对值升高为原来的两倍。；（3）这种拓扑能够提供更加灵活的运行模式，比如：单极接地运行，单极金属线运行，对称双极运行，双极不对称运行。一般情况下，为了最大限度地利用每一极的传输能力，每一端的两极 MMC 都运行于相同的正常模式，传输相同的有功功率和无功功率，其运行状态与伪双极 MMC 直流系统相似。当直流侧发生单极接地故障后，断路器动作切除故障线路
17、，正负两极将处于不对称运行状态。这时可根据两极各自的运行环境和约束条件调整单极换流站的传输功率，使正负两极独立运行，传输不同的功率。本文正是利用真双极 MMC 直流系统的这一优点设计了紧急控制策略，防止线路过载、保护误动。2 直流分布系数及功率灵敏度矩阵2.1 直流分布系数在交流系统中为了实时安全分析，要进行大量的预想事故筛选，包括支路开断模拟和发电机开断模拟。这些场合对潮流计算速度的要求比对计算精度的要求更高。目前已有很多满足实时安全分析要求的模拟分析方法，其中分布系数法能快速方便地得到一条支路开断后其他各条支路上传输的有功功率增量的分配系数 20。现以一个具有 n+1 个换流站节点、b 条
18、支路的直流系统来推导直流分布系数的计算公式。故障前该网络的节点电压方程为：(1)(0)1(0)VYI式其中， Y 是故障前的节点导纳矩阵； I(0)是故障前的节点注入电流；V (0) 是故障前()I (0)V的节点电压。由于真双极 MMC-HVDC 系统正负两极对称，所以在此可仅利用单极模型来推导计算公式，该计算公式可使用于正负两极中。在稳态情况下直流线路仅表现为电阻的形式。当网络节点 i、j 之间的支路开断时，可以等效地认为该支路并未断开，而是在 i、j 节点之间并联了一个追加的支路电阻-R ij，其数值等于被断开支路电阻的负值，如图 2 所示。这样原网络的节点导纳矩阵可保持不变。ij-Ri
19、j IijIi+IijIi IijViVj直 流 网 络图 2 等效支路网络Fig.2 Equivalent branch network等效后流入原网络的注入电流将由 变成 。(0)I(2)T(0)12,ijnIII (3),ijjij 此时故障后可用原网络的导纳矩阵求解节点电压方程式(4) ，所得节点电压向量就是待求解的发生支路开断后的节点电压向量。(4)1VYI对于线性网络，可以用叠加原理把节点电压和注入电流分解为两个部分：(5)(0)(1)V(6)II其式中， ， ；()(0)Y(1)(1)VYIT(1)0, ijijII 。T,1,0ij ijI IM 为求得 Iij，进一步将原网络
20、等效为以 i、j 为端口的戴维南等值电路，如图 3 所示。戴维南等值电源可表示为：(7)(0)()T(0)T1(0)ijijijEVYI令 Iij=1，可求得仅在 i、j 点分别通入正、负单位电流时的节点电压向量：(8)()1()1()1ijijijijIMY由此便可求得：(9)()()T()T1TijijijijijRVYRT -RijE+-直 流 网 络Iij图 3 戴维南等值电路Fig.3 Thevenin equivalent circuit由图 3 可求得：T1(0)T(0)Tijij ijij ijMEI CRYIV(10)其式中， 。T1ijijijCY于是当线路 ij 断开后线
21、路 km 上的电流增量为：(11)T1(1)()T(1)() kmijkmkMIVIRR其式中 Rkm 为线路 km 的电阻。km代带入式(10)可得：(12)T1(1) T(0)()(0) kijkmijkijijmkijMICRDIYV其式中， 。T1kijkmijmCMRY由于直流系统的各节点电压近似相等，所以上式两端同时乘以直流系统额定电压 UN 可得：(13)(1)(0)kmkijPD为便于计算分布系数，进一步做如下处理，令：(14)T1kikmijijRMY式其中，k 表示支路 km ， ；i 表示支路 ijk， ；R i-iRi-i 是开断支路 ij 所形成端口的输入电阻，ij
22、ij；R k-i 是开断支路 ij 所形成端口与网络中任意支路 km 所形成端口之间的转移电阻；。m并考虑：在此(15)T1iijijijijCRMY则可得：(16)1kimiijRD由此便得到了直流系统支路 ij 开断后其他支ij路的有功增量分布系数。2.2 直流功率灵敏度矩阵以定电压站的直流母线为平衡节点，当仅考虑线路电阻时，直流系统的节点电压方程为：Comment h2: 语句不通Comment X3: 语句不通顺，重新组织语言，使意思表达简明扼要。NIYUNIYU(17)其式中：I N 为注入节点的电流列向量； UN为节点电压列向量；Y N 为节点电导矩阵。网络支路电流与节点电压之间的
