环形直流微电网故障分析与保护

直流微电网故障的快速检测与切除是提高其运行可靠性的关键。电流差动保护可快速有选择地切除故障,但受短路阻抗影响较大,在高阻抗短路时可能拒动。针对环形直流微电网,文中提出基于母线功率变化率的差动保护,由母线两侧功率变化率作为差动量,在区内故障时,母线功率变化率差动值大于动作值,保护动作切除故障线路。功率变化率差动值与短路电流平方及短路阻抗成正比,相比电流量保护,具有更快的故障识别速度和更高的保护灵敏度。仿真结果验证了所提保护方案具有更好的速动性、灵敏性,提高了环形直流微电网的可靠性和稳定性。     

环形直流微网短路故障分析及保护方法

以环形风电直流微网为研究对象,深入分析直流母线发生双极短路故障时电压源变流器(VSC)的故障特性,并据此提出以电流差动保护为主保护、欠电压保护为后备保护的环形直流微网故障定位与保护方案。该方案通过检测直流线路的输入、输出电流及其差动电流来定位和隔离故障线路,并配备欠电压后备保护以确保故障下直流微网系统的安全运行。基于MATLAB/Simulink对环形直流微网进行仿真研究以验证所提保护策略的可行性。仿真结果表明,在线路发生双极短路故障时,保护系统能够根据线路差动电流值做出快速响应,从而实现了直流微网系统短路故障的定位和隔离。     

园区直流微电网的故障分析及保护配置方案研究

首先,基于园区直流微电网的构成和特点,分析了不同接地方式的故障特性及其对故障检测装置的要求,并推导了故障电压、电流响应曲线。其次,根据电力电子变压器拓扑结构,证明欠阻尼条件下电流不存在振荡问题。再次,对采取保护配置方案前后的短路电流进行对比,同时考虑故障时设备安全及保护配合等因素,给出了保护配置方案的约束条件。最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建园区直流微电网模型,对所提方案进行了仿真验证。结果表明：采取保护配置方案后短路电流明显下降,电流持续时间变长,根据保护装置参考条件所得的参数值满足故障电流检测与保护判断所需时间。     

环形直流配电网保护方法研究

本文以直流环形配电网为研究对象,深入分析了当直流线路发生接地故障时直流侧电压的故障特性,并据此提出了基于局部测量的直流配电网故障检测的保护方案。该方案以过电流保护和电流变化率保护为启动判据,并利用二次时变函数来预测故障时的线路侧电压,以故障时刻线路侧的预测电压和实测电压的差值作为主保护动作依据,配备欠压保护为后备保护以确保在故障情况下环形直流配电网能够安全稳定运行。本文增加了补充判据,进一步区分区内故障和区外故障,防止保护误动作。基于实时数字仿真器RTDS(real time digital simulator)对环形直流配电网保护方案进行仿真研究,验证了所提方案的可行性与有效性。     

直流微电网方向纵联保护方法研究

目前,直流微电网的保护技术依然面临挑战,保护方法和设备仍落后于交流系统,不能满足快速、准确隔离故障的要求。文中以环状直流微电网作为研究对象,分析了电流故障分量方向特征,并阐述了方向纵联保护原理。为了响应直流微电网故障特点,满足快速保护的要求,以智能电子设备为基础,设计了保护方案。该方案具有明确的保护区域,能够快速识别和隔离故障,不受故障类型和位置影响,且具有较好的抗过渡电阻性能。利用PSCAD/EMTDC建立了直流微电网模型,仿真结果验证了文中所提保护方案的有效性。     

直流滤波器保护配置及典型故障分析

直流滤波器作为换流站中的重要设备,是抑制高压直流输电系统直流侧谐波最有效的手段。直流滤波器运行工况较为复杂,导致的直流闭锁事故较多,因此为其配置完善、可靠的保护对整个直流输电系统极为重要。介绍胶东换流站直流滤波器保护配置和原理,针对直流滤波器差动保护、不平衡保护及过负荷保护进行重点分析。结合系统内发生的直流滤波器保护动作事件,对故障类型及处理过程进行介绍,为今后直流工程直流滤波器的设计配置与故障处理提供参考。     

