KR102124287B1 - 플렉시블 dc 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법 - Google Patents

플렉시블 dc 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법 Download PDF

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플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법으로서, 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션에서는 네트워크 측 스위치(QF1) 및 밸브 측 분상 스위치(QF2)를 컨버터 스테이션 내에 배치하고, 고장 발생시, 차동 보호 또는 저전압 과전류를 통해 고장 상과 비고장 상을 검출 및 식별하며, 우선 비고장 상 밸브 측 분상 스위치(QF2) 및 네트워크 측 스위치(QF1)를 차단(cut-off)시켜, AC 제로 크로싱 포인트 조건을 마련하고, 나아가 고장 상을 차단시키고, 전원과 고장점의 연결을 디스커넥트(disconnect)함으로써, 고장의 제거를 실현한다. 고장 차단 방법은 간단하고 실용적이며 신뢰성이 높아, 빠르고 효과적으로 고장점과 전원 사이의 연결 차단을 실현하여, 컨버터 스테이션 설비를 효과적으로 보호하고, 고장의 추가적 확대를 방지한다.

Description

플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법
본 발명은 전력 시스템의 플렉시블 송전 및 플렉시블 교류(AC) 송전 분야에 속하는 것으로서, 구체적으로는 플렉시블 직류(DC) 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법에 관한 것이다.
플렉시블 DC 송전 및 차세대 플렉시블 AC 송전은 전압원 컨버터를 적용하여, 유효 출력과 무효 출력을 독립적으로 조절 가능하여, AC 시스템의 송전 기능을 향상시킬 수 있다. 재생 가능 에너지의 발전 그리드, 도서 지역의 도시를 위한 전력 공급 및 AC 시스템의 상호 연결 등 응용 분야에서, 뚜렷한 경쟁력을 갖추고 있다. 전력 전자 소자 및 제어 기술의 진보에 따라, 플렉시블 DC 송전 및 플렉시블 AC 송전 시스템의 용량 및 전압 레벨이 갈수록 높아지고 있다.
플렉시블 DC 송전은 DC 전압의 안정을 유지하기 위해, AC 밸브 측이 접지되거나 DC 측이 접지된 클램프 DC 전압을 설치 및 적용해야 한다. DC 측이 접지되는 방식으로는 DC 측 단극 접지, 고저항 DC 측 고저항 접지 등의 방식이 있다. 플렉시블 DC 송전 전압의 레벨이 갈수록 높아짐에 따라, 개별 컨버터 유닛 서브 모듈의 캐스케이드 수량 목표를 감소시키는 데에 트루 바이폴라 토폴로지 구조를 적용하여 대용량 전력 전송의 목적을 달성한다. 바이폴라 플렉시블 DC 송전 시스템 구조는 통상적으로 DC 측 접지를 적용하나, DC 측이 직접 접지되면 다음과 같은 문제점이 발생하는데, 컨버터 스테이션의 밸브 측과 브릿지 암에 접지 또는 단락 고장이 발생하는 경우, DC 측 접지 시스템과 루프를 형성하고, AC 전류에 DC 바이어스가 겹쳐져, 네트워크 측 스위치에 흐르는 전류에 제로 크로싱 포인트가 존재하지 않게 되고, 이로부터 AC 스위치가 트립 오프(trip off)할 수 없어, 기계적 스위치 및 컨버터 스테이션 내 밸브 등의 설비가 파손될 수 있다.
중국 특허 CN201510999677.5는 바이패스 컨버터 스테이션 내 밸브의 비고장 상(non-fault phase)의 하부 브릿지 암 서브 모듈을 이용하여 AC 전류의 DC 바이어스를 감소시키는 방법을 제안하였는데, 상기 방법은 단상 접지 고장에 초점을 맞춘 것인데다가, 우선 컨버터 스테이션 내 밸브를 블로킹(blocking)한 후에 컨버터 스테이션 내 밸브 서브 모듈을 트리거하는데, 고장 상황에서는, 전류가 빠르게 돌변하여, 컨버터 스테이션 내 밸브가 블로킹된 후에 트리거되는 것에, 고장 판단의 정확성과 밸브 제어 시스템 실행의 신속성 및 신뢰성을 요하는바, 스위치 소자에 대한 검증에 비교적 큰 리스크가 존재한다. 현재 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션은 일반적으로 네트워크 측에 AC 스위치(QF1)를 배치하나 밸브 측에는 스위치(QF2)를 배치하지 않는 방법을 적용하는데, 설령 밸브 측에 스위치(QF2)를 배치하더라도, 밸브 측 스위치가 고장 상(fault phase)의 선택을 수행하는 것은 아니며, 네트워크 측 스위치(QF1)와 공조(coordinate)하여 시간 순서 공조(time sequence coordination)를 통해 컨버터 스테이션 내 접지 고장 AC 전류가 제로 크로싱되지 않아 초래되는 AC 스위치를 트립 오프시키는 것이 불가능하여 AC 스위치가 손상되는 문제를 해결하는 것은 더더욱 아니다.
