直流微电网故障限流特性分析

直流微电网系统拓扑复杂、工作模式繁多、电力电子集成度高及各类电力电子装置耐故障冲击电流能力弱,为系统故障的保护隔离带来了巨大挑战。通过分析直流微电网故障时的暂态特性,将故障过程分为4个阶段,并针对每个阶段对直流线路、VSC换流器及其电力电子器件的影响进行分析,为针对直流微电网的故障限流方案的配置原理提供依据。通过比较分析电感型限流器和电阻型超导限流器在直流微电网中的限流特性,得出电阻型超导故障限流器在满足直流微电网因多模式切换所需的高动态性能的同时,实现了对交直流线路及换流器内部电力电子器件的故障电流的快速抑制,从而降低直流微电网对直流断路器故障隔离的快速性和开断能力要求。通过分析限流器参数对限流特性的影响规律,为其参数选择提供依据。利用PSCAD/EMTDC仿真平台对典型直流微电网短路故障及限流方案进行仿真测试,验证了直流微电网的故障特性和电阻型超导限流方法的优越性。     

配有限流电抗器的多端直流配网故障测距方法

随着直流配网的发展与分布式发电的普及,其复杂的结构拓扑与工作模态的多样性,对快速准确的故障定位提出了新的挑战。本文在研究现有直流配网故障测距方法的基础上,提出一种基于限流电抗器电压特性的多端故障测距方法。由保护安装处分别计算到故障点的电压相等得到关于故障点到保护安装处距离的方程,利用限流电抗器的电压特性求解该方程得到故障点位置。该方法较好地消除了过渡电阻和数值微分项的影响,提高了直流配网测距的精度。在PSCAD/EMTDC平台搭建多端直流配网模型,大量仿真结果证明本故障测距方法在一定的过渡电阻下可以准确动作。     

特高压多端混合直流输电系统线路故障重启功能及策略分析

分析以晶闸管为换流元件的常规LCC整流站和以功率模块为换流元件的VSC逆变站所组成的混合三端特高压直流系统发生线路故障时的重启功能及策略,并通过RTDS系统进行模拟仿真,验证直流线路故障后自清除策略的有效性,对其他多端混合直流输电系统线路故障后的策略选择具有较好的参考意义。     

柔性直流电网直流线路故障主动限流控制

针对架空线柔性直流电网线路故障,提出了基于混合型MMC的主动限流控制方法,从而降低对直流断路器开断速度、开断容量以及吸收能量的要求,减少直流电网建设成本、提高直流电网可利用率。该文首先研究了换流器的交/直流电压解耦可控性,给出了主动限流控制器的控制架构。为了解决直流故障穿越期间,桥臂电容电压可能会短时越限的问题,提出了在内环直流电流控制器附加直流电流指令动态限幅控制器的方案。提出了主动限流控制策略的一种优化手段—电流目标预设控制,分析了不同控制器延时对主动限流控制的影响。计及主动限流控制,研究了单换流器系统和直流电网故障前后直流故障电流演变机理。最后,分别在单换流器系统和直流电网系统中仿真验证了前文理论分析的正确性的有效性。     

多端直流线路保护研究

多端直流具有直流互联、多电源供电和多落点受电等优势,成为直流输电技术的发展方向。控制保护技术作为制约多端直流发展的重要因素受到广泛关注。基于多端直流系统常用的并联接线形式,对双端直流线路保护原理在多端直流线路保护的适用性进行了分析。并根据多端直流线路的拓扑结构特点,利用故障行波波头到达各站的时间差异,能反映出故障点的位置信息,提出一种线路保护的故障支路判别方法。该判别方法,无需线路连接点的各支路电流,有助于故障快速隔离和系统恢复运行。     

高压直流输电线路故障特性分析

随着高压直流输电线路的发展,线路的输电能力得到了明显的提高,其中线路中出现的故障极大影响了电能的输送。本文通过分析直流输电系统的主要故障类型,阐述了故障产生的机理和特性,并根据故障类型进行分类讨论,对现有的直流输电线路故障保护类型进行了阐述,在不同类型故障下,选择合适的保护方法能够有效降低故障损失,使线路恢复输电的能力大大提高。     

