基于混合式直流断路器的柔性直流电网快速重合闸策略

发布时间：2021-06-21 23:50

　　基于混合式直流断路器（hybrid direct current circuit breaker, HDCCB）保护的柔性直流电网在故障清除之后,需要对故障线路进行快速重合闸操作。在直流系统被孤立的换流站重合闸于故障清除状态的故障恢复期间,会有较大的功率波动导致重合闸过程中功率恢复缓慢,不能满足直流电网快速重合闸的要求。该文首先基于HDCCB的拓扑结构提出重合闸操作时间最短的快速重合闸操作流程。然后基于直流电网的控制系统,从直流电网的故障开断过程出发,揭示了在直流电网重合闸过程中功率波动的原因,并且提出了优化之后的快速重合闸策略,以实现直流系统重合闸于故障清除状态时功率的快速恢复。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建5端柔直系统进行仿真,结果表明所提出的快速重合闸策略能够有效地抑制孤立换流站在重合闸于故障清除状态时故障恢复过程中的功率波动,缩短重合闸恢复时间50%以上,提高直流系统的输电可靠性。 

【文章来源】：高电压技术. 2020,46(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

所提出的快速重合闸策略

图2所示为主从控制下控有功功率站的外环功率控制系统，所有参数均为标幺值。其中Pref和PAC分别是交流侧的有功输入参考值和实际值，Iref为外环输出交流侧电流需要跟踪的值，PImax和PImin分别为比例积分(proportional integral,PI)控制器输出控制信号的上下限。ΔUdlim为电压越限保护模块输入，由式(1)计算，其中Ud为直流侧电压实际值，Uup和Ulow分别为电压越限保护模块的电压上下限，Kdlim为该模块的保护系数，Uac为交流系统电压的有效值。在直流侧电压越过边界，即Ud>Uup或Ud<Ulow之后，电压越限保护模块被触发并参加控制系统的调节过程，防止换流站电压失控。在换流站发生故障之后，直流断路器快速地切除故障。由于换流站与直流断路器之间缺乏协调配合策略，此时直流换流站的控制系统依旧继续工作。控制系统中的PAC依旧跟踪Pref值，导致此时Iref会继续存在，因此内环电流控制器需要继续控制交流侧电流持续跟踪Iref。

基于图3可分析得到换流站被孤立之后的电压变化情况，当故障发生之后，由于换流站电容向故障放电，导致直流电压Ud降低。Ud降低之后下垂控制中电压反馈环节输出为正，Iref输出上升，直流电压Ud迅速上升。Ud上升之后Iref降低，但Iref在下降过程中始终为正，导致换流站电压不断上升。只有当Iref稳定为0之后，换流站电压才能保持稳定。从图3所示控制系统中可得此时的换流站电压满足式(3)所示关系，因此可计算得到此时的换流站电压如式(4)所示。图3 下垂控制中换流站的控制系统


本文编号：3241676