基于时域全量故障模型相关性判别的集群风电送出线纵联保护

集群风电系统的等效阻抗因其多变的运行方式及控制策略而难以维持稳定,导致利用故障分量构成的模型识别纵联保护原理不再适用。提出利用时域全量故障模型识别纵联保护原理,对集群风电送出线区内外故障的时域全量故障模型特征进行分析,由分析可知差动电压、电流时域全量信息在区内故障时呈现阻感特征、区外故障时呈现电容特征,由此分别提出基于阻感模型和电容模型相关性判别的保护方案,进而构建了2套保护的相关性判别式和保护判据。仿真结果表明,基于阻感模型和电容模型识别方法的时域全量故障模型相关性判别纵联保护均能适用于集群风电送出线。     

基于故障穿越特性的光伏直流输电线路保护研究

输电线路继电保护是保障系统稳定、安全运行的关键主体之一。为提高光伏直流并网系统的供电可靠性,需对光伏直流输电线路的保护进行研究。由于直流故障发展速度快,需保护快速动作,因此研究了不同故障处的穿越特性,利用该穿越特性构造了基于暂态量的纵联保护方法,并在MATLAB仿真中验证了该保护方法的可靠性。     

适应于双馈风电场送出线的时域距离纵联方向保护

针对基于傅里叶算法的距离纵联方向保护应用于双馈风机接入系统会受频偏特性影响这一问题,分析了双馈风机短路电流特性对传统距离方向元件的影响.考虑到双馈风电场的频偏特性,运用了一种时域保护原理,即通过采集双馈风电场送出线两端保护安装处电压、电流时域信息,利用递推最小二乘法辨识出两端保护装置感受到的电阻、电感,将时域距离保护I...     

基于巴氏距离算法的风电场交直流并网系统送出线纵联保护∗

风电场常见的并网方式有交流并网和柔性直流并网,交流并网送出线和柔性直流并网交流侧送出线发生短路故障时,线路保护都会受到风机故障特征的影响,且在柔性直流送出系统中,电气量还受到换流侧电子元件的非线性调节和谐波的影响,导致传统继电保护在两种送出系统中的动作性能较差.因此,根据送出线发生区内外故障的电 流波形特征,将基于时域量的巴氏距离算法与纵联保护结合,计算两端电流波形相似程度,以此判断线路是否发生故 障,并考虑过渡电阻、噪声干扰、混叠频率、CT饱和等对保护方案的影响.最后,基于MATLAB/Simulink 和 PSCAD/EMTDC平台搭建双馈风机分别经交流送出的系统电磁暂态仿真模型,仿真验证保护方案在双馈风电场送出线上的适应性.结果表明,保护方案在以上因素影响下仍能正确动作,保护的动作性能较好。     

应用于分布式单相光伏并网发电系统的组合双极性直流变换器

为了解决单相光伏并网发电系统中性点偏移和半桥逆变器并网损耗较大的问题,从Cuk、Zeta、Sepic中提取出了电感电容二极管(inductor capacitor diode,LCD)单元,并将其应用于传统变换器以提高变换器的电压增益。根据Cuk和Buck/Boost变换器输入电压与输出电压极性相反,Sepic和Zeta变换器输出电压与输入电压极性相同的特点,提出4种具有双极性输出的直流变换器。选择其中的Cuk-Zeta组合变换器进行了工作原理分析,并对组合变换器中的电感进行磁集成,给出了变换器主要工作波形和各模态等效电路图,推导得到了变换器电压增益和开关管、二极管的电压应力。研究结果表明,组合变换器的电压增益与LCD单元的个数有关,为Cuk或Zeta变换器电压增益的2N倍;在输入与输出电感比值λ>1,且耦合系数k趋近于1/λ^1/2时,变换器输出电感电流接近零纹波。实验验证了理论分析的正确性,新型组合变换器有效解决了中性点偏移问题,通过磁集成实现了零纹波输出,降低了变换器损耗。     

