基于成本分析的柔性直流配电网综合规划方案研究

随着直流分布式发电的高渗透率以及敏感直流电子负载的不断增长,柔性直流配电网络的应用越来越广泛,为比较柔性直流系统与传统交流配电系统,提出基于成本分析的柔性直流配电网规划方案。该方案可确定最优的交直流变电站位置和规模、交直流馈线的布线路线以及中低压侧交直流馈线的长度和容量,其目标函数由投资成本和运营成本组成。提出的柔性直流配网规划方案是在没有预先分配配电系统的地区实施的,并与传统交直流规划方案进行了比较。最后算例结果表明,与常用的交流配电系统相比,采用柔性直流配电方案可降低敏感负载下的总成本,并能提高分布式电源的渗透率。     

交直流混合电网10kV直流侧两极短路过电压仿真分析

随着分布式能源、直流储能设备的不断发展以及直流负荷的广泛应用,交直流配电网成了国内外研究、应用的热点课题和发展方向。本文分析了一种交直流混合交直流混合电网系统故障特性分析以及两端柔性直流配电系统模型建立建立。在Matlab/Simulink环境中,对10kV直流系统两极短路故障过电压进行仿真了分析,为提出相应的过电压抑制措施提供借鉴。     

特高压直流功率回降故障案例仿真

随着特高压直流工程的大规模建设,交直流系统之间的关联性将进一步增强,交直流故障间的相互影响也将日益复杂。以±800 kV复奉直流系统为例,对直流跨区联网系统功率回降事件进行了仿真模拟,在与实际事件对比分析基础上讨论了安控装置动作的影响,并从规划建设、技术应用、运行控制等方面探索了降低直流输电系统故障对交流系统影响的建议和措施。     

计及柔性直流装置的交直流配电网保护控制研究

交直流混合配电网可更好地接纳分布式电源和直流负荷,缓解城市电网站点走廊有限与负荷密度高的矛盾,已成为现代城市配电网的一个重要发展趋势。接入柔性环网控制装置后,配网由单端电源供电网络变为多端电源供电网络,其可靠性面临新的挑战。通过对交直流混合配电系统的故障特点进行总结,分析接入柔性直流控制装置后柔直侧及系统侧的保护影响,提出基于时序配合的智能装置协同控制架构。利用柔性电力电子器件的快速响应特性,设计柔性直流控制装置与交流保护控制装置配合的保护控制策略。在GOOSE有向节点及快速通信机制的作用下,运用保护控制协同策略进行故障定位及隔离,有效地增强了含柔性互联装置的交直流混合配电网可靠性,具有工程实用价值。     

柔性交直流混联电网系统级可靠性评估

直流孤岛方式下,直流送端与交流电网之间没有直接的电气联系,减小了对交流系统的影响,提高了远距离输电的稳定性。与此同时,交直流混联电网可以更大范围均衡潮流,提高可再生能源的接入范围,是未来电网的一个重要发展趋势。然而,目前针对实际电网在交直流混联、直流孤岛方式下的可靠性评估的研究较少,2种方式对交流主网的可靠性影响未知。因此,该文基于多端柔性直流互联装置可靠性模型建立了交直流混联、直流孤岛2种方式下的可靠性评估模型。在此基础上,结合张北地区新能源接入案例,通过定性、定量分析了交直流混联及直流孤岛方式下,张北柔性直流系统接入对北京电网的可靠性影响。算例结果表明,张北柔性直流系统通过交直流混联或直流孤岛方式接入不会影响北京电网的可靠性。     

基于RT-LAB的柔性直流配电网建模与仿真分析

基于实时数字仿真系统RT-LAB建立典型"手拉手"拓扑,含分布式能源光伏、锂电池以及交直流负载的直流配电网实时仿真数学模型。利用该模型对柔性直流配电系统的启停控制、指令控制等运行方式进行暂态响应特性仿真分析。RT-LAB实时仿真技术显著增强柔性直流配电网系统仿真的时效性和实用性。配网启动逻辑设计及软开关技术、逐级功率提升法的应用,有效减小了直流配电系统启动电流冲击及接入操作过电压。系统建模满足直流配电系统运行要求,对其启动控制及运行工况的仿真分析,为柔性直流配电工程建设进一步研究提供参考。     

三峡近区电网交直流系统故障案例分析

交直流系统间故障相互影响已越来越常见,交流系统故障引发直流系统出现换相失败是其中非常普遍的一种,某些情况下可能会给电网带来电压波动或者功率波动,严重工况时可能引发直流闭锁等严重故障.结合2011年夏季用电高峰期间三峡近区交直流系统出现的一次故障事件,在详细介绍事件发展经过的基础上,对受端电网交流故障引发直流系统换相失败和三峡近区交流系统功率波动进行了仿真再现,对比分析直流换相失败激发送端电网功率振荡过程.最后从系统规划建设、新技术应用、运行控制、交直流系统二次设备配置等4个方面给出了交直流系统故障相互影响研究的相关建议与措施.     

