HVDC grid protection based on fault blocking converters

Aachen / Verlagshaus Mainz GmbH (2020) [Buch, Doktorarbeit]

Seite(n): 1 Online-Ressource (vii, 149 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Kurzfassung

Multi-Terminal HGÜ-Systeme gelten als technisch und wirtschaftlich vielversprechende Lösung für die Integration erneuerbarer Energiequellen, wie beispielsweise Offshore-Windenergie, in die bestehenden Übertragungsnetze. Um die Auswirkungen von Fehlern in HGÜ-Netzen, welche zur Übertragung mehrere Gigawatt elektrischer Leistung genutzt werden, auf umliegende Übertragungssysteme zu begrenzen, müssen diese schnell und zuverlässig geklärt werden. Hierzu existieren verschiedene Konzepte, welche in der Regel auf Einsatz schneller DC Leistungsschalter oder HGÜ-Umrichter mit Vollbrückentechnologie angewiesen sind. Die flexible Regelbarkeit ihrer DC-Spannung ermöglicht es Vollbrückenumrichtern ein HGÜ-System, bzw. eine betroffene Schutzzone, im Falle eines DC-Fehlers schnell zu entladen. Die Unterbrechung des Fehlerstroms und Trennung der fehlerhaften Leitung erfolgt somit nahe Nullstrom- und Spannungsbedingungen, wie in Abb. 1 dargestellt. Folglich ermöglichen Schutzsysteme, welche auf Vollbrückenumrichtern basieren, die Anwendung von DC Schaltgeräten mit geringen Anforderungen hinsichtlich der Gleichstromunterbrechungsfähigkeiten. Im Rahmen der Dissertation wird ein DC-Schutzsystemen basierend auf Vollbrückenumrichtern weiterentwickelt und dessen Anwendbarkeit bewertet. Um die Geschwindigkeit des Fehlerklärungsprozesses zu erhöhen und die Anforderungen an Schaltgeräte während der Stromunterbrechung zu reduzieren, wird ein DC-Fehlerregelungsverfahren entwickelt, das die dynamische Anpassung der DC-klemmenströme und -spannungen der Umrichter sowie der in fehlerhafte Leitung fließenden Ströme ermöglicht. Dadurch erlaubt das Schutzsystem, trotz der schnellen Fehlerklärung, den Einsatz von Schaltgeräten mit geringer und auch gänzlich ohne Gleichstromunterbrechungsfähigkeiten - beispielsweise von konventionellen Vakuum-Leistungsschaltern. Um eine schnelle Wiederherstellung der DC-Netzspannung und des Leistungsflusses zu ermöglichen, werden zudem Wiederanfahrtskonzepte für monopolare und bipolare HGÜ-Netze untersucht und weiterentwickelt. Basierend auf der Definition von funktionalen Anforderungen, u.a. Anforderungen hinsichtlich Interoperabilität und Erweiterbarkeit, sowie quantifizierbaren Leistungsindikatoren wird der gesamte Prozess von der Fehlerdetektion bis zur Systemwiederherstellung in den repräsentativen Testsystemen bewertet. Ein qualitativer Vergleich mit Schutzsystemen basierend auf schnellen DC Leistungsschaltern an jedem Leitungsende eines HGÜ-Netzes zeigt, dass das Vollbrückenumrichter-basierte Schutzsystem je nach Konfiguration des Netzes und den Anforderungen der umgebenden Wechselstromsysteme eine wettbewerbsfähige Alternative darstellen kann. Abschließend wird ein Ausblick hinsichtlich dessen Anwendbarkeit in ausgedehnten HGÜ Netze gegeben.

Autorinnen und Autoren

Autorinnen und Autoren

Ruffing, Philipp Frederic

Gutachterinnen und Gutachter

Schnettler, Armin
Blasco-Gimenez, Ramon

Identifikationsnummern

  • ISBN: 978-3-95886-365-1
  • REPORT NUMBER: RWTH-2020-08215

Downloads