光伏电站直流汇集接入系统的建模分析

与传统的光伏交流接入系统相比,光伏直流汇集接入系统具有控制方式简单、系统损耗较小、光伏利用率高的特点。以某市一光伏直流汇集接入系统为例,给出光伏直流汇集接入系统的拓扑结构;构建光伏电池、多模块Boost全桥隔离变流器(BFBIC)及箝位双子模块型模块化多电平变流器(CDSM-MMC)的PSCAD模型。提出光伏变流站的2种控制策略,通过仿真对比分析2种控制策略的抗光照干扰能力及光伏发电电能输送能力,并给出控制策略的使用建议。     

交直流混联系统单极接地故障对变压器直流偏磁及电流差动保护的影响分析

交直流混联系统发生单极接地故障时,会导致模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)交流出口电压出现直流偏置,若联接变压器采用Dyn11经电阻接地方式,当变压器接地电阻较小时,直流单极故障后产生的直流电流会流入变压器,导致变压器直流偏磁,出现励磁涌流并可能引起其差动保护误动。该文首先针对交直流混合配电网中YNd11型联接变压器及经不同电阻接地的Dyn11型联接变压器,分析了直流单极故障对其直流偏磁的影响,总结了影响因素。其次,以光伏直流接入系统为例,在PSCAD/EMTDC中建立混联系统模型,并在换流器出口设置单极接地故障,对理论分析的正确性进行了验证。最后,提出变压器出现直流偏磁时的应对措施,并针对单极接地故障与单相接地故障引起的保护误动作进行了分析,给出了识别策略。     

钳位双子模块型模块化多电平换流器交流侧故障对直流侧的影响分析

具有故障闭锁功能的钳位双子模块型模块化多电平换流器(clamp double submodule-modular multilevel converter,CDSM-MMC)适用于大容量输电工程,为防止交流侧故障后可能引起的直流保护误动,需分析交流侧故障对直流侧的影响。首先,分析交流侧发生短路故障后,CDSM-MMC子模块电容的充放电情况,以及桥臂电流回路。然后,根据基尔霍夫定律与叠加原理,分析交流侧故障后,直流侧电压及电流特征,并在PSCAD中进行仿真验证。交流故障后,直流侧电流随桥臂电容电压变化;两相短路后,直流电压基本不变;单相接地短路与两相接地短路后,直流电压包含交流分量,其频率与幅值受到交流中性点接地方式影响。最后针对CDSM-MMC直流侧保护,给出部分参考建议。     

考虑交直流侧协调的模块化多电平换流站直流线路保护方案

在换流站保护中,交直流保护之间往往缺乏配合,且存在直流保护的速动性难以满足要求、故障区域难以确定等难点。为此,根据模块化多电平换流器(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辨识方法,可有效区分交、直流故障,确定故障区域。在此基础上,提出了交、直流侧协调配合的换流站直流保护方案。最后,结合光伏直流汇集接入系统的PSCAD/EMTDC模型,验证了交直流故障辨识方法的可行性以及交、直流侧协调配合的直流保护方案的可靠性。结果表明,所提方法能有效识别交、直流故障,且受过渡电阻的影响较小。     

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。     

基于电流相关性的直流线路单极故障保护方案

目前,柔性直流配电网得到快速发展,但其直流线路保护方案还不成熟,特别是基于模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)的直流配电系统,单极接地故障时故障电流不明显,给故障识别增加了难度。针对这一问题,考虑直流线路的分布电容效应,提出一种采用Pearson相关系数计算正负极电流相关性的单极接地故障识别方法。区内故障时,线路每端的正极电流与负极电流均呈强正相关特性,而区外故障时,靠近故障端的线路正负极电流正线性相关性较差。以直流电压变化率作为故障识别启动判据,给出具体的单极接地故障保护方案。在PSCAD/EM TDC平台中搭建了光伏直流接入系统仿真模型并进行了验证,结果表明:该方案可快速、可靠地识别区内外故障,并具有一定耐受过渡电阻的能力。     

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

基于MMC的环状直流配电网电能质量和供电可靠性高、易于分布式电源接入,但其故障类型多、故障特性复杂且与接地方式密切相关,因此完善的故障特性分析对于主电路参数设计、保护配置等具有重要意义。首先,建立了基于MMC的环状直流配网模型,对其关键设备的主回路和控制方法做了介绍。其次,在三种接地方式下,针对中压直流系统单极接地故障和换流器交流侧单相接地故障,研究了故障回路及故障特性,并对三种接地方式的优缺点进行了分析。最后,在PSCAD/EMTDC中进行了建模仿真分析,验证了理论分析的正确性。仿真结果表明接地方式对故障特性具有较大影响,相关分析也为直流配网故障检测提供了参考。