종래 AC 보호의 일반적인 고장 상 선택은 우선 고장 상을 선택하여 트립(trip)시키는데, 비고장 상은 트립되지 않으므로, DC 측 접지로 인해 컨버터 스테이션 내 고장이 초래하는 AC 전류가 제로 크로싱되지 않아 스위치 차단이 불가능한 문제를 더더욱 해결할 수 없다.
DC 측 접지로 인해 컨버터 스테이션 내에 비대칭 고장 발생시 AC를 끊는 것(breaking)이 불가능한 문제를 신뢰성있게 해결하는 것을 구현하고, 기계적 스위치 및 컨버터 스테이션 설비의 안정성을 확보하며, 스위치가 트립되지 않아 고장의 확대화가 발생하는 것을 방지하기 위해, 본 발명은 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내에서 네트워크 측 스위치(QF1)와 밸브 측 스위치(QF2)를 공조시키는 방법을 제안하는데, 네트워크 측 스위치와 밸브 측 스위치를 공조시켜, 컨버터 스테이션 내 접지 고장을 검출한 후, 밸브 측 분상 스위치를 통해, 우선 밸브 측 비고장 상을 트립시키고 나서, 네트워크 측 스위치를 트립시켜, 이로부터 AC 스위치의 안전성을 확보한 상황에서 컨버터 스테이션 내 고장을 빠르고 효과적으로 제거한다.
본 발명의 목적은, DC 측 접지 설치에 적용되는 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법을 제공하는 것에 있다. 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내에 네트워크 측 스위치(QF1)를 배치하고 공조시키는 것 외에, 밸브 측 분상 스위치(QF2)를 증설하고, 네트워크 측 스위치와 밸브 측 스위치는 서로 공조하며, 보호 시스템이 컨버터 스테이션 내 접지 고장 및 고장 상을 식별한 후, 우선 밸브 측 비고장 상을 트립시키고 나서, 네트워크 측 스위치를 트립시켜, 이로부터 AC 스위치의 안전을 보장한 상황에서 컨버터 스테이션 내 고장을 빠르고 효과적으로 제거하여, 컨버터 스테이션 내 고장의 진정한 제거를 실현하고, 컨버터 스테이션 설비의 안전 가동을 확보하며 고장 확대로 인한 영향을 방지한다.
상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 해결수단은,
플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법으로서, 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션에 네트워크 측 스위치(QF1) 및 밸브 측 분상 스위치(QF2)를 각각 배치하고, 컨버터 스테이션 내 고장을 검출한 경우, 우선 밸브 측 비고장 상을 트립시키고 나서, 네트워크 측 스위치를 트립시켜, 컨버터 스테이션 내 고장의 제거를 실현한다. 구체적인 고장 제거 방법은 아래와 같다.
1) 컨버터 스테이션 내에 고장이 발생하면, 보호 시스템이 고장 상 및 비고장 상을 식별한다.
2) t1 시각에 비고장 상 밸브 측 스위치(QF2)에 대한 트립 명령을 발송한다.
3) t2 시각에 네트워크 측 스위치(QF1)에 대한 트립 명령을 발송한다.
4) t1과 t2에 설정된 관계는 t1≤t2이다.
5) 네트워크 측 스위치(QF1)가 트립 오프한 지 Δt 후에 밸브 측 스위치 고장 상에 대한 트립 명령을 발송한다.
플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법은, 나아가, 보호 시스템이 차동 보호를 적용하여 고장 상 또는 밸브 측 저전압 과전류를 검출 및 획득하여 고장 위치와 고장 상을 판단한다.
플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법은, 나아가, t1의 값의 범위가 0 s 내지 10 s이고, t2의 값의 범위는 0 s 내지 15 s이며, Δt의 값의 범위는 0 내지 ∞이다.
플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법은, 배치된 밸브 측 스위치(QF2)가 분상 스위치이다.
플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법은, 컨버터 스테이션 내 고장은 영역의 범위가 동기 전압(Us)과 양극 버스와 음극 버스 사이인 영역에서의 고장을 주로 가리킨다.