超导电缆的应用系统——柔性超导直流配电环网综述

进入2010年代后,高温超导电缆技术呈现出从单机设备到应用系统的发展新趋势。最具代表性的应用系统一方面是以"柔性超导直流"实现交流电网之间的互联,大幅度提高交流电网之间的潮流容量;另一方面则是将超导交流电缆应用于城市配电网,在不增加变电站及地下电缆沟道的场地空间前提下实现"扩容"。"柔性超导直流配电环网"则是利用"柔性超导直流"将城市临近两座变电站连接起来形成闭环运行模式,以提高城市配电网的安全可靠性及供电质量和效率。本文对高温超导电缆应用系统的发展进行综述,对"柔性超导直流配电环网"的技术方案进行简要分析。     

基于柔性直流配电系统的10 kV交直流备自投技术

柔性直流配电系统的接入使变电站10 kV侧电源结构发生变化,传统10 kV分段备自投装置不再适用。对此,通过分析柔性直流配电系统对变电站10 kV备自投逻辑的影响,设计了10 kV柔性直流备自投装置功能、通信架构及动作判据,并在此基础上提出3种10 kV交直流备自投控制策略,形成动作策略流程图。最后,基于珠海三端柔性直流配电网示范工程,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提策略的有效性,并归纳总结各项策略的技术特点及适用范围。与传统10 kV分段备自投技术相比,所提方案可有效提高变电站供区重要负荷的供电可靠性。     

柔性直流配电系统换流器交流侧接地故障的分析

柔性直流配电网中的换流器若经联结变压器接入交流电网,联结变与换流阀之间发生绝缘损坏会产生换流器交流侧接地故障。接地故障对系统运行的影响及其保护方案值得研究。首先分析了柔性直流配电网中各部分的共模等效模型。考虑联结变不同的接地方式,建立了一个典型的五端柔性直流配电系统共模等效电路。推导了各端基频共模电流、电压的计算公式。其次考虑系统可能存在的各种谐振,提出了一种基于换流器直流侧基频共模电流、电压以及功率方向的多端柔性直流配电系统交流侧接地故障的保护方案。最后在PSCAD仿真平台上进行了验证。     

基于MMC的环状直流配网在不同接地方式下的故障特性分析

At present, the problem of abandoning wind and PV power in “Three North” region of China is particularly significant, and how to alleviate this problem has become the focus of universal attention. Calculation of renewable energy accommodation capacity is the basis to solve the problem of abandoning wind and PV power. Main problems of Chinese renewable energy accommodation is analyzed from power supply, power grid and load side aspects, and it focuses on the effect of inter-provincial tie-line to renewable energy accommodation capacity. At present, the interprovincial tie-line utilization level is limited, which affected renewable energy accommodation to a certain extent. Based on the sequential production simulation model, a new kind of renewable energy accommodation capacity model is put forward considering the utilization level of inter-provincial tie-line. According to different system stability constraints and different electricity constraints of inter-provincial tie-line, 4 schemes are designed for comparative analysis, and the evaluation model is used to calculate renewable energy accommodation capacity of “Three North” region of China in 2020. Example analysis results verify validity of the model that releasing curve constraints, electricity constraints and stability constraints in turn can significantly enhance renewable energy accommodation capacity through effective use of inter-provincial tie-line transmission capacity. Research work in this paper can provide strong support for the planning and scheduling control of power grid.     

基于CDSM-MMC的光伏直流接入系统故障分析

作为模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter,MMC)的一种,钳位双子模块(ClampDouble Sub-module,CDSM)型MMC具有直流故障自清除能力。但基于CDSM-MMC的光伏直流接入系统,在直流故障特性等方面与其他类型MMC构成的直流系统存在较大差异。为此,首先分析了联接变压器不同接地方式下的电容放电回路,阐述了直流故障对交流侧的影响。其次,在CDSM故障闭锁情况下,划分了MMC换流器端单极接地和极间短路时的故障阶段,建立各阶段的等值模型并求解。阐述了DC/DC换流器及光伏电源对极间短路故障回路的影响,并对DC/DC换流器侧的暂态过程进行了分析。最后,在PSCAD/EMTDC中建立基于CDSM-MMC的光伏直流接入系统模型,验证了分析结果的正确性。     

基于Matlab的交直流混合输电系统的仿真研究

利用S imPowerSystem s工具箱建立了一个两交一直的交直流混合输电系统模型,并对交流故障、直流故障下的系统稳定性和动态响应进行了分析,并给出了仿真结果。通过与交流输电系统仿真结果进行了比较,可以看出,由于直流输电系统的调节速度快和短时过载能力强的特点,所以交直流输电系统具有更好的稳定性能和响应速度。     

直流配电网中的线路保护方案研究

故障区段的可靠识别是直流配电网线路保护的难点之一,由此产生相邻线路保护的配合问题,并需防止交流故障后直流保护误动。基于平波电抗器和滤波电抗构成的物理边界的故障区域识别方法,不适用于采用模块化多电平换流器(Modular multilevel converter, MMC)的直流电网。为此,在分析直流线路短路的电气特征后,综合考虑保护配合问题,划分了直流线路保护区域,设计了包含主保护、后备保护在内的直流线路保护方案。为满足选择性要求,直流线路保护采用两端电流方向判断故障位置。最后,搭建光伏直流汇集接入系统及多端直流配电网的仿真模型,验证了该直流线路保护方案的可靠性、选择性和速动性。     

