直流电网直流短路故障电流计算方法研究进展

柔性直流电网直流侧短路故障传播机理研究是保护控制与故障清除的基础。针对不断涌现的短路电流计算方法,基于其特殊性及技术要求,首先从关键设备建模的角度,分别对比了采用不同换流器模型、不同线路模型、不同故障类型建模、含限流装置的模型、附加控制模型时计算方法的特点。然后,从状态方程列写及求解的角度,将现有方法分为全网等值求解类、方程近似求解类和仿真预测类,对比各类方法的等值与简化求解过程,指出其优缺点。进一步地,在PSCAD/EMTDC中分别搭建不同直流电网模型,从精度与速度、复杂电网适性三个维度对典型方法进行详尽对比,并总结了多种方法的适用场景。最后,根据未来复杂直流电网多节点、高耦合的特点,建议该领域围绕故障特性的高效解析和计算平台研发这两个方向展开研究。

地铁供电系统及其直流侧短路特征与故障分析

随着社会经济的高速发展以及城市化建设的持续深入,社会已经进入到了全新的发展阶段中,为交通系统的发展与完善起到了良好的促进作用,而地铁作为城市交通系统中至关重要的组成部分,更是得到了社会各界的重点关注,其内部所采用的供电系统,主要作用在于保证乘客、运营人员以及行车途中的安全性,而直流系统中所产生的短路故障,则属于整体地铁供电系统继电保护以及设备选型的计算依据,也是对继电保护选择性以及可靠性加以保障的关键所在.因此,文章首先对地铁供电系统的基本概述加以明确;其次,对地铁直流供电系统的短路特性展开深入分析;在此基础上,提出地铁供电系统直流侧短路故障的分析.

全桥型MMC-HVDC直流侧双极短路故障保护策略研究

随着柔性直流输电技术的快速发展,模块化多电平换流器在直流输电中也得到广泛应用。由于换流器内半桥子模块拓扑结构的缺点,在发生直流侧故障时,不能够产生负电平,所以无法在换流器直流侧输出极间零电压,极度阻碍直流输电的发展前景。研究全桥型模块化多电平换流器的拓扑结构,重点介绍全桥型MMC工作原理和特性,介绍基础的子模块电容电压平衡控制,研究全桥型MMC直流侧双极短路故障情况下的保护策略。最后,通过PSCAD/EMTDC软件仿真验证全桥子模块换流器能够有效阻断直流侧双极短路故障电流,实现故障电流的快速清除,验证保护策略的有效性。

基于混合型MMC全桥子模块比例的直流侧故障隔离电压研究

混合型模块化多电平变流器（MMC）相比于传统MMC,是一种更新颖的直流换流器拓扑结构。该结构同时包含了全桥子模块和半桥子模块,相应地同时具有全桥子模块隔离直流侧双极短路故障的优势和半桥子模块的经济性。为此,研究了不同全桥子模块比例的混合型MMC隔离直流侧短路故障的能力,通过分析短路故障状态下的等效电路图,推导出全桥子模块电容的故障隔离电压值,在此基础上推导出了能有效隔离直流侧双极短路故障的混合型MMC全桥子模块比例的临界值的计算公式。最后PSCAD仿真验证了上述分析结果,证明合理地选择全桥子模块的比例对节约混合型MMC的成本和改善其隔离直流故障的能力,具有实际意义。

交流发电机整流供电系统故障限流装置的分析与设计

提出了一种新型的整流发电机供电系统区域间限流保护方案及限流器电路。给出了适用于限流器分析的整流发电机的简化模型。建立了该型限流器的数学模型,得到了整流发电机电源参数对FCL承受的最大电压和最大电流的影响关系,通过MATLAB仿真验证了简化模型和所推导结论的正确性。研制出小功率实验样机,完成了三相整流同步发电机直流侧突然短路故障时限流的动态模拟实验。实验结果表明该限流器设计合理,限流效果明显。

基于钳位双子模块的MMC故障清除和重启能力分析

针对当前已投入运行的高压直流(HVDC)输电工程中模块化多电平换流器(MMC)不具备直流侧故障电流闭锁能力的问题,分析了一种可自清除直流侧故障电流并且可重启动的MMC拓扑——基于钳位双子模块的MMC。这种拓扑可在发生直流故障时通过闭锁所有绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的触发信号和利用二极管的反向阻断能力迅速完成闭锁过程,从而达到无需交流断路器动作实现清除直流故障的目的。这种拓扑将半桥模块化MMC的调制方法和控制策略与可清除直流故障能力结合在一起,且具有结构简单、造价经济等特点。通过对半桥模块化MMC和钳位双子模块MMC在直流侧双极短路故障情况下的故障电流进行分析和仿真,验证了基于钳位双子模块的MMC在处理直流侧故障方面的能力和效果。