도 1은 본 발명에서 스위치 위치 모식도 및 고장 컨버터 스테이션의 스테이션 내 고장 영역의 모식도이다.
도 2는 밸브 측 고장시 네트워크 측 스위치만 트립시키는 고장 전류 파형도이다.
도 3은 밸브 측 고장시 네트워크 측 스위치와 밸브 측 스위치가 공조하여 트립하는 고장 전류 파형도이다.
이하, 첨부 도면 및 구체적인 실시예를 결합하여, 본 발명의 기술적 해결수단을 자세히 설명하고자 한다.
본 발명은 DC 측 접지 시스템의 컨버터 스테이션 내 고장에 초점을 맞춰 연구를 진행하여, 스위치 배치 및 제거 방법을 확인하였다. 도 1의 QS5 접지 스위치를 접속(close)시켜 컨버터 스테이션 내 밸브의 접지를 실현한다.
일반적인 플렉시블 DC 송전 컨버터 스테이션에는, 네트워크 측 스위치(QF1)를 배치하나 밸브 측 스위치(QF2)를 배치하지 않는다. 예외적으로 3권선 변압기가 적용된 일부 컨버터 스테이션에는 밸브 측 스위치(QF2)를 배치하는데, 변압기의 제3 권선은 스테이션용 전력의 급전을 위한 것이고, 밸브 측 스위치(QF2)를 배치하는 목적은 컨버터 스테이션 내 밸브의 점검 수리시, 변압기가 계속 가동할 수 있게 하기 위해서이다.
도 1에서, Us는 네트워크 측 동기 전압, IS는 네트워크 측 전류, QF1은 네트워크 측 스위치, QF2는 밸브 측 분상 스위치, IVT는 변압기 밸브 측 부싱 전류, QF3은 바이패스 스위치, UV는 밸브 측 전압, IVC는 밸브 측 전류, IDP는 DC 버스 전류, IDNE는 중성(neutral) 버스 전류이다.
폴1 컨버터 스테이션 내 밸브의 C상 F1 또는 F2 위치가 접지 고장인 경우를 예로 들어 설명하면, 컨버터 스테이션 내 밸브 측 AC 연결 영역에서 0.02 s 시각에 F1이 고장 후 네트워크 측 전류와 밸브 측 전류는 도 2에 도시된 바와 같으며, 도 2에서 IS_A, IS_B, IS_C는 각각 네트워크 측 3상 전류이고, IVC_A, IVC_B, IVC_C는 각각 밸브 측 전류이며, 도 2로부터 알 수 있듯이, 고장시 네트워크 측 전류의 A상과 B상이 제로 크로싱되지 않으며, 만약 네트워크 측 스위치(QF1)만 배치하고 밸브 측 스위치(QF2)를 배치하지 않으면, 0.08 s 시각에 스위치 트립 명령이 발송되는데, 도 2로부터 알 수 있듯이, B상 전류가 제로 크로싱되지 않으므로, 네트워크 측 스위치는 스위치 트립 명령을 발송한 지 140 ms가 지난 후에야 열릴(open) 수 있는데, 이 과정에서 스위치(QF1)를 강제로 디스커넥트(disconnect)시킬 제로 크로싱 포인트가 존재하지 않으므로, 스위치 접점(contact) 등의 손상이 발생하는 동시에, 고장을 효과적으로 제거할 수 없게 된다.
컨버터 스테이션 내의 밸브 측 고장에 초점을 맞추어, 비고장 상 밸브 측 전류에 제로 크로싱 포인트가 존재함을 분석 및 발견하고, 일련의 계산 및 분석을 통해, 밸브 측에 분상 스위치(QF2)를 추가로 장착하여, 컨버터 스테이션 내 고장을 검출한 후, 우선 밸브 측 비고장 상 전류를 트립시키고, 비고장 상 밸브 측에 제로 크로싱 포인트가 존재하므로 대응되는 밸브 측 스위치(QF2)를 트립 오프 가능하여, 밸브 측 비고장 상 및 고장점을 격리시키고, 그리고 나서 이때 네트워크 측 전류가 제로 크로싱되어, 이때 다시 네트워크 측 스위치를 트립, 즉, 고장의 의 격리가 실현되어, 고장 스위치 설비의 파손도 발생하지 않는다.
구체적인 단계는 아래와 같다.
1. 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션에 네트워크 측 스위치(QF1) 외에, 밸브 측 분상 스위치(QF2)를 증설한다.