基于电压源换流器的直流配电限流方案研究

为了限制直流配电网中电压源换流器(Voltage Source Converters,VSC)直流侧发生两极短路故障时的直流侧故障电流,研究了其故障发生时的暂态过程,并对交流侧连接双向晶闸管(AC side connecting Double Thyristors,ACDTS)的保护方案进行分析。针对ACDTS直流侧电流过大问题,提出了利用单向晶闸管以及并联电阻电感的方式对其改进。利用PSCAD/EMTDC对改进ACDTS方案进行直流侧故障仿真,并与传统的直流侧线路故障以及ACDTS保护方案下的直流侧故障相互对比。仿真结果表明,利用改进ACDTS保护方案可以有效地限制直流侧故障电流。     

交直流微电网AC/DC双向功率变换器控制策略

为了实现交直流混合微电网的可靠并网,基于微电网中AC/DC双向功率变换器下垂控制策略和预同步工作原理,提出一种适用于混合微电网中连接交直流子网的AC/DC双向功率变换器的控制策略。孤岛/并网模式时采用双向下垂控制实现双向功率流动。在由孤岛模式转为并网模式时,利用消除dq轴电压偏差实现幅值与相位同步,无需通过锁相环获取相位信息,实现平滑并网。同时,针对微电网中由于不平衡负载导致的三相不平衡工况,采用正负序分别控制的方法实现了非理想工况下微电网的同步互联。仿真结果验证了该方案的可行性。     

适用于柔性直流互联交流系统的无电压方向元件判据

背靠背柔性环网控制装置的应用使配电网由单端电源供电的辐射状网络变为多端电源供电网络,三段式电流保护无法判断故障方向。为了既保证配电网保护动作可靠性又保留三段式电流保护,需要为保护安装方向元件。文中通过研究背靠背柔性环网控制装置接入的交流配电网发生不同位置相间故障时序电流间的相位规律,提出了基于流过保护的负序电流和同一母线上无源支路正序电流间相位关系的故障方向判别元件,并给出了正反方向故障时方向元件的动作区间。该方向元件适用于由传统电源、采用负序电流抑制的柔性环网控制装置或分布式电源构成的且母线含无源支路的多端供电网络。该元件受过渡电阻影响小,无需安装电压互感器,在三相对称故障时仍可保证保护的正确动作,不存在传统功率方向元件出口三相故障时的死区问题。经PSCAD仿真验证了该方向元件在系统不同位置发生各种相间故障时的正确性和有效性。     

基于直流线路的低压配电网随机负荷转供方法

随着电动汽车的使用,配电网负荷随机性增加且负荷量增加,当前配电网结构可能无法与负荷的发展相适应。而分布式电源的接入使得部分用电需求较小的配电台区出现了电量剩余。对于地理位置上临近的配电台区,可通过互联线路减轻部分重载台区的负荷,降低随机负荷波动对单个台区的影响。交流互联线路往往存在负荷转功率低的缺陷,且易造成电磁环网,带来网络结构复杂、运行困难等问题。为此,文中提出一种利用直流互联线路实现低压配电台区负荷平衡的方法,采用功率解耦控制方法将负荷在台区之间按照配电变压器容量进行平衡,以降低部分台区的负荷率,同时实现分布式电源功率在低压配电台区的就地消纳。     

非隔离型模块化多电平DC/DC变换器的最小化桥臂环流控制

用于中高压直流电压转换和直流电网互联的高压大功率直流变压器一般采用中间交流变压器,存在损耗高和体积大等不足。对一种非隔离型的模块化多电平DC/DC变换器进行了研究,与普通双有源桥式DC/DC变换器相比,避免了交流变压器的存在。首先分析了此变换器的工作原理,建立了变换器的等效数学模型。考虑子模块电容电压存在特殊的不平衡,变换器需要引入交流循环电流,提出了一种保证桥臂功率均衡的最小化桥臂环流的控制策略,减小了桥臂电流的交流分量,降低了变换器的损耗。在Matlab/Simulink中仿真验证了变换器的性能和最小环流控制策略的有效性。最后搭建实验平台进行了实验验证。     

含分布式电源的小电阻接地方式配电网单相接地故障分析

不同接地方式分布式电源(DG)并网将影响系统单相接地故障电流特征,对于小电阻接地方式配电网,DG接地方式选择较为灵活,对接地故障电流的影响尤为复杂。针对小电阻接地方式配电网,建立了旋转型DG并网后的接地故障分析模型,分析了并网DG采用不同接地方式时接地故障点电流、线路三相故障电流与线路正序、负序、零序电流的特征。结果表明,不接地方式DG对接地故障电流基本无影响;但DG采用直接接地、小电阻接地方式时,各故障电流将明显增大或减小,甚至从无到数百安培,将会影响系统原有接地保护与三相保护性能。研究成果可为含DG小电阻接地方式配电网的保护配置与DG接地方式选择提供理论依据。