Original summary:
En este informe se presenta el estado del arte de los sistemas de protección en sistemas multi-terminal de corriente continua en alta tensión basados en convertidores fuente de tensión (HVDC-VSC). El estudio se restringe a localización de faltas en las líneas o en las barras de redes HVDC-VSC de cualquier topología (malladas o radiales), asumiendo la disponibilidad de interruptores HVDC para despejar la falta. Es decir, el estudio no cubre las protecciones del lado de alterna ni las protecciones para faltas internas de los convertidores electrónicos. En este informe se discuten distintas propuestas para la localización de faltas en redes HVDC-VSC malladas, identificando ventajas, inconvenientes y retos requeridos para su aplicación.
Del análisis de las referencias consultadas, se concluye que ya hay propuestas de protección con un alto grado de madurez, aunque todavía se necesitan
más pruebas y estudios para garantizar su robustez. Las propuestas más maduras son las que utilizan medidas locales en los terminales del relé e inductancias en los extremos de las líneas de CC. Estas inductancias sirven para limitar la derivada de la corriente de falta y dar más tiempo a la protección y para mejorar su selectividad.
Sin embargo, las propuestas de protección con comunicaciones no parecen estar maduras para su aplicación a sistemas HVDC-VSC multi-terminal con líneas largas, debido a los retrasos de las comunicaciones y las dificultades para la sincronización de las medidas en ambos terminales. Por tanto, todavía se necesita más investigación en esta línea.
Para finalizar, se puede destacar que, con carácter general, se requiere un procedimiento sistemático para la prueba de la robustez de las protecciones
investigadas para proceder a su evaluación.
Este trabajo ha sido desarrollado para el Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España en el proyecto:
“Herramientas de simulación y análisis para el estudio de la operación y la optimización de sistemas híbridos HVDC-VSC multiterminal/HVAC (proyecto RETOS, ref. ENE2014-57760-C2-1-R)."
English summary:
This report presents a state of the art of protection algorithms in multi-terminal High Voltage Direct Current systems base don Voltage Source Converters (VSC-HVDC). The study is restricted to algorithms for the location of faults in the lines or in the buses of VSC-HVDC grids with arbitrary topology (meshed or radial), assuming that HVDC breakers are available for fault clearing. The study does not analyses protections at the AC side neither protections for internal faults of the converters. This report discuss different approaches for the detection and location of faults in meshed HVDC-VSC grids, analysing advantages, disadvantages y challenges for practical application.
From the references analysed, it is concluded that there are currently protection algorithms with a high degree of maturity. However, more tests and studies are needed to guarantee the robustness of the protection algorithms. The most mature proposals are the ones that use local measurements at the terminals of the relays and inductors at the end of the DC lines. These inductors are used to limit the derivative of the fault current and, therefore, to give more time to the protection and also to improve the selectivity of the protection algorithm.
Nevertheless, the control algorithms with communications do not seem to be mature enough for their application to multi-terminal VSC-HVDC systems with long lines, due to communication latencies and the difficulties for the synchronization of the measurements at both end sof the line. Hence, more research is needed in this line.
To end, it is concluded that a systematic procedure to test the protection strategies investigated is needed.
This work has been carried out for Spanish Ministry of Economy and Competitiveness, Spanish Government within the project:
• Tools for the analysis and simulation of hybrid power systems HVDC-VSC multiterminal + HVAC (ENE2014-57760-C2-1-R)
IIT Project: HVDC-VSC-HVAC (HVDC-VSC-HVAC)
Funding entity: Ministerio de Economía y Competitividad. RETOS
Publication date: 14-01-2018
IIT-18-051I
Download report