多端柔性直流电网故障限流与直流线路保护研究
发布时间：2021-09-24 06:37
随着环境问题的加剧和传统化石能源的日渐枯竭,以风能、太阳能为代表的清洁能源正在被加速开发利用。而这些清洁能源的自然属性及其并网特性对传统交流电网产生显著冲击,由此直流输电和直流电网应运而生。与交流输电及传统直流输电相比,柔性直流输电控制灵活、无换相失败和无功补偿问题,由其发展成的多端柔性直流电网在新能源并网及输配方面更具优势。然而,柔性直流输电也有其固有缺陷,由于换流站具有电压源的特性,在直流侧发生短路故障时,换流站向故障点迅速放电,导致故障电流快速上升到极高的幅值。为了避免换流站内部脆弱的半导体器件损坏,换流元件将采取闭锁措施,这无疑会降低直流电网的供电可靠性;此外,较大的直流电流由于没有自然过零点而切除难度显著高于交流电流。以上问题使得多端柔性直流电网的保护系统面临巨大挑战,进而限制了其进一步的发展。针对多端柔性直流电网直流侧故障的特点以及保护系统面临的问题,一方面需要研究提出行之有效的故障限流措施,从而延迟或避免换流站的闭锁,为保护系统争取更长的时间;另一方面,需要研究灵敏可靠的柔性直流线路主后备保护方案,提出超高速的单端量保护原理以及快速的双端量保护原理。通过故障限流方法与保护...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－２ＭＭＣ换流站的等效电路推导过程（ａ）ＭＭＣ拓扑结构（ｂ）三相等效形式（ｃ）ＭＭＣ的等??效图??２．２．３限流电路ｉ￡Ａ过程分析??
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?山东大学博士学位论文???而换相电容两端电压为＆，规定＆的参考方向为下正上负，如图２－４所示。根据??基尔霍夫电压定律可得式（２．１），进而可得／ｃ的表达式如式（２．２）所示，其中是??换相电容Ｃ的初始电压。电容Ｃ的放电电流必须大于故障电流，只有这样才能??保证流经晶闸管Ｔ４的电流下降为０，进而，Ｔ４才能关断。??（２）限流电阻的投入??丁４被关断后，故障电流开始流经换相电容，并给换相电容充电。当Ｍｅ的极??性由正变负时，Ｔ！开始承受正向电压。鉴于Ｔ！己被施加触发信号，当开始承受??正向电压后Ｔ！会立即导通。此后，故障电流将要同时流过支路Ｉ和换相电容支??路，正如图２－５（ａ）中红色虚线所示。当换相电容充电完成后，＾降为０，至此，??故障电流完全由支路Ｉ流过，如图２－５（ｂ）所示。最终，见和办都被投入故障回路??起到限制故障电流的作用。??ｊ￣￣ｆ??￣￣ｒ??ｆ?「?＿「??，?丁４?ｆ?—，／??￡！?Ｉ?Ｌｉ?＾?！??Ｊｃ＼?！．十?Ｉ?１／??——丨?＊?＾—．？—?今？」’Ｉ??士?Ｍ从￣￣丨?—丨??（ａ）??｜?｜?ｉ＾｜｜（??士?丨—■?＿ｌ．￣￣￣Ｈ：??（ｂ）??图２－５?Ｔ４被关断后的放电电路（ａ）电容充电（ｂ）电容充电完成??为了分析故障限流器各支路中的电流，以下将要对图２－５进行化简。图２－５（ａ）??的等效电路如图２－６（ａ）所示。由于换流器的等效电容Ｃｓ的值远远大于换相电容Ｃ??的值，为了简化计算过程，Ｃｓ被等效为电压值为＿的电压源，＿为〇的初始??值。简化后的电路如图２－６（ｂ）所示，图中ｉ？为和之和，／〇为Ｔ４的关断时刻。??图
【参考文献】：
期刊论文
[1]环状柔直配网线路的单端量保护原理[J]. 戴志辉,黄敏,苏怀波,焦彦军. 中国电机工程学报. 2018(23)
[2]一种新型电容换相混合式直流限流器[J]. 赵西贝,许建中,苑津莎,赵成勇. 中国电机工程学报. 2018(23)
[3]多端直流电网限流电抗器的优化设计方案[J]. 李岩,龚雁峰. 电力系统自动化. 2018(23)
[4]张北500 kV直流电网关键技术与设备研究[J]. 汤广福,王高勇,贺之渊,庞辉,周啸,单云海,李强. 高电压技术. 2018(07)
[5]考虑故障限流器动作的直流电网限流电抗器优化配置[J]. 朱思丞,赵成勇,李承昱,许建中. 电力系统自动化. 2018(15)
[6]含直流断路器的架空柔性直流电网直流故障保护方案研究[J]. 张峻榤,向往,饶宏,许树楷,黄润鸿,林卫星,文劲宇. 中国电机工程学报. 2018(16)
[7]500kV整流型混合式高压直流断路器[J]. 石巍,曹冬明,杨兵,吕玮,王文杰,刘彬. 电力系统自动化. 2018(07)
[8]基于直流电抗器电压的多端柔性直流电网边界保护方案[J]. 周家培,赵成勇,李承昱,许建中,安婷. 电力系统自动化. 2017(19)
[9]中欧高压直流电网技术论坛综述[J]. 安婷,Bjarne Andersen,Norman MacLeod,王伟男. 电网技术. 2017(08)
[10]基于电压源换流器的柔性配电系统故障限流方案[J]. 许阔,王甜婧,朱永强,夏瑞华. 电力系统自动化. 2017(12)
本文编号：3407283
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－２ＭＭＣ换流站的等效电路推导过程（ａ）ＭＭＣ拓扑结构（ｂ）三相等效形式（ｃ）ＭＭＣ的等??效图??２．２．３限流电路ｉ￡Ａ过程分析??