基于潮流计算的环形直流微电网动态负荷精确分配控制方法

针对跨度比较大的采用环形网络结构的直流微电网,首先推导了采用下垂控制时环形直流微电网的潮流计算方法;基于此,对比分析了以下垂系数比和参考电压差值为控制量的动态负荷分配控制方法;进一步地,提出了综合实现动态负荷分配精确控制和负荷端电压跌落补偿的改进下垂控制方法;最后,搭建了四端环形直流微电网的半实物实时仿真实验平台,实验结果验证了所提控制方法的有效性。     

放射直流微电网短路故障保护策略

考虑直流微电网故障电流突增、电压突降特性,提出基于支路两端导纳差值导数的保护方法.通过检测支路两端的电流和电压,计算支路两端导纳的差值并求导,以支路导纳差值的导数作为故障判据,该判据充分利用了故障线路电压和电流参量,提高了保护灵敏度,且导纳差值的导数在故障发生初始阶段最大,可快速与动作阈值比较,判断故障发生与否,减少了...     

直流微电网故障保护技术研究综述

直流微电网故障保护是交直流混合微电网发展的一大挑战,因此,围绕目前直流微电网故障保护中故障特性分析、故障检测与定位方法、故障隔离方案这3个关键技术的最新进展进行了综述和分析。首先,总结了直流微电网常用的拓扑结构、接线形式以及端口换流器类型。其次,分别分析了基于两电平和模块化多电平换流器的直流微电网特性,归纳了故障直流微电网直流线路和换流器的暂态建模方法。然后,分别整理了故障检测与故障定位中的常用方法,从时域和频域两个方面总结了故障检测方法,并从无源和有源两个方面总结了故障定位方法。接着,分析了交流断路器、直流断路器+直流限流器、具有自清除能力的模块化多电平换流器和多功能一体化拓扑结构共4种故障隔离方案。最后,总结了直流微电网故障保护关键技术的研究进展,并给出了直流微电网故障保护下一步研究的几点建议。     

直流换流站控制保护系统故障分析

对龙泉、江陵换流站的直流控制保护系统自投运以来的故障进行了分析,介绍了提高直流控制保护系统可靠性的措施,通过采取措施将故障率降到最低.     

直流微电网稳定性分析及阻尼控制方法研究

该文以下垂控制直流微电网为研究对象,首先推导直流系统的小信号模型,通过特征值分析,研究负荷功率及类型、变流器下垂系数等参数变化对系统稳定性的影响,发现当变流器采用详细建模时,系统中由线路的等效电抗与变流器的稳压电容构成的低阻尼LC环节会与电压源型变流器的输出阻抗相互影响,导致直流微电网发生高频振荡失稳现象,给稳定运行带来不利影响。文中利用阻抗匹配准则,提出基于低通滤波的有源阻尼方法,通过改变变流器的等效输出阻抗,使主导特征根向s域平面左侧移动。仿真与实验结果表明,系统参数变化对稳定性的影响与理论分析一致;该有源阻尼方法能有效增大系统阻尼,改善系统的稳定性。     

微电网保护方法的研究

本文提出了一种用于电力电子接口的微电网系统故障保护方法,该方法能够快速可靠地检测微电网内不同类型的故障。微电网保护单元利用基于差动和对称电流分量的探测方法可以检测到微电网不同类型故障电流,控制相应的断路器动作,隔离故障区域,以保护微电网。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

直流系统接地故障分析及新的查找方法

变电站直流系统是十分重要的系统,它不仅为电力设备的控制回路、信号回路、继电保护自动装置及事故照明等提供可靠稳定的不间断电源,还为断路器的分、合闸提供操作电源。正常情况下,直流电源的正、负母线对地是绝缘的,当回路发生一点接地时,在一般情况下并不影响直流系统的运行,但当回路发生两点或多点接地时,     

直流系统环网故障分析及查找方法讨论

直流系统在电厂与变电站中主要供给保护回路、控制回路、事故照明回路和通信设备等重要负载;在重要的变电站和电厂均采用2套独立的直流系统对全站(厂)直流系统设备进行供电。2套独立的直流系统在工作失误或者绝缘故障时发生电气连接导致环网,环网对独立运行的直流系统内设备存在危害性,当发生直流系统环网故障时需及时进行排查。排查环网故障需要一种安全有效的方法,通过分析环网故障,提出合理的查找环网故障方法。     