直流双极闭锁故障下送端系统暂态过电压计算方法

针对特高压直流输电系统闭锁引起的暂态过电压严重威胁系统安全运行的问题,推导建立了直流双极闭锁后换流母线暂态电压的解析表达式。在此基础上,建立了送端交流系统电力网络等值模型,推导出了直流双极闭锁后送端交流系统内任一关键节点暂态过电压的计算方法。为判断送端新能源节点面临高压穿越问题的严重程度、提前发现系统薄弱环节,提出用阻抗比来表征节点的暂态过电压程度。在直流双极闭锁后节点暂态电压压升值随着阻抗比增大而呈现线性升高的趋势。基于DIgSILENT仿真平台,搭建了CIGRE直流输电标准测试系统和吉泉±1100 kV高压直流送端系统,验证了送端系统暂态过电压计算方法及结论的正确性。     

直流双极闭锁故障下送端系统暂态过电压计算方法

针对特高压直流输电系统闭锁引起的暂态过电压严重威胁系统安全运行的问题,推导建立了直流双极闭锁后换流母线暂态电压的解析表达式.在此基础上,建立了送端交流系统电力网络等值模型,推导出了直流双极闭锁后送端交流系统内任一关键节点暂态过电压的计算方法.为判断送端新能源节点面临高压穿越问题的严重程度、提前发现系统薄弱环节,提出用阻...     

风场及其送出线保护配置与整定研究

现有风场及其送出线保护多从保障风机或各元件自身安全角度进行简单配置整定,可能存在保护范围不明确,选择性和灵敏性未进行系统校验等问题。结合风电故障特征,给出了风电场提供故障电流最大值的简化计算公式,提出了兼顾风机安全与系统可靠性的风场及送出线保护配置与整定原则。并以吉林某风场为例,尝试给出了风机、箱变、集电线、母线、主变在内的风场及其送出线保护的配置原则,定量化校验了集电线路电流保护配置与整定的合理性。     

基于综合阻抗的光伏发电并网联络线纵联保护

针对光伏发电并网联络线纵联保护灵敏度不足的问题,提出一种基于综合阻抗的光伏发电并网联络线纵联保护方法。分析了光伏发电并网联络线故障时,光伏发电系统的故障电流特征。建立了光伏并网联络线区内、外故障时的线路模型,构建了由线路两端电压电流之比得到的综合阻抗。当并网联络线区内故障时,故障相综合阻抗模值较小,非故障相的模值很大;并网联络线区外故障时,综合阻抗模值很大。据此构成保护判据,并利用线路等值电容计算保护定值。利用PSCAD建立光伏并网系统并进行了并网联络线故障仿真,考虑了不同故障位置、类型、过渡电阻及光伏出力大小等因素,仿真表明,所提方法能识别区内、外故障,且耐过渡电阻能力较强。     

基于模型识别相关性的光伏发电并网联络线纵联保护

针对集中式光伏并网系统联络线的保护原理存在适应性问题,提出了一种基于模型识别相关性判别的并网联络线纵联保护方法。在分析并网联络线故障特性的基础上,利用差动电压导数与差动电流的相关系数,对并网联络线区内、外故障模型进行区分：当三相线路的相关系数都接近1时,判定为光伏发电并网联络线的区外故障,而当相关系数小于保护整定值时,判定为区内故障;当单相（或多相）的相关系数小于整定值时,则判定为单相（或多相）故障。建立了光伏发电并网系统模型,仿真结果表明,提出的保护方法不受控制暂态响应影响,具有较强的抗过渡电阻能力。     