23、关系为 21：(18)TBA式其中 IB， 为支路电流列向量；Y B 为支Y路电导矩阵；A T 为节点支路基本关联矩阵，与线路传输的功率方向有关。根据式(17)和式(18) 可得：(19)1TBNII同样可以近似认为各直流母线电压相等。在式(19)两端乘以额定直流电压 UN 可以直接得到线路功率与节点注入功率之间的关系：(20)1TBNPYA其式中，P B 为线路传输功率列向量； PN为节点注入功率列向量。N由此便得到了直流系统的功率灵敏度矩阵为：(21)1=TBYA3线路过载的紧急控制策略3.1紧急控制策略的流程假设一个具有 b条线路，n 个换流站节点的真双极 MMC-HVDC系统发生了单极
24、接地故障。 保护装置检测到故障发生后快速将驱动动作故障线路两端的直流断路器 CB切除故障线路切断故障线路与换流站的连接。由于真双极 MMC-HVDC系统正负极独立运行，所以负极直流系统几乎没有受到影响，保持故障前直流电压和功率传输不变。当故障发生时，系统通过故障检测判断故障线路，发送断路器动作信号的同时可直接利用公式(16)求得故障线路断开后其他线路的新增有功功率分布系数。，以此来计算新的稳态是否会出现线路功率过载的情况。如果不会发生线路功率过载，则保持各故障极换流站输入功率不变，此时直流故障对交流系统的影响减少到最小。如果计算结果显示新的稳态将会出现线路功率过载的情况，则利用上述功率灵敏度矩
25、阵，在保持一定线路传输功率稳定裕度的情况下计算故障极各换流站需减少的功率。然后在故障极换流站功率减少的同时增加对应健康极换流站的功率，尽量减少交流系统的有功波动，增加直流系统的可靠性和交流系统的稳定性。整个线路过载紧急控制策略的流程图如图 4所示。对于图 4所示的流程图作以下几点说明：（1）此流程图是真双极 MMC-HVDC系统发生单极接地短路故障后线路过载紧急控制策略的完整过程。当系统发生双极短路故障时断路器动作将切除两极的故障线路，此时将没有故障极和健康极的区分，只需要验证新稳态线路潮流是否过载，再做相应的调整。当系统发生断线故障时，其控制策略与上述控制过程类似，此处不再赘述。；（2）图
26、4所示的流程图为方便构成完整的逻辑关系，将分布系数和功率灵敏度矩阵的计算过程放置在故障发生之后。但是直流系统的拓扑结构都是事先确定的，可提前根据各换流站的输入功率，离线计算出每一条线路断开后的分布系数和功率灵敏度矩阵。然后判断是否会有线路过载，同时完成后续故障极和健康极各换流站的定功率参考值的计算。当检测到故障发生后可直接调用上述计算结果，仅需几个毫秒的时间便可发送到各换流站中动作改变定功率参考值，整个过程仅需几毫秒的时间。这大大减少了紧急控制策略所消耗的时间，保证了直流系统的稳定。；Comment h4: 改为“其中 ai， 1是功率灵敏度矩阵的第 i 行第一个元素 ” Comment X5
27、: 缺少下标 j。开 始输 入 原 始 数 据 ， 形成 功 率 灵 敏 度 矩 阵直 流 潮 流 计 算是 否 发生 故 障 ？判 断 故 障 线 路 ， 计算 分 布 系 数新 稳 态 潮 流是 否 发 生 过 载 ？计 算 故 障 极 换 流 站需 减 少 的 功 率将 新 的 定 功 率 值 发送 到 故 障 极 各 端 。故 障 极 减 少 的 功 率全 部 加 载 到 健 康 极健 康 极 线 路是 否 发 生 过 载 ？计 算 健 康 极 换 流 站需 减 少 的 功 率 将 健 康 极 功 率 参 考值 发 送 到 各 端结 束NYNYY N图 4 紧急控制策略流程图Fig.4
28、 Flow chart of emergency control strategy这大大减少了紧急控制策略所消耗的时间，保证了直流系统的稳定。（3）由于健康极的输入功率将会增加，所以还需要考察换流站内各约束条件是否满足。3.2换流站功率控制策略通过断路器动作后有功潮流分布系数的计算，可以判断故障极是否会发生线路过载。假设第 i 条线路会发生过载，通过分布系数可计算出其故障后传输的潮流为 。则其过载量为：biPmaxibmaxibP(22)式其中 Pbmax 表示第 i 条线路的最大可传maxb输容量。利用功率灵敏度矩阵可以找到各换流站注入功率与第 i 条线路传输功率之间的关系：(23),1,2
29、,(1)iiinBiaaP其式中 ai,1是功率灵敏度矩阵的第 i 行第一个元素。让各换流站注入功率的绝对值同时减少 ，以控制线路 i 传输潮流不超过其最大可传输容量。则上式可变换为：(24)1d,jnijBiijaP其式中 表示换流站注入功率的方向，d jj表=1 表示 示逆变站， dj=2表示整流站。j 2式(24)两边相消可得：(25)1d,jniBijaP则有：(26)1d,jnBiij通过式(26)即可求出故障极各换流站的功率绝对值减少量。当直流系统中存在多条过载线路时可通过上述方法求得多个换流站功率绝对值的减少量，然后取其中的最大值，即有：(27)12max,mPP此时由于减少了故