直流微电网母线电压波动分类及抑制方法综述

维持直流母线电压稳定是保证直流微电网稳定运行的核心,亟待展开深入研究。该文首先将直流微电网内母线电压波动(DC bus voltage fluctuations,DC BVF)按时间尺度、频率特性和产生机理分为扰动型波动和振荡型波动两种;然后,对扰动型DC BVF和振荡型DC BVF现有的抑制方法以及基于分层控制体系的能量管理系统进行了综述研究,重点就双向AC/DC变换器负载电流和功率前馈控制方法的DC BVF抑制方法、电网不平衡及谐波情况下的AC/DC变换器直流侧功率谐波抑制方法、基于母线电压调节器(voltage bus conditioner,VBC)的DC BVF抑制方法以及直流微电网多源协调和能量管理控制方法及其存在的问题进行了评述;最后,结合文中的DC BVF分类方法,分别对扰动型波动和振荡型波动抑制方法的前景进行了展望。     

兴仁换流站直流保护光耦继电器故障分析

正随着我国经济的持续、高速发展,电力需求越来越大,长距离大容量直流输电项目越来越多,超高压、特高压直流输电系统的可靠性问题愈显重要。直流保护作为直流输电系统的第一道安全防线,它的安全可靠运行决定了直流系统的安全稳定运行[1-2]。1现场情况兴仁换流站为系统级从控站,双极大地回线方式运行,极1极控系统1主运,系统2备用。工作站发极1极控系统外部保护跳闸信号,导致兴安直流极1转为备用状态,双极功率由2 800 MW降低至1 800 MW。     

使用故障分类新方法的直流微电网保护方案

直流微电网发生短路故障时,各故障点的短路电流特征非常接近,目前的保护算法几乎无法识别。为此通过分析一个多母线直流微电网的故障电流,提出了一种安装感性阻抗、并与瞬时故障电流和电流导数相结合的故障分类新方法。安装在直流微电网各条线路中的感性阻抗在故障瞬变状态下会使故障电流及其导数发生很大变化,从而使保护单元能够将故障区分为母线故障、连接支线故障、相邻母线(或支线)故障3种类型。仿真实验证明,基于故障分类新方法的保护能够将直流微电网中的短路故障精确分类,准确隔离故障区域并快速恢复系统,是适用于多母线和直流微电网短路故障的有效保护方案。     

C-MMC型电力电子变压器直流故障分析与保护方法研究

对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)型电力电子变压器的拓扑结构及实现原理进行介绍。分析了在采用半桥子模块的MMC中发生中压直流母线双极短路故障后的电流流通路径,以及其不能实现直流故障闭锁的原因。为解决上述问题,选取箝位双子模块代替半桥模块,并分析了其故障电流流通路径和故障闭锁原理。但由于箝位双子模块在直流故障闭锁后可能出现子模块过电压问题,为此,提出了电力电子变压器隔离级延时闭锁的策略,并分析了MMC闭锁后在该策略下隔离级闭锁前的故障电流流通路径。最后,通过PSCAD仿真平台对箝位双子模块的闭锁功能和隔离级延时闭锁策略进行了仿真验证。     

低压双极性直流微网故障分析及保护方案

低压直流微网凭借其较大的优势,获得了越来越多的关注。但是,目前低压直流微网的保护技术仍不能满足其快速、准确切除故障的需求。鉴于此,首先对低压双极性直流微网中的各类故障进行分析,在此基础上通过对比暂态故障电流变化率的绝对值以区分不同类型、不同位置的故障。针对低压双极性直流微网中的馈线故障提出了基于暂态故障电流变化率绝对值的反时限保护方案,通过理论分析:该保护方案在并网和孤岛2种运行方式下均可以快速、准确地切除馈线上各种故障,有利于提高低压双极性直流微网供电的持续性与可靠性。PSCAD/EMTDC仿真实验验证了该保护方案的有效性。     

直流微电网运行控制策略

以光伏发电、储能装置、网侧变换器、直流负荷构成的直流微电网为研究对象,考虑孤岛和并网2种运行方式,设计系统4种工作模式,研究该微电网的运行控制策略。提出锂电池自适应调节下垂系数的控制策略,优化不同条件下电池的输出功率,提高电池和系统运行效率;光伏变换器采用变步长电导增量法进行最大功率跟踪;网侧变换器采用基于前馈解耦的电压电流环控制。该系统整合光伏发电和储能控制技术,能够在2种运行方式和4种工作模式间平滑切换,可以维持直流母线电压恒定,实现能量最优利用和系统稳定工作。实验结果验证了上述控制策略的可行性。