适用于直流电网的分区保护策略

利用直流断路器进行故障清除是目前直流电网主流保护方案,但高压直流断路器价格昂贵,直流线路均配置直流断路器的保护成本高。首先提出了一种适用于未来大规模直流电网的分区保护策略,以最小直流断路器使用数量为目标,兼顾系统供电可靠性。其次定性分析了采取分区保护策略所引起的部分功率中断对系统的影响,综合考虑了因故障直流区域功率中断产生的不平衡功率、控制方式、换流器类型等因素,制定了直流电网分区的基本原则。然后,根据直流断路器、换流器、DC/DC变换器、交流断路器、快速隔离开关等故障清除元件的特性,制定了详细的时序配合策略。最后,通过在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建7端直流电网,仿真验证了所提直流电网分区保护策略与相应时序配合策略的正确性。

基于直流频率限制控制器的超低频振荡抑制方案

随着鲁西背靠背以及渝鄂背靠背工程的相继推进,异步联网后送端电网出现的超低频振荡威胁着系统的稳定运行。针对异步联网后的多直流送出系统,分析了超低频振荡产生原因及直流频率限制器(FLC)抑制超低频振荡的机理。结合直流FLC影响因子和直流控制敏感度提出了一种考虑送端电网水电分布的直流排序方法。并据此提出了一种的超低频振荡抑制方案,该方案利用最小二乘法–旋转不变技术的信号参数估计算法和改进粒子群优化算法,将多直流优化问题转化为多个单直流顺序循环优化问题,以实现对超低频振荡较好的抑制。最后以渝鄂异步联网后的川渝电网为算例,仿真验证了所提方案的有效性。

基于系统暂态能量函数及直流灵敏度排序的多直流调制协调策略

超低频振荡是异步联网后送端电网出现的频率稳定新问题。水电机组提供负阻尼是超低频振荡产生的直接原因,而直流调制是抑制系统频率振荡的有效手段。该文根据暂态能量函数,计及直流调制量限制,从能量的角度分析直流调制抑制系统振荡的条件;并定义机组能量参与权重,推导实际系统中某一振荡模式下暂态振荡能量的计算公式;然后基于子空间模型辨识的方法,计算模式可控矩阵,由直流调制灵敏度形成直流调制顺序表;最后由系统暂态振荡能量及直流调制顺序表,确定参与调制的直流,以此对系统进行状态空间辨识,并结合一种新的改进粒子群算法（particleswarm optimization,PSO）,对参与调制的直流参数进行优化,实现对系统频率振荡的有效抑制。

阻容式直流断路器及其在柔直系统中的应用

为减小柔性直流输电系统在直流线路故障后的换流器闭锁概率,提高系统故障隔离及重合闸恢复能力,提出了一种新型阻容式直流断路器(RC-DCCB)。该阻容式直流断路器的主开断支路中加入了电容、充电电阻及卸荷电阻构成的限流阻容结构,可利用电容充电及电阻卸荷过程有效抑制故障电流峰值,稳定断路器动作期间的直流电压及电流值。此外,进一步研究了阻容式直流断路器在柔直系统故障隔离及自动重合闸中的应用,基于阻容式直流断路器的故障保隔离方案能够在重合闸前的去游离阶段维持直流系统电压和电流稳定,且无需换流器闭锁或控制切换,有利于稳定交直流系统并快速恢复功率传输。由于将断路器的阻容支路并联于直流母线上作为多回直流线路的共用主开断支路,该直流断路器在换流器出线较多的场合具备一定经济性优势。在PSCAD/EMTDC中搭建半桥MMC测试系统对所提阻容式直流断路器及其故障隔离方案进行仿真试验,仿真结果证明了其有效性。

一种适用于混合式高压直流断路器负载换流开关的新型缓冲电路

基于混合式高压直流断路器的工作原理,提出了一种新型的负载换流开关缓冲电路。该电路通过2个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的简单控制,在混合式高压直流断路器分闸时,能阻断缓冲电容经超快速机械开关的放电通路;在混合式高压直流断路器短时间多次动作时,能保证缓冲电容每一次过电压的吸收效果,提高混合式高压直流断路器的速动性和可靠性。

应用于直流电网的直流断路器参数选取研究

混合式高压直流(high voltage direct current,HVDC)断路器所能承受的电流水平不仅反映了整个网络向故障点的馈能情况,同时也是其内部各开关器件承受能力的外在体现。直流(direct current,DC)电网的稳态潮流分布及故障时的电流变化情况则是高压直流断路器载流支路及主断路器支路参数选取的重要依据。以直流电网潮流分布为基础,考虑直流电网可能存在的多种运行方式,分析高压直流断路器承受的稳态电流水平,进而为其载流支路参数选取提供参考。同时,在基于半桥子模块结构的换流器故障机理分析的基础上,进一步研究直流电网线路发生故障时的网络电流、换流器出口电流及换流器桥臂电流的变化情况,为高压直流断路器所需开断故障电流水平提供理论依据,并为高压直流断路器的主断路器支路参数及限流电感参数整定及其与换流站闭锁保护相互配合提供一定的参考。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建的四端环网模型上验证了所提方法的正确性。

直流电网联网设备与控制策略研究综述

直流电网的控制策略是保证其稳定运行的关键,而联网设备是实现其控制策略的主体。相对于多端直流系统,直流电网拓扑结构和电力电子设备的复杂度提高,这对其控制策略提出了新的要求。首先归纳了直流电网的定义并给出典型拓扑,分析了直流电网各联网设备的功能,并总结了直流电网的技术特点,由此提出对其控制策略的要求。然后结合直流电网联网设备的特性,分别总结了直流电网基本控制策略、潮流优化控制策略和故障控制策略等关键问题的国内外研究进展。最后在此基础上提出了直流电网控制策略方面亟待研究的一些问题,为未来的研究工作提供参考。

基于换流站节点类型的直流断路器配置方法

直流电网是应对远距离大容量输电、新能源并网及消纳等问题的有效手段,然而低阻尼特性、故障发展速度快的特点使得故障隔离困难,提升直流电网故障清除能力具有重要意义。文中基于电网中直流断路器的配置要求,提出了一种基于换流站节点类型的直流断路器配置方法,介绍了不同故障情形时该配置方法中直流断路器的动作时序、重合闸策略,并分析了输电线路保护判据及与换流站协调配合的措施。在PSCAD/EMTDC中搭建三端混合仿真模型,对文中所提配置方法与传统的配置方法下的故障进行仿真对比分析,仿真结果表明,所提配置方法能够快速隔离高压直流电网中的故障,减少停电范围,提高供电可靠性,可作为实际系统的一种可行方案。