30、障极所有换流站注入功率的绝对值，可以保证在控制后非过载线路不会发生过载，整个故障极的线路传输功率无需校验。故障极功率减少量计算完毕后将故障极减少的功率分别加载到健康极对应的换流站上，然后通过健康极的功率灵敏度矩阵判断加载功率后健康极各线路是否会发生过载，如发生过载则使用与故障极相同的方法降低各换流站注入功率的绝对值，以保证健康极线路功率不会过载。Comment h6: 图片中文字看不清4仿真验证下面通过一个仿真算例来阐明本文所提出的防止线路过载紧急控制策略，并通过仿真结果验证其有效性。4.1 仿真系统在 PSCAD中搭建如图 5所示的七端真双极MMC-HVDC系统，其基本参数如表 1所示。表
31、1 七端直流系统线路参数Tab.1 Line parameters of seven seven-terminal DC system参数名 参数值直流系统额定电压/kV 线路(1)长度/ km 200线路(2)长度/ km 200线路(3)长度/ km 150线路(4)长度/ km 200线路(5)长度/ km 200线路(6)长度/ km 300线路(7)长度/ km 100线路(8)长度/ km 300平波电抗器/mH 50架空线路电阻/( /km)m35.76架空线路电感/(mH/km) 1.62CBCB1237 456(1)(2) (3)(4)(5)(6)(7)(8)MC1MC2MC
32、3MC7MC4MC5MC6CBCB1237 456(1)(2) (3)(4)(5)(6)(7)(8)MMC1MMC2MMC3MMC7MMC4MMC5MMC6图 5 七端真双极 MMC-HVDC系统Fig.5 Seven Seven-terminal bipolar MMC-HVDC system图 5中换流站 为定电压站，额定电压7MC为400 kV ，单极额定容量为40kV1200 MVA。剩余换流站均为定功率站，各换流站正负极上网功率 P和额定容量 S如表 2所示。换流站出口直流母线编号、和线路编号和线路潮流参考方向如图 5所示。，图中还标注了各线路传输潮流的参考方向。表 2 单极换流站的
33、基本参数Tab.2 Basic parameters of a monopole converter stationMMC1 MMC2 MMC3 MMC4 MMC5 MMC6P/MW 300 200 400 -600 -250 500S/MVA 400 300 500 800 300 8004.2紧急控制策略的验证4.2.1 稳态和故障情况仿真该直流系统稳态仿真波形如图 6所示。整个直流系统在 t=1.5 s 时达到稳定，稳态情况t=1.5下正负极对应线路上的潮流相同，如表 3所示。表 3 线路潮流数据FigTab.3 Line power flow data(1) (2) (3) (4) (
34、5) (6) (7) (8)P/MW 362 547.4 385 -229 -491 312.4 -385.5 -288为验证所提紧急控制策略的正确性，以线路(2)上通过的最大线路潮流作为所有线路额定潮流的参考值，考虑线路过载保护动作的整定值为其 1.2倍，即 Pset=657 MW 。各换流站的最大输set=657MW送功率为其额定值的 1.1倍。现假设在 t=2 s时正极线路(8)的中点发生接地故障，5 ms 后t=2s直流断路器动作切除正极线路(8)，正极各剩余线路的新稳态潮流分布如图 7的仿真波形所示。0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-600-
35、400-2000200400600t/s有功功率/MW(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)图 6 稳态线路潮流分布Fig.6 Steady state power flow distribution0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-800-600-400-2000200400600800t/s有功功率/MW(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)图 7 故障后线路潮流分布Fig.7 Power flow distribution after fault由图 7 可知，直流断路器切除线路(8)以后正极线路发生潮流转移，正极线路(2)会发生过载，超过了过载保护的整定值，这
36、将导致直流断路器误动作切除线路(2)。此时整个正极直流系统将会发生连锁故障，不仅影响直流系统的可靠性，还会给所连接的交流系统带来极大扰动，影响其安全稳定运行，需要防止此种情况的发生。由于直流系统正负极相对独立，所以正极线路故障后负极线路的潮流并未发生变化。4.2.2 紧急控制策略仿真为防止上述仿真中线路过载直流系统停运的情况发生，现采用本文所提紧急控制策略控制定功率换流站的定功率参考值变化，防止线路过载，并利用健康极的功率传输能力，最大限度地维持交直流系统的功率交换。首先计算线路(8)断开后其余线路的潮流分布系数如表 4 所示，其中下标表示线路编号。表 4 各线路有功分布系数Fig.4 The