光伏中压直流变换器串联系统控制策略研究

针对光伏中压直流变换器串联系统中光伏发电单元功率失配导致的变换器输出过电压及功率损失问题,分析了光伏直流变换器串联系统运行特性,推导了限电压控制下串联系统光伏功率损失与光伏发电单元功率不均衡度及变换器输出电压限幅值之间的关系;提出了改进型Boost全桥隔离功率模块拓扑及其调制策略,基于功率模块输入并联输出串联形成模块级联型直流变换器,通过占空比灵活调节,实现直流变换器宽输出电压范围运行,解决直流变换器调压能力不足导致的功率损失问题;针对光伏直流变换器串联系统复杂运行工况,提出了串联系统直流变换器自适应电压分段式控制策略,实现了串联系统直流变换器多模式自适应稳定运行。研制了3kV/80kW功率模块及20kV/500kW光伏中压直流变换器,基于3台直流变换器输出串联实现了光伏中压直流变换器串联升压并网系统实证应用,现场实验结果验证了所提直流变换器拓扑方案的可行性与控制策略的有效性。     

抑制送端过电压的直流近区大规模光伏发电非线性鲁棒控制策略

高压直流输电系统双极闭锁后,整流站滤波和补偿装置的滞后退出使得大量无功功率流向送端交流母线,进而导致送端出现过电压现象。为确保直流近区大规模光伏发电系统的安全运行,提出了一种基于状态相关Riccati方程技术的非线性鲁棒控制策略。首先,暂态控制目标设定为令光伏发电系统在暂态期间最大化吸收无功功率,基于控制目标选择合适的调节输出并构建相应的非线性鲁棒控制问题。其次,采用状态相关Riccati方程技术将非线性鲁棒控制问题转化为状态相关的类线性系统鲁棒控制问题,通过在线求解代数Riccati不等式近似获得状态反馈控制律。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台进行验证,结果表明所提控制策略具有良好的暂态控制效果,能够有效抑制送端过电压。     

基于主动注入的光伏直流并网系统早期故障定位方法

对光伏直流并网系统早期故障进行定位隔离,可尽可能避免短路故障造成的系统长时间停运,提高了系统可靠性。早期故障信号微弱,时频域特征不明显,不影响系统功率送出情况下准确定位早期故障具有很大挑战。针对此问题,提出了一种基于换流器主动注入的早期故障定位方法,揭示了早期故障高阻特征,利用扰动信号对故障系统结构变化差异的放大,定位早期故障。基于PSCAD仿真验证了所提方法的正确性,分析对系统电压稳定性和功率送出的影响,同时验证了其噪声情况下的准确性。所提方法充分利用了换流器灵活控制的能力,具有较高可靠性;且能够避免系统长时间停运,具有很好的工程应用价值。     

直流模块式光伏并网控制系统设计与实现

在分析共直流母线并网系统的基础上,研究并设计一种直流模块式光伏并网控制系统,采用前级共直流母线的直流并联模块,后级集中并网逆变的结构,提高系统可靠性及灵活性,减小功率器件应力,增强系统冗余性,重点介绍了并网逆变控制器的数学模型及相应控制器设计方法。最后,设计一台实验样机进行实验研究,实验结果验证了方案的可行性及控制器设计方法的正确性。     

网侧故障下光伏直流并网系统不平衡功率快速平抑方法

网侧故障下,光伏直流并网系统的并网变流器将根据电网电压变化实时控制输出功率,而直流侧光伏单元需接收系统功率指令后控制有功输出,两者间无法实现有功功率的快速平衡,导致直流电压持续偏移。传统方法通过投入耗能装置消耗盈余有功功率,以抑制直流电压抬升,但投资成本高。为此,该文提出一种网侧故障下系统不平衡功率快速平抑方法,在分析故障期间电网电压幅值变化趋势基础上,构建并网变流器内部计算电压变化轨迹算式。该方法利用故障初期内部计算电压数据,计算带权邻近度以求解电压变化轨迹算式关键项系数,进而求得所需系统功率指令。所提方法的优点在于有效地缩短了盈余功率持续时间,减少了对耗能装置的依赖,并且易于实现。仿真结果表明,所提方法可维持直流电压在安全范围内,为系统低电压穿越提供可靠保障。     