2. 컨버터 스테이션 내에서 보호 시스템을 제어하는 것은 IVT와 IVC 사이의 차동 전류(IVT-IVC)가 설정값 Idelt보다 크다는 점에 의거할 수 있는데, Idelt는 정격값 1.0 pu를 취하고, 고장 위치가 컨버터 스테이션 내 밸브 측에 있으면, 이는 고장 상이고, 그렇지 않으면 비고장 상인 것으로 인정한다.
3. 고장 위치 및 고장 상을 검출 및 식별한 후, 컨버터 스테이션 내 밸브는 t1을 지연하여 밸브 측 스위치(QF2)의 비고장 상에 대한 트립 명령을 발송하도록 보호 시스템을 제어하되, t1은 (0 s - 10 s) 내로 설정된다.
4. 컨버터 스테이션 내에서 t2 시간 지연하여 네트워크 측 스위치(QF1)를 발송하도록 보호 시스템을 제어하되, t2는 (0 s - 15 s) 내로 설정된다.
5. t1과 t2에 설정된 관계는 t1≤t2이다.
6. 네트워크 측 스위치가 트립 오프한 후, Δt 시간 지연하여 밸브 측 스위치(QF2)의 고장 상에 대한 트립 명령을 발송하되, 여기서 Δt는 (0 s - ∞ s) 내로 설정된다.
7. 상기 단계들을 거쳐, 3상 QF1, QF2 스위치가 트립되고, 고장이 제거되며 스위치 파손이 방지된다.
본 발명이 제안하는 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법에 따르면, 밸브 측 접지 고장 후, 고장 제거 파형은 도 3에 도시된 바와 같이, 0.02 s에 고장이 발생하고, 0.06 s에 밸브 측 비고장 상에 대한 트립 명령을 발송하며, 1 ms 지연하여 네트워크 측 스위치에 대한 트립 명령을 발송하고, 스위치 명령이 발송된 지 20 ms 내에 고장 제거를 실현하므로, 고장 스위치가 디스커넥트될 수 없어 초래되는 스위치 파손 및 고장 제거 불가능 등의 문제가 존재하지 않는다.
본 발명은 컨버터 스테이션 내 밸브 측 AC 연결 영역의 F1 또는 F2단상 접지 고장을 실시예로서 본 발명의 실시형태를 설명하였으나, 본 발명은 단상 접지 고장에 한정되지 않고, 가령, 브릿지 암 리액터 접지 등의 고장과 같이, 컨버터 스테이션 내 기타 접지 고장 및 단락 고장의 제거 방법에도 적용된다.
이상의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 것일뿐, 이로써 본 발명의 보호 범위를 한정해서는 안되며, 본 발명에서 제안된 기술적 사상에 따라, 기술적 해결수단에 기초하여 이루어진 어떠한 변경도, 모두 본 발명의 보호 범위 내에 속한다.

Claims (5)

  1. 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법으로서,
    플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션에 네트워크 측 스위치(QF1) 및 밸브 측 분상 스위치(QF2)를 각각 배치하고, 컨버터 스테이션 내 고장시, 우선 밸브 측 비고장 상을 트립시키고 나서, 네트워크 측 스위치를 트립시켜, 컨버터 스테이션 내 고장 제거를 수행하되, 상기 고장 제거의 구체적인 방법은,
    컨버터 스테이션 내 고장이 발생하면, 보호 시스템이 고장 상 및 비고장 상을 식별하는 단계;
    t1 시각에 비고장 상 밸브 측 스위치(QF2)에 대한 트립 명령을 발송하고, t2 시각에 네트워크 측 스위치(QF1)에 대한 트립 명령을 발송하되, t1과 t2에 설정된 관계는 t1≤t2인 단계; 및
    네트워크 측 스위치(QF1)가 트립 오프한 후, 시간 간격 Δt를 거쳐 고장 상 밸브 측 분상 스위치(QF2)에 대한 트립 명령을 발송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    차동 보호를 적용하여 고장 상을 검출하거나, 또는 밸브 측 저전압 과전류에 근거하여 고장 상을 판단하는 것을 특징으로 하는, 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    t1의 값의 범위는 0 s 내지 10 s이고, t2의 값의 범위는 0 s 내지 15 s이며, 시간 간격 Δt의 값의 범위는 0 내지 ∞인 것을 특징으로 하는, 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    배치된 밸브 측 스위치(QF2)로서 분상 스위치를 적용하는 것을 특징으로 하는, 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    컨버터 스테이션 내 고장은 변압기 2차 측, 폴 버스와 중성선(neutral line) 버스 사이 범위 영역에서의 고장을 나타내는 것을 특징으로 하는, 플렉시블 DC 송전용 컨버터 스테이션 내 고장에 대한 스위치 배치 및 고장 제거 방법.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107093890B (zh) * 2017-06-02 2019-03-08 南京南瑞继保电气有限公司 一种柔性直流换流站内故障开关配置及清除方法
CN109672150A (zh) * 2017-10-13 2019-04-23 贵州电网有限责任公司电力调度控制中心 适用于双极系统换流阀侧交流区故障的清除方法及装置
CN110672972B (zh) * 2019-09-09 2021-05-04 华北电力大学 一种柔性直流配电网络故障定位和隔离方法