37、 aActive power distribution coefficient of each lineD(1)-(8) D(2)-(8) D(3)-(8) D(4)-(8) D(5)-(8) D(6)-(8) D(7)-(8)系数 -0.44 -0.44 0.56 -0.56 -0.56 0.44 0利用分布系数可计算出新稳态的潮流大小，如表 5 所示。通过比较可知表 5 中的计算数据与图 7 所示的仿真数据是相符合的。表 5 故障后线路潮流数据FigTab.5 Line power flow after fault(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)P/MW 490.8
38、672.1 229.9 -383.4 -650.5 183 -385.4将表 5 中的数据与保护整定值比较后判断线路(2)将发生过载，多余功率为 P(2)=15.1 MW，其余线路所传输的功率均在约(2)1.MW束范围内。另外通过分布系数还可知道系统过渡到新稳态后各条线路的潮流方向，以此列写功率灵敏度矩阵： 0.68.10.68.120.8.44.32.3.7.560.160.2.10.28.4 (28)为安全起见，过载线路保留 0.5 倍的线路功率裕度，则线路(2) 的多余功率变为 P(2)=42.6 MW。利用式(28)计算此时正极各换(2)4.6MWP流站所需的功率绝对值减少量：(29)
39、19.0取P=20 MW 减少各正极换流站2的注入功率，并将正极各换流站减少的功率加载到对应的负极换流站上。由表 2 所示的各换流站额定容量可知，负极各换流站可承受全部正极换流站减少的功率。同样通过列写负极线路的功率灵敏度矩阵可求出此时负极线路的潮流分布，求解过程此处不再赘述。最终计算可得，在新的功率参考值下负极各线路的潮流值都低于过载保护的整定值，负极直流系统在增加各站的输入功率后，能够保持稳定，最大限度地减少了故障对交流系统的影响。0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-800-600-400-2000200400600800有功功率/MWt/s(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(
40、8)（a ）正极线路潮流分布0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-600-400-2000200400600有功功率/MWt/s(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)（b）负极线路潮流分布图 8 紧急控制策略加入后线路潮流分布Fig.8 Line power flow distribution after adding the emergency control strategy is added图 8 为将上述控制策略应用到七端直流系统后的正负极线路潮流分布图，该控制在 t=2.005 s时投入。由图可知紧急控制投入后，正t=2.05s负极各线路过渡到新稳态后的线路潮流都低于过载
41、保护的整定值，证明了上述计算的正确性，验证了本文所提紧急控制策略的有效性。5 总结结束语针对架空线真双极 MMC-HVDC 系统，推导了直流系统有功分布系数和功率灵敏度矩阵的计算公式，并提出了一种防止线路过载的紧急控制策略。仿真结果表明：（1）本文所推导的直流系统有功分布系数和功率灵敏度矩阵具有较好的准确度，能够被应用于防止线路潮流过载的控制策略中。；（2）本文所提策略能有效降低故障极的输入功率，使直流线路所传输功率保持在可输送最大功率以内，防止线路出现潮流过载。；（3）该策略能最大限度地利用健康极换流站的功率传输能力，在考虑各种约束条件的情况下，增加健康极的有功输入，减少对交流系统的有功扰动
42、。提高了直流系统的可靠性和交流系统的稳定性。；（4）该策略还能适用于解决直流系统发生复杂故障后的线路潮流过载问题。参考文献1 徐政. 柔性直流输电系统M. 北京：机械工业出版社, 2013.2 Xu Zheng. Voltage source converter based hvdc power transmission systemsM. Beijing: China Machine Press, 2013. 2 汤广福, 贺之渊 , 庞辉. 柔性直流输电工程技术研究、应用及发展J. 电力系统自动化, 2013, 37(15): 3-14.Tang Guangfu, He Zhiyuan,
