HVDC transmission and commutation failure

Because of the unique technical and economic advantages, the high voltage direct current (HVDC) transmission technology has been widely applied in the long-distance, high-capacity transmission and regional networking. Commutation failure is one kind of common faults in the HVDC transmission system, it affects the safe operation of the entire power system. Firstly, this paper introduces the principle of the HVDC transmission system and then analyzes the mechanism and influencing factors of commutation failure. In addition, the hazards and control measures of this fault also been described. Secondly, this article introduces a fault simulation method of commutation failure based on PSCAD/EMTDC, and builds a simulation model by using this software to study the transient process of commutation failure. Finally, after a large number of simulation experiments, the results show that: the commutation failure will occur when different types of metallic ground fault happen in the AC bus of the inverter side. With the increase of transition resistance, the change of electric parameters will become smooth. When the transition resistance reaches the critical value, commutation failure will not occur at the inverter side. The bigger of both the short circuit ratio and grounding resistance, the more difficult for commutation failure to happen. When the fault is removed, the DC system can quickly return to normal state.

La trasmissione ad alta tensione in corrente continua (HVDC) è largamente utilizzata nelle linee caratterizzate da lunghe distanze e da elevata potenza in transito, oltre che nei collegamenti tra diversi paesi, grazie ai suoi indubbi vantaggi tecnici ed economici. Gli errori di commutazione sono tra i guasti più comuni che potrebbero accadere in un collegamento HVDC ed influiscono sul funzionamento in sicurezza dell'intera rete di trasmissione. Inizialmente, questo elaborato introduce i principi dei sistemi con trasmissione HVDC per poi analizzare i meccanismi e i fattori scatenanti gli errori di commutazione. Inoltre, vengono descritti anche i rischi e le apparecchiature di misura per questo tipo di guasto. In un secondo momento, la tesi presenta un metodo di simulazione degli errori di commutazione basato su PSCAD/EMTDC, oltre che la costruzione di un modello utilizzando il programma per studiare il comportamento transitorio di questo tipo di guasto. Infine, dopo aver eseguito un ampio numero di simulazioni, i risultati mostrano che gli errori di commutazione si verificano dopo diversi tipi di guasto franco a terra sul lato alternata dell'inverter. La variazione dei parametri elettrici diventa meno brusca aumentando la resistenza di transizione. Gli errori di commutazione non avvengono sul lato inverter quando questa resistenza raggiunge il suo valore critico. Al crescere sia del rapporto di cortocircuito che della resistenza di terra diminuisce la probabilità che si verifichi un errore di commutazione. Una volta che il guasto viene rimosso, il sistema in continua può ritornare velocemente al suo normale funzionamento.