光伏发电直流接入与消纳的方案设计和工程实践

随着柔性直流技术的发展，配电网领域源-网-荷的构建方式更加丰富，可实现集中式光伏直流并网、数据中心直流供电等新型电网模式。依托张北交直流配电网及柔性变电站示范工程，介绍光伏发电站直流并网方案以及工程实施途径，同时，设计了数据中心直流供电的接线方式，计算了供电可靠性。在此基础上，对比直流配电网和传统交流配电网，从电能传输效率、供电可靠性、电能质量等方面体现了直流配电网的优势。示范工程实现了光伏发电直流接入与消纳，设计成果和实践经验可为同类工程提供参考。     

隔离型直流模块式光伏并网系统控制研究

传统的光伏并网系统为了获得与电网电压相匹配的直流输出电压,需将多个光伏组件串、并联后经过非隔离DC-DC变换器,其结构扩充性较差,且无法实现每块光伏组件的最大功率点运行。直流模块式光伏并网系统采用高频隔离型DC-DC连接单个光伏组件和直流母线,并可根据实际需要将多个子模块相并联。该结构不仅具有安装灵活、维修方便等优点,还保证了每块光伏组件的最大功率点运行,提高了光伏电池的效率,且前后级相隔离提高了系统的安全性,适用于城市建筑集成光伏(BIPV)中。文章以隔离型全桥拓扑作为光伏直流模块中的DC-DC变换器,分析了直流模块式光伏并网系统的工作原理,对多直流模块并联情况进行研究,提出了控制策略。最后构建了直流模块式光伏并网系统的实验原型和仿真模型,验证了系统和控制的可行性。     

基于模块化LLC谐振变换器的光伏中压直流并网方案

与传统光伏大规模接入交流系统和分布式并入低压直流电网的形式不同,面向中压直流配电网的光伏并网系统在传输效率、容量、电压稳定性和电能质量等方面均具有一定的优势,是未来发展直流配电网所需要的一种能源汇集技术。提出了一种适用于中、大容量光伏发电系统接入直流配电网的新型技术方案,设计了并网系统的详细拓扑结构。根据光伏电池特性,设计了发电单元及子模块的参数,并分析了模块化变换器的运行特性。在此基础上,设计了模块化LLC谐振变换器的控制策略,在维持子模块均压均流的同时,实现了对光伏发电单元的最大功率跟踪。最后,通过仿真验证了所设计光伏直流并网方案的可行性和控制系统的有效性。     

直流微电网方向纵联保护方法研究

目前,直流微电网的保护技术依然面临挑战,保护方法和设备仍落后于交流系统,不能满足快速、准确隔离故障的要求。文中以环状直流微电网作为研究对象,分析了电流故障分量方向特征,并阐述了方向纵联保护原理。为了响应直流微电网故障特点,满足快速保护的要求,以智能电子设备为基础,设计了保护方案。该方案具有明确的保护区域,能够快速识别和隔离故障,不受故障类型和位置影响,且具有较好的抗过渡电阻性能。利用PSCAD/EMTDC建立了直流微电网模型,仿真结果验证了文中所提保护方案的有效性。     

VSC-HVDC直流电缆线路电流突变量极性纵联保护适用性研究

通过分析指出直流输电线路的电流突变特性保护与交流线路的行波电流极性保护本质上是一致的,利用电流突变量极性,结合突变量保护判据,可实现VSC-HVDC直流电缆线路纵联保护。针对该保护原理应用于VSC-HVDC直流电缆线路时存在的近端故障拒动、故障极选择等问题,进行了研究并给出解决措施。在PSCAD中搭建的VSC-HVDC系统上进行了仿真,输电线路模型采用频变参数电缆线路。仿真结果表明,该保护原理仅利用两端电流、所需采样率低、简单可靠、实用性强、具有绝对的选择性。