43、Pang Hui. Research, application and development of VSG-HVDC engineering technologyJ. Automation of Electric Power Systems, 2013, 37(15): 3-14.3 汤广福, 罗湘, 魏晓光. 多端直流输电与直流电网技术J. 中国电机工程学报, 2013, 33(10): 8-17.Tang Guangfu, Luo Xiang, Wei Xiaoguang. Multi-terminal HVDC and DC-grid technologyJ. Proceedings
44、of the CSEE, 2013, 33(10): 8-17.4 汤广福, 庞辉, 贺之渊. 先进交直流输电技术在中国的发展与应用J. 中国电机工程学报, 2016, 36(7): 1760-1771.Tang Guangfu, Pang Hui, He Zhiyuan. R&D and application of advanced power transmission technology in ChinaJ. Proceedings of the CSEE, 2016, 36(7): 1760-1771.5 Candelaria J, Park J D. VSC-HVDC system
45、 protection: a review of current methodsC/ IEEE Power Systems Conference and Exposition. 2011:1-7.6 Callavik M, Blomberg A, Hafner J, et al. The hybrid HVDC breaker-an innovation breakthrough enabling reliable HVDC gridsJ. ABB Grid Systems, Technical Paper, 2012.7 Hassanpoor A, Hafner J, Jacobson B.
46、 Technical assessment of load commutation switch in hybrid HVDC breakerC/ Power Electronics Conference. IEEE, 2014: 3667-3673.8 姚良忠, 吴婧, 王志冰, 等. 未来高压直流电网发展形态分析J. 中国电机工程学报, 2014, 34(34): 6007-6020.Yao Liangzhong, Wu Jing, Wang Zhibing, et al. Pattern analysis of future HVDC grid developmentJ. Proceed
47、ings of the CSEE, 2014, 34(34): 6007-6020.9 郭晓茜, 崔翔, 齐磊. 架空线双极 MMC-HVDC 系统直流短路故障分析和保护J. 中国电机工程学报, 2017, 37(8): 2177-2184.Guo Xiaoqian, Cui Xiang, Qi Lei. DC short-circuit fault analysis and protection for the overhead line bipolar MMC-HVDC systemJ. Proceedings of the CSEE, 2017, 37(8): 2177-2184.10
48、徐政, 薛英林, 张哲任. 大容量架空线柔性直流输电关键技术及前景展望J. 中国电机工程学报, 2014, 34(29): 5051-5062.Xu Zheng, Xue Yinglin, Zhang Zheren. VSC-HVDC technology suitable for bulk power overhead line transmissionJ. Proceedings of the CSEE, 2014, 34(29): 5051-5062.11 吴亚楠, 吕铮, 贺之渊, 等. 基于架空线的直流电网保护方案研究J. 中国电机工程学报, 2016, 36(14): 3726-3733.Wu Yanan, Lv Zheng, He Zhiyuan, et al. Study on the protection strategies of HVDC grid for overhead line applicationJ. Proceedings of the CSEE, 2016, 36(14): 3726-3733.12 孙栩, 曹士冬, 卜广全, 等. 架空线柔性直流电网构建方案J. 电网技术, 2016, 40(3): 678-682.Sun Xu, Ca
