基于VSC的直流配电网故障选线及定位方法研究

发布时间：2020-04-17 22:08

【摘要】：近些年,风能、太阳能等分布式电源发展迅速,促使柔性直流配电网的相关技术成为热点研究课题。柔性直流配电网是基于电压源型换流器(Voltage Sourced Converters,VSC)的系统,系统故障后直流电流上升迅速,对系统安全造成极大危害,极有可能造成整个系统的停运,危害不可估量,因此故障定位技术的研究是制约直流配电网发展的瓶颈。1、对电压源型换流站的基本结构、控制策略、接地方式进行详细研究。从理论上分析了双端直流系统极间短路故障和单极接地故障的故障特性,分别推导出故障发生后三个阶段的故障特性数学模型。2、提出基于图论的故障选线和故障类型识别方法。直流系统故障后故障电流上升迅速且无过零点,为故障选线与故障类型的识别带来了困难,为解决此问题将整个配电网看成以线路汇聚点为顶点,以连接线为边的“图”,根据顶点之间电流方向形成网络拓扑矩阵“D”,根据D阵中各个元素的关系进行故障选线。同时提取di/dt故障特征量对故障是否发生进行进一步判断,避免了潮流反转导致的误判。为实现故障类型识别,引入“双D法”。最后,针对不同类型、不同拓扑结构下的故障,对方法进行了有效性分析。3、提出基于遗传算法的直流配电网故障定位方法。对直流线路中极间短路故障和单极接地故障电容放电阶段分别建立数学模型,消除过渡电阻的影响,并构造适应度函数。将故障定位问题转化为参数识别问题,根据故障类型识别算法选择合适的适应度函数,利用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对问题进行解决。4、利用MATLAB/Simulink平台搭建了基于交流主网、光伏、储能、风机、交流负荷和直流负荷的六端直流配电网系统,仿真结果证明了所提故障类型识别方法真实可行,抗干扰能力强。所提定位方法耐过渡电阻能力强。算法定位精度很高,排除了采样过程中采样信息有误的干扰,具有很强的鲁棒性。
【图文】：

树状网络

华北电力大学硕士学位论文外研究现状配电网研究现状电网中的负荷类型主要分为四类：直流负载，交流负载，直统的配电网的拓扑结构主要有多端树状直流配电网、多端环[8]，，见图 1-1 和图 1-2。这两种拓扑结构中环状拓扑结构最有最为复杂，制约环状直流配电网可行性的关键技术即为直流分布式电源的接入，还有在环状网络的基础上提出的闭环双结构[10]、网格式直流配电网的拓扑结构[11]和直流配电网双3]将交流配电网与直流配电网的优势进行融合，提出一种包波电路的新型单导线交直流混合配电网拓扑。文献[14]提出的拓扑结构。目前，通信配电系统、船舶配电系统、地铁电系统已经投入使用到直流配电系统的领域[15]。

环状网络

[13]将交流配电网与直流配电网的优势进行融合，提出一种包含斩波电路的新型单导线交直流混合配电网拓扑。文献[14]提出了网的拓扑结构。目前，通信配电系统、船舶配电系统、地铁电力力系统已经投入使用到直流配电系统的领域[15]。图 1-1 树状网络
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM721.1

【参考文献】