昆柳龙多端直流线路故障恢复及换流站在线退站的系统稳定特性分析

近年来,多端直流系统已经成为颇具竞争力的跨区域大功率输送方案。昆柳龙(昆北-柳州-龙门)多端直流工程将多端直流的工程实践提升到特高压水平。昆柳龙直流系统包含1个常规直流换流站(昆北)和2个柔性直流换流站(柳州、龙门),系统运行方式灵活,在故障清除及恢复过程中需在3个换流站之间进行控制协同,因此控制保护及配套稳定控制系统无法直接沿用常规双端直流工程设计。首先介绍了用于系统稳定性分析的多端直流线路故障恢复及在线退站动作时序,接着分析了送端交流系统在大功率扰动下的频率响应特性,并研究了多端直流故障恢复功能对电网安全稳定影响,提出了各故障下的稳定控制措施,并以昆柳龙直流投产后的年方式数据为基础,通过数值仿真进行了验证。研究成果可为昆柳龙及其他多端直流工程的控制保护功能设计提供参考。     

利用电流固有频率的VSC-HVDC直流输电线路故障定位

电压源换流器型直流输电（voltage source converter HVDC,VSC．HVDC）线路故障暂态过程中具有相对于交流线路更强的固有频率信号。由于VSC．HVDC直流输电线路两侧并联大电容,在高频的固有频率下系统阻抗可等效为电容阻抗,其值很小,行波在系统侧近似为全反射,因此,VSC,HVDC直流输电线路的固有频率只与故障距离和波速度有关。据此,提出通过对单端电流运用Prony算法进行频谱分析,获取其固有频率进而实现直流输电电路故障定位的方法。仿真结果表明该方法可实现VSC—HVDC直流输电线路的快速、准确定位。     

基于限流式混合直流断路器的多端柔性直流线路高敏度单端量保护

多端柔性直流输电系统在继电保护方面面临的主要问题在于如何快速识别直流线路故障。阿西亚.布朗.勃法瑞有限公司(Asea Brown Boveri Ltd.,ABB)提出的极波保护原理灵敏度较低,直接应用于多端柔性直流输电系统的效果需要特别关注。因此,该文针对限流式混合直流断路器构成的边界特性,对ABB极波保护中的极波变化率进行矢量或矩阵拓展,构建极波广义变化率,并利用得到的极波变化率作为保护动作的判据。通过PSCAD/EMTDC搭建三端柔性直流输电系统,验证了改进的高敏度算法对于多端柔性直流输电系统接地故障识别的可靠性。算例表明,该极波广义变化率算法对于保护区域内的接地故障识别有较高的灵敏性和速动性,能够在0.1 ms时间尺度识别区内故障。     

基于限流电感电压的多端交直流混合配电网直流故障检测方案

直流故障的快速准确检测是多端交直流混合配电网亟需发展的关键技术之一。直流故障电流上升速度快、故障影响范围广,传统的交流故障检测方法不再适用于直流故障。该文提出一种基于直流线路限流电感电压变化率的多端交直流混合配电网直流故障快速检测方案。首先,详细分析了多端交直流混合配电网的直流故障特性,在此基础上,提出了利用直流线路单端限流电感电压变化率检测直流故障的方法。接着,设计了完整的识别故障线路、判断故障类型和故障极的故障检测方案,并研究了相应的阈值选取方法。最后,通过MATLAB仿真平台对所提故障检测方案进行了仿真验证,仿真结果表明所提方法不受过渡电阻、故障距离、以及换流站功率反转的影响,能够在故障后迅速确定故障线路、故障类型以及故障极,实现直流故障的快速准确检测,为多端交直流混合配电网保护系统的设计奠定了基础。     

直流故障下多终端VSC-HVDC线路的协调保护方案

针对海上风电场远距离传输网络直流故障时保护系统的方案,提出了多终端基于电压源转换器(VSC)的高压直流(HVDC)线路的协调保护方案,该方案使用直流断路器和电感器来限制直流故障下链路中的过电流,采用3个聚集的海上风电场的控制系统在最大功率点跟踪(MPPT)方案下提取风能,经仿真验证,直流断路器与保护电感共同作用的保护方案能够限制故障直流电流,同时,能够提供更好的直流电压和交流电压的动态特性,有效避免过电流和过电压。     

多端直流电网的非边界依赖型线路故障辨识方案

为实现在网孔结构多端直流电网中仅利用本地测量信息进行故障辨识,本文提出一种基于多频带能量分布特征和模式识别技术的故障辨识方案。首先,利用小波包将故障暂态量分解为多能量频带,然后构建深度置信网络模型来分辨不同频带能量分布之间的差异性,模型分辨出的故障数据组可对应不同的故障类型,结合具有方向识别功能的启动判据形成一套完整的非边界依赖型直流线路故障辨识方案。仿真结果表明,该方案能快速、有效地辨识区内、区外故障。     

