光伏直流并网换流站交直流侧故障的交互影响分析及协调保护

发布时间：2020-10-30 23:59

　　 光伏直流汇集接入系统与传统的光伏交流接入系统相比,具有控制方式简单、系统损耗较小、光伏利用率高的特点。为实现直流接入系统中交、直流保护的协调配合,本文依托某市光伏直流汇集接入系统示范工程,先搭建其仿真模型;然后分析交流故障后的直流电气特征及直流故障后的交流电气特征,并提出了具有一定普适性的交(直)流故障对直(交)流电气特征影响分析方法,即交直流故障交互影响分析方法;最后在考虑交、直流故障交互影响的基础上,设计了交直流保护的配合方案。主要内容如下。首先,介绍了本文的研究目的,以及有关研究的国内外研究现状。主要包括,光伏接入系统的介绍,模块化多电平换流器的介绍,交直流混合系统中的故障分析现状及交直流保护配合的有关研究。之后,搭建了某市光伏直流汇集接入系统示范工程的仿真模型。与传统光伏接入系统不同,该系统采用直流接入方式。其中,光伏换流站由Boost全桥隔离换流器构成,并结合换流器拓扑设计其控制方案。并网换流站采用由半桥子模块与全桥子模块构成的混合型MMC。第三,分析了交直流故障的交互影响。先根据交、直流电气量之间的映射关系,提出了交直流混合系统序分量网络的概念及其存在的条件,并利用序分量网络分析直流短路后交流电气量的特征。其中,混合系统的正序网络即正常运行时的系统网络;负序网络中,含交流电气量的负序分量,和直流系统中的二次谐波分量;零序网络中,含交流电气量的零序分量,和直流系统中的工频分量。然后根据基尔霍夫定律与叠加原理,给出交流侧故障后,直流侧电压的交流分量。最后,结合之前的分析,提出了换流站内交直流保护的配合方案。在换流站保护中,交直流保护往往缺乏配合,且存在交流故障后直流保护误动等问题。为此,根据MMC闭锁前后直流二次谐波电流与交流负序电流特征,提出了换流站交直流故障识别判据。该判据可区分交直流故障,避免交流故障后直流保护误动。并将换流站交直流故障识别判据与直流低电压保护结合,提出了交直流保护的配合方案。
【学位单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM721
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 光伏接入系统的发展概况
        1.2.2 交直流侧故障分析的研究现状
        1.2.3 交直流混合系统保护的发展概况
    1.3 主要研究内容及章节安排
第2章 光伏直流接入系统模型
    2.1 引言
    2.2 光伏直流接入系统拓扑
    2.3 光伏接入系统仿真模型的建立
        2.3.1 光伏电池的仿真模型
        2.3.2 光伏换流站的仿真模型
        2.3.3 并网换流站的仿真模型
        2.3.4 仿真结果
    2.4 本章小结
第3章 交直流侧故障的交互影响分析
    3.1 引言
    3.2 交直流混合系统的“序分量”模型
        3.2.1 光伏直流接入系统的等效模型
        3.2.2 系统的“序分量”模型
        3.2.3 MMC换流站交直流侧电气特征
    3.3 直流故障的电气特征及其对交流侧电气量的影响
        3.3.1 直流故障后的直流侧电气特征分析
        3.3.2 直流故障后交流侧电气特征分析
        3.3.3 直流故障后交直流侧电气特征的仿真验证
    3.4 交流故障后直流侧的电气特征
        3.4.1 交流故障后直流侧电气特征的理论分析
        3.4.2 交流故障后直流侧电压的仿真验证
    3.5 本章小结
第4章 换流站交直流保护的协调配合
    4.1 引言
    4.2 基于直流二次谐波电流与交流负序电流的换流站交直流故障识别判据
        4.2.1 保护原理
        4.2.2 保护原理验证
    4.3 换流站交直流保护的协调配合
        4.3.1 交直流保护的协调配合方案
        4.3.2 方案验证
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
攻读硕士学位期间参加的科研工作
致谢

【参考文献】

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本文编号：2863180