CN111276942B (zh) * 2020-03-26 2022-05-10 特变电工西安柔性输配电有限公司 一种用于海上风电柔直送出系统的桥臂电流应力降低方法
CN112054490B (zh) * 2020-08-11 2022-12-06 南方电网科学研究院有限责任公司 多端直流单极金属运行方式下第三站故障退出方法及装置
CN113765056B (zh) * 2020-12-12 2022-09-02 保定钰鑫电气科技有限公司 一种单相接地的处理方法
CN112838610B (zh) * 2021-01-17 2023-12-15 昆明理工大学 一种基于二端口网络考虑中性点电流的mmc换流站接地故障分析方法
CN112886556B (zh) * 2021-03-04 2022-12-16 中国南方电网有限责任公司 柔性直流输电交流连接线区单相接地故障控制保护方法
CN113013860B (zh) * 2021-03-29 2024-02-06 西安西电电力系统有限公司 换流阀过电压抑制方法及装置
CN114362230A (zh) * 2021-12-09 2022-04-15 南方电网科学研究院有限责任公司 共用接地装置的多变压器并联柔直换流站及其投切方法
CN114552546B (zh) * 2022-03-04 2023-08-15 广东电网有限责任公司广州供电局 应用于柔性直流输电系统的跨站跳闸方法、系统、设备及介质
CN115133502B (zh) * 2022-06-22 2023-09-29 上海勘测设计研究院有限公司 一种储能电站交流母线故障切除方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105703336B (zh) 2015-12-28 2019-03-08 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 双极柔性直流输电系统站内单相接地故障控制保护方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4108614B2 (ja) * 2004-01-13 2008-06-25 三菱電機株式会社 位相制御開閉装置
US8098504B2 (en) * 2006-01-18 2012-01-17 Abb Technology Ltd. Converter station for connecting an AC system to an end of an HVDC transmission line
RU2414720C2 (ru) * 2009-03-10 2011-03-20 Ооо "Нииэфа-Энерго" Устройство управления и защиты присоединений переменного тока системы тягового электроснабжения и система управления тяговой подстанцией с использованием устройств управления и защиты присоединений переменного тока
JP5378274B2 (ja) * 2010-03-15 2013-12-25 株式会社日立製作所 電力変換装置
CN102934311A (zh) * 2010-06-01 2013-02-13 Abb技术有限公司 Ac和dc系统间在变压器中性点包括滤波器的接口装置
CN102934310B (zh) * 2010-06-01 2016-05-11 Abb技术有限公司 使用接地开关的ac和dc系统之间的接口装置
JP6018934B2 (ja) * 2013-01-25 2016-11-02 株式会社日立製作所 電力変換装置
CN103606911B (zh) * 2013-10-12 2016-05-25 张家港智能电力研究院有限公司 一种切除柔性直流输电系统直流线路瞬时性短路接地故障的方法
CN103986176B (zh) * 2014-04-01 2016-09-21 南方电网科学研究院有限责任公司 一种将换流站带电接入多端柔性直流输电系统的方法
WO2016056072A1 (ja) * 2014-10-08 2016-04-14 三菱電機株式会社 電力変換装置
EP3213399B1 (en) * 2014-10-30 2020-12-30 ABB Power Grids Switzerland AG Method in, apparatus for, and interface arrangement between an alternating current power system and a direct current power system
CN105703481B (zh) * 2016-03-03 2018-03-30 南京南瑞继保电气有限公司 一种换流阀均压状态一致性统计方法
CN105790238B (zh) * 2016-04-27 2019-02-15 南方电网科学研究院有限责任公司 一种双极mmc-hvdc输电系统及阀侧单相接地故障的保护方法
CN107093890B (zh) 2017-06-02 2019-03-08 南京南瑞继保电气有限公司 一种柔性直流换流站内故障开关配置及清除方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105703336B (zh) 2015-12-28 2019-03-08 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 双极柔性直流输电系统站内单相接地故障控制保护方法

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