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?山东大学博士学位论文???而换相电容两端电压为＆，规定＆的参考方向为下正上负，如图２－４所示。根据??基尔霍夫电压定律可得式（２．１），进而可得／ｃ的表达式如式（２．２）所示，其中是??换相电容Ｃ的初始电压。电容Ｃ的放电电流必须大于故障电流，只有这样才能??保证流经晶闸管Ｔ４的电流下降为０，进而，Ｔ４才能关断。??（２）限流电阻的投入??丁４被关断后，故障电流开始流经换相电容，并给换相电容充电。当Ｍｅ的极??性由正变负时，Ｔ！开始承受正向电压。鉴于Ｔ！己被施加触发信号，当开始承受??正向电压后Ｔ！会立即导通。此后，故障电流将要同时流过支路Ｉ和换相电容支??路，正如图２－５（ａ）中红色虚线所示。当换相电容充电完成后，＾降为０，至此，??故障电流完全由支路Ｉ流过，如图２－５（ｂ）所示。最终，见和办都被投入故障回路??起到限制故障电流的作用。??ｊ￣￣ｆ??￣￣ｒ??ｆ?「?＿「??，?丁４?ｆ?—，／??￡！?Ｉ?Ｌｉ?＾?！??Ｊｃ＼?！．十?Ｉ?１／??——丨?＊?＾—．？—?今？」’Ｉ??士?Ｍ从￣￣丨?—丨??（ａ）??｜?｜?ｉ＾｜｜（??士?丨—■?＿ｌ．￣￣￣Ｈ：??（ｂ）??图２－５?Ｔ４被关断后的放电电路（ａ）电容充电（ｂ）电容充电完成??为了分析故障限流器各支路中的电流，以下将要对图２－５进行化简。图２－５（ａ）??的等效电路如图２－６（ａ）所示。由于换流器的等效电容Ｃｓ的值远远大于换相电容Ｃ??的值，为了简化计算过程，Ｃｓ被等效为电压值为＿的电压源，＿为〇的初始??值。简化后的电路如图２－６（ｂ）所示，图中ｉ？为和之和，／〇为Ｔ４的关断时刻。??图
【参考文献】：
期刊论文
[1]环状柔直配网线路的单端量保护原理[J]. 戴志辉,黄敏,苏怀波,焦彦军. 中国电机工程学报. 2018(23)
[2]一种新型电容换相混合式直流限流器[J]. 赵西贝,许建中,苑津莎,赵成勇. 中国电机工程学报. 2018(23)
[3]多端直流电网限流电抗器的优化设计方案[J]. 李岩,龚雁峰. 电力系统自动化. 2018(23)
[4]张北500 kV直流电网关键技术与设备研究[J]. 汤广福,王高勇,贺之渊,庞辉,周啸,单云海,李强. 高电压技术. 2018(07)
[5]考虑故障限流器动作的直流电网限流电抗器优化配置[J]. 朱思丞,赵成勇,李承昱,许建中. 电力系统自动化. 2018(15)
[6]含直流断路器的架空柔性直流电网直流故障保护方案研究[J]. 张峻榤,向往,饶宏,许树楷,黄润鸿,林卫星,文劲宇. 中国电机工程学报. 2018(16)
[7]500kV整流型混合式高压直流断路器[J]. 石巍,曹冬明,杨兵,吕玮,王文杰,刘彬. 电力系统自动化. 2018(07)
[8]基于直流电抗器电压的多端柔性直流电网边界保护方案[J]. 周家培,赵成勇,李承昱,许建中,安婷. 电力系统自动化. 2017(19)
[9]中欧高压直流电网技术论坛综述[J]. 安婷,Bjarne Andersen,Norman MacLeod,王伟男. 电网技术. 2017(08)
[10]基于电压源换流器的柔性配电系统故障限流方案[J]. 许阔,王甜婧,朱永强,夏瑞华. 电力系统自动化. 2017(12)
本文编号：3407283
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