柔性直流配电网控制策略与保护方案研究

发布时间：2017-08-17 14:01

  本文关键词：柔性直流配电网控制策略与保护方案研究

  更多相关文章： 柔性直流配电网 系统接地方式 控制策略 保护配置方案 实时数字仿真系统

【摘要】：目前城市地区交流配电网普遍面临电能质量不满足要求、分布式电源发展迅速、输电走廊紧张等问题。研究在城市配电网中使用柔性直流技术,通过向特定用户专门供电,使用电压源换流器改善电能质量,在直流侧直接接入分布式电源和储能设备,向直流负荷直接供电等技术方案,可以解决城市配电网中面临的若干重要问题。同时,柔性直流配电系统在扩展柔性直流技术的应用方向上具有重要的理论价值和实际意义。本文首先介绍了深圳柔性直流配电示范工程的主回路拓扑和系统参数；研究不同系统接地方式对配电网故障特性、直流线路保护及故障定位等方面的影响,进而提出适用于柔性直流配电网的系统接地方式；针对本工程的主回路拓扑结构和关键设备,研究了柔性直流配电系统的运行原理,为后续系统控制策略的研究和保护方案的制定打下基础。然后,根据工程实际要求和配电网“T”接负荷、储能、微电网的特点,提出柔性直流配电网启动策略以减小启动过程对系统的冲击并防止保护误动,着重研究了连接换流器和连接DC/DC变压器启动电阻的选取方法；根据系统运行方式的切换特点和线路单极接地故障后系统不停运的要求,提出了利用柔性控制技术限制线路电流的策略,从而降低对直流开断设备的性能要求。针对该示范工程,研究并提出了完整的保护配置方案。根据柔性直流配电网的特点,提出保护区域的划分原则；研究该系统所需要的保护装置,并为每个装置配置相应保护；分析柔直配电网直流线路上单极接地故障、极间故障、断线故障的故障特性,提出直流线路故障的定位策略;通过PSCAD/EMTDC仿真,验证了保护配置方案的可靠性和故障定位策略的正确性。最后,搭建深圳柔性直流配电示范工程实验室系统的MATLAB离线仿真模型,详细研究了由MATLAB模型到RT-LAB模型的实时化建模过程。将实际控制装置和保护装置等接入RT-LAB,试验系统的启动过程及稳定运行情况,研究该过程线路电压、传输功率及启动冲击电流的变化情况,验证启动策略和稳态控制策略的正确性；仿真实验室系统在典型位置的故障,研究特征电气量的变化、保护动作情况及直流断路器的状态,验证保护方案的可靠性。
【关键词】：柔性直流配电网 系统接地方式 控制策略 保护配置方案 实时数字仿真系统
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及意义9-11
• 1.2 柔性直流配电网的研究现状11-13
• 1.2.1 系统架构11
• 1.2.2 关键设备11-12
• 1.2.3 控制技术12
• 1.2.4 保护技术12-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-14
• 第2章 柔性直流配电网工程实例及其工作原理14-26
• 2.1 引言14
• 2.2 示范工程主回路拓扑14-16
• 2.3 系统接地方式16-18
• 2.4 柔性直流配电网原理分析18-25
• 2.4.1 电压源换流器的基本特性18-20
• 2.4.2 MMC的拓扑结构及工作原理20-22
• 2.4.3 MMC的控制原理22-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 柔性直流配电网控制策略研究26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 启动控制策略26-33
• 3.2.1 系统启动原则26-27
• 3.2.2 充电电阻的确定27-32
• 3.2.3 验证与分析32-33
• 3.3 线路电流限制策略33-37
• 3.3.1 控制思路33-34
• 3.3.2 控制方法与逻辑34-35
• 3.3.3 仿真验证35-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 柔性直流配电网保护配置方案38-53
• 4.1 引言38
• 4.2 保护区域的划分38-39
• 4.3 保护配置方案39-42
• 4.3.1 保护装置1和保护装置6的保护配置40
• 4.3.2 保护装置2和保护装置4的保护配置40-41
• 4.3.3 保护装置3和保护装置5的保护配置41-42
• 4.4 直流线路故障定位42-47
• 4.4.1 单极接地故障43-45
• 4.4.2 极间故障45-47
• 4.4.3 线路断线故障47
• 4.5 PSCAD仿真验证47-52
• 4.5.1 直流线路单极故障48-49
• 4.5.2 直流线路双极故障49-50
• 4.5.3 直流线路断线故障50-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 RT-LAB建模研究与仿真试验53-65
• 5.1 引言53
• 5.2 动态模拟实验系统53-54
• 5.3 RT-LAB介绍54
• 5.4 基于RT-LAB的柔性直流配电网实时仿真模型54-59
• 5.4.1 RT-LAB实时化建模基本要求55
• 5.4.2 RT-LAB实时化建模过程55-59
• 5.5 RT-LAB仿真试验59-64
• 5.5.1 启动及稳态运行仿真59-60
• 5.5.2 典型故障60-64
• 5.6 本章小结64-65
• 第6章 总结与展望65-67
• 6.1 全文总结65
• 6.2 研究工作展望65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文与参加科研情况71-72
• 致谢72

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本文编号：689362