基于VSC的直流配电网限流电抗器位置和参数优化配置方法

直流配电系统发生故障后故障电流快速上升,通过安装故障限流装置能有效降低故障电流上升的速率,减小故障电流的峰值,保护系统中的电力电子装置。基于电压源型换流器构建双端柔性直流配电网模型,分析直流配电系统发生极间短路故障的故障原理和故障特征,研究限流电抗器在不同接入位置的限流原理和效果。考虑到换流器耐流特性、保护装置及断路器动作特性,提出基于限流电抗器的故障限流位置和参数优化配置方法,并通过PSCAD/EMTDC平台进行仿真优化,从而确定故障限流电抗器的最优配置方案。     

基于单端量的柔性直流电网故障识别方案

直流线路故障的快速、可靠识别是基于架空线路的大容量、高电压柔性直流输电系统发展的关键技术之一,因而分析了模块化多电平换流器型高压直流系统直流线路短路故障后线路两端限流电抗器上的电压变化情况,提出了一套仅利用单端暂态量的柔性直流电网故障识别方案。该方案利用低压作为启动判据,利用限流电抗器上的电压变化率大小和极性确定故障区间,利用检测到的零模故障分量的多少确定故障极。在PSCAD搭建了张北四端柔性直流电网仿真模型,并考虑混合式直流断路器动作过程、过渡电阻、限流电抗器和桥臂电抗器大小等对保护方案性能的影响。仿真结果表明：所提出的保护方案能在各种情况下快速、准确识别故障,且无需通信,无需复杂的数据处理和分析,数据采样频率要求低,满足柔性直流输电系统对保护的要求。     

一种新型多目标串联型短路限流控制器的研究

提出一种串联型短路限流控制器,采用背靠背换流器与限流电抗器串联的方式,在系统未发生短路故障时,背靠背换流器可以实现电压补偿、谐波抑制等功能,当发生短路时,将换流器切出,使短路限流电抗器工作。分析了电路的拓扑结构和控制原理,采用完全补偿法对电压进行补偿,采用电源电流检测法滤除系统中的谐波,然后用PSCAD进行了仿真和实验验证。     

基于暂态电压比原理的直流配电网故障保护方案

由于直流配电网故障时短路电流呈现上升快、峰值大、过程短的基本特点,给故障的可靠识别和快速切除造成了困难。利用线路出口限流电抗器两侧电压的时域特性实现区内、外故障的可靠判别,提出了一种适用于直流配电网线路的继电保护方案,并通过单侧电气量保护与双侧电气量保护的配合实现了直流配电线路保护的速动性和选择性。该方案仅通过限流电抗器的暂态电压比即可实现对故障的快速检测、识别,不仅能满足直流电网对保护的要求,而且保护方案简单、易实现。大量仿真实例验证了保护方案的可行性,且具备较强的抗过渡电阻能力。     

光伏中压直流汇集系统双极短路特性分析及连锁过电压抑制

为了解决光伏中压直流汇集系统直流变压器中压侧双极短路故障问题,根据系统拓扑划分为直流线路送端和受端2种情形展开详细讨论,通过不同的故障回路计算出双极短路时网侧和机侧对短路点的故障电流分量,给系统保护的参数整定提供依据,进一步分析了其直流低压母线连锁过电压产生机理,并提出过电压的有源抑制方法,避免了光伏阵列频繁解列。仿真结果表明,换流站和直流变压器出口处配置限流电抗器可大幅降低短路电流的上升速度,通过改变光伏模块的稳态工作点可迅速抑制低压直流母线电压上升。论文研究可为中低压直流配网示范工程建设新能源汇集提供理论及技术支撑。     

含DAB型直流变换器的中低压直流配电系统极间短路故障穿越方法

极间短路故障是直流配电系统中最为严重的故障类型,当含双有源桥(DAB)型直流变换器的直流配电系统中压侧发生极间短路故障时,DAB闭锁,低压侧电压大幅下跌,故障清除后恢复速度较慢。为解决上述问题,提出了一种新型故障穿越方法。通过对传统DAB结构进行改进,增设故障电流阻断模块和补偿电容支路,能在故障发生后迅速识别、切断故障并投入补偿电容。故障持续期间,DAB无需闭锁,依靠模块电容以及补偿电容向低压侧负荷进行供电,有效改善了低压侧电压跌落。故障清除后电容能够快速充电至正常运行状态。PSCAD/EMTDC平台中的仿真结果验证了所提方法能够有效减小中压侧极间短路故障对于负荷的影响,并且具有良好的故障恢复特性。     

基于单端暂态电压的含限流电抗器直流配电网保护方法

直流配电网故障特性复杂,故障的可靠识别和快速切除是保护面临的主要难点之一.针对含限流电抗器的多端柔性直流配电网,文中利用限流电抗器的故障暂态电压特性,提出一种单端暂态电压的直流线路保护方法.根据限流电抗器故障暂态初始电压的差异识别区内外故障,利用正、负极限流电抗器故障电压构成的电压比值系数区分故障类型,并据此提出故障识别判据和故障选极判据.在Simulink中建立多端柔性直流配电网仿真模型,结果表明所提保护方法可在0.5 ms内快速判别故障位置和故障类型,仅利用单端数据即可实现全线速动,具有良好的区内外故障识别区分能力,且无须考虑通信和双端数据同步问题,具有良好的抗过渡电阻和抗噪声干扰能力.     

直流区域配电网极间短路故障区域定位方法

直流区域配电系统发生极间短路故障后电力电子变流器需快速闭锁,严重影响了供电可靠性并导致低压区域故障定位困难。提出了故障后不闭锁VSC变流器并限流DC/DC的机制,为解决故障区域定位问题,研究了低压区域发生极间短路故障时的故障特征。研究表明在所提机制下,不同电压等级区域内发生故障后的短路电流、电压跌落、故障发展存在明显差异。利用这种区内外故障上的差异,提出了基于故障特征差异的快速故障定位方法。在仿真软件PSCAD中搭建了直流区域配电网仿真模型,验证了所提出的故障定位方法的可行性。     

500 kV在运主变压器抗短路电流能力不足的治理方案

针对500 kV长寿变电站主变抗短路电流能力不足的问题,分析主变抗短路电流能力提升的不同方法。分析限流电抗器阻抗值确定的原则,结合站内电气布置,采用在主变低压侧汇流前加装干式限流电抗器,结合低压侧连接导体绝缘化的处理方案。仿真计算表明加装限流电抗器后,低压侧电压波动不影响站内设备运行,无功补偿容量小幅偏差的影响可控。结果表明：该方案为一种经济而可靠的主变抗短路能力不足治理方案。     

柔性直流配电网电压等级选择与数据中心工程设计实践

电压等级是直流配电系统众多研究内容的基础,关系到电网结构和布局、电气设备与设施的设计与制造、电力系统的运行与管理等方面。以柔性直流配电网电压等级选取方法为目标,研究影响电压等级序列选择的内外部因素,分析了设备、直流配电系统的输送能力和输送距离等相关约束条件,确立了直流电压等级的选取原则及中低压直流电压等级选择过程。根据上述研究结果,基于数据中心负荷位置距离、负荷容量、负荷电压等级、分布式电源接入要求等因素,通过计算确立了实例工程电压等级为中压±10 k V,低压750 V和240 V。结合数据中心供配电可靠性等级要求,提出了数据中心交直流配电网拓扑结构。研究成果可为直流配电网电压等级选择和直流配电系统规划建设提供参考。