并联型多端混合高压直流线路故障区域判别方法

对于并联型多端混合高压直流输电系统,直流线路故障区域的判别对于最小限度地隔离故障从而提高直流系统的可用度具有重要意义。为此,针对并联型多端混合高压直流输电系统中换流站并联接入这一特有结构,分析了其对故障暂态行波的影响。研究表明,并联接入的换流器对中低频段的故障行波有大幅削减。因此,利用小波变换对暂态电流进行分析,提出了基于T区两侧暂态电流能量差的故障方向判别原理,进而利用各换流站故障方向信息确定故障区域。最后,建立了四端混合高压直流输电系统的PSCAD/EMTDC仿真模型,验证了所提方法的正确性和有效性。     

多端直流输电系统中限流电抗器配置研究

多端直流电网的故障暂态发展极快,因此在实际工程中一般需要配置限流电抗器来抑制故障电流的上升。但是,限流电抗器的配置在限制故障电流的同时,也会对非故障的部分产生影响,因此文中对多端直流输电系统中限流电抗器的配置进行了研究。建立了多端直流输电系统的故障计算模型,并给出了包含断路器各动作阶段的系统状态量的计算方法;分析了多端直流输电系统中限流电抗器的配置需要考虑的问题;以四端直流输电系统为例,针对不同的限流电抗器配置情况下的直流系统故障过程进行了仿真计算,并根据计算结果分析了限流电抗器对系统最大故障电流、换流站闭锁情况、直流母线过压情况和过电流衰减时间等问题的影响。     

多端柔性直流输电故障特征仿真分析

电压源变换器的高压直流输电技术具有有功、无功功率的独立调节,不需要无功补偿设备以及易于构建多端直流输电系统等特点,使其在近年来得到了快速发展和广泛应用。基于PSCAD/EMTDC电磁暂态软件建立了中压四端VSC-MTDC系统仿真模型,对直流系统单极接地、双极故障、断线故障和交流系统单相接地、相间短路以及三相短路进行了仿真研究,通过对仿真得到的直流电压、电流以及有功功率等故障数据进行分析,得出其故障特征,为多端柔性直流输电保护装置的研制提供了丰富翔实的仿真数据。     

多端柔性直流系统直流故障保护方案

多端柔性直流系统直流故障保护是直流系统发展的关键技术之一,主要技术难点包括直流故障的可靠识别和快速隔离。该文从故障快速隔离和提高供电可靠性的角度出发,设计基于直流断路器和不基于直流断路器的直流故障保护方案。设计的直流故障保护方案无需通信,能可靠实现故障识别。同时与传统基于交流断路器的保护方案相比,所设计的方案在动作速度和供电可靠性方面均有显著改善。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台上分别搭建基于直流断路器和不基于直流断路器的四端柔性直流系统,通过仿真测试验证所设计的保护方案的可行性以及与已有保护方案相比所具有的优越性。     

多端直流系统直流故障保护研究综述

对国内外多端直流系统的故障保护问题进行了综述。首先分析了基于电压源型换流器的多端直流系统故障的过程,研究了故障电流的特征和解析表达式。其次讨论了针对多端直流系统的继电保护原理,对电压/电流保护、纵联保护和行波暂态量保护进行的分析。然后针对多端直流系统的故障隔离问题,从选择性和恢复速度的角度对现有的策略进行了分析。最后,建议应当从加强有针对性的继电保护方案研究、重视故障快速恢复过程中换流器的性能以及关注测量环节对故障保护的影响3个方面展开研究工作,解决多端直流输电系统的故障保护问题。     

直流超导故障限流器方案设计及限流效果仿真分析

为满足直流电力系统故障保护的需要,提出了一种新型直流超导故障限流器(SCDCFCL)的结构,介绍了其工作原理,建立了数学模型,进行了两种不同直流源的Matlab仿真.仿真结果证明系统正常运行时,该型直流超导限流器对系统无影响;系统发生故障时,限流器的限流效果明显.     

直流超导故障限流器方案设计及限流效果仿真分析

为满足直流电力系统故障保护的需要,提出了一种新型直流超导故障限流器 (SCDCFCL)的结构,介绍了其工作原理,建立了数学模型,进行了两种不同直流源的Matlab仿真。仿真结果证明系统正常运行时,该型直流超导限流器对系统无影响;系统发生故障时,限流器的限流效果明显。