直流电网中直流断路器失灵保护方案研究

针对基于模块化多电平换流器的柔性直流电网直流侧故障难以快速清除的问题,对基于MMC的柔性直流输电技术的基本原理和3种主流的直流侧故障隔离技术进行了研究。分析比较了3种高压直流断路器技术路线,选择混合式高压直流断路器作为清除柔性直流电网直流侧短路故障的方案,介绍了一种混合式高压直流断路器的基本结构和直流故障处理过程。参考交流电网断路器失灵保护策略,提出基于柔性直流电网的输电线路和母线上直流断路器失灵保护方案,并在PSCAD/EMTDC上搭建模型进行仿真验证。研究结果表明:所提出的断路器失灵保护方案在线路和母线上断路器未成功动作时使相邻断路器跳闸,实现故障的彻底隔离,并清除短路故障电流。     

基于MMC直流电网直流侧双极故障时线路故障电流计算方法

为了精确定量分析基于MMC的直流电网直流侧双极故障时线路故障电流暂态特性,对系统直流侧故障机理进行研究分析,给出了系统在短路故障状态下的等值电路模型,并对线路故障电流进行求解。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建三端柔性直流电网进行仿真验证。实验结果表明,提出的线路故障电流分析计算方法是可行的,并且具有较高的精确度,为直流电网的应用和关键器件的研究提供重要理论支撑和工程指导。     

220 kV变电站240 MVA主变压器阻抗选择的探讨

首先介绍限制220 kV变电站低压侧10 kV短路电流的方法及其优缺点,变电站各电压等级电气设备的短路电流水平以及高阻抗变压器的现状,随后阐述了基于全寿命周期成本理念的变电站LCC计算主要方法,最后通过变电站LCC计算对变电站全寿命周期成本进行分析和研究,得出高阻抗的变压器全寿命周期成本最低。对今后变电站主变压器阻抗选择具有良好的借鉴意义。     

高压直流输电系统的建模与仿真

介绍了高压直流输电系统（HVDC）的基本原理,整流侧采用定电流控制方式,建立了基于MATLAB的高压直流输电系统仿真模型。通过对交流系统以及直流线路短路故障的仿真分析,验证了所建立仿真模型的合理性。仿真结果表明,该方法能较准确地观测暂态过程中高压直流输电系统的动态性能。     

一种改善地铁辅助变流器交流电压谐波的方法

三相不控整流电路在电力系统中广泛应用,按直流侧滤波电中的不同可分为电容滤波型、感容滤波型两类。本文从理论上分析了这两类典型电路对三相交流输入电网的影响,应用Matlab软件对试验中出现的电压、电流波形畸变问题进行了验证,提出了解决问题的措施。     

基于直流电流二倍频分量抑制的电流源型PWM整流器控制策略

电流源型脉宽调制整流器在电网电压不平衡工况下运行时,电网电压中负序分量的影响将导致直流侧引起低频脉动,网侧电流出现低次谐波。为了解决此问题,在含有源阻尼的传统双闭环控制基础上,利用直流侧电流内环谐振控制直接抑制直流侧输出低频脉动,同时使网侧电流正弦化;在网侧电流参考指令中加入滤波电容电流补偿项,实现系统网侧电流和电网电压同相位运行。为进一步提升系统在高不平衡度工况下运行性能,在调制环节中引入陷波器消除低次谐波分量,提高了网侧电流波形质量。最后利用MATLAB/Simulink进行仿真测试,并搭建了一台3 kW实验样机,仿真与实验结果表明在电网不平衡度为6.7%和20%时,文中所提出控制策略均能将直流侧电压波动限制在1.2 V以内,同时网侧电流总谐波畸变率小于4%。     

一种海上平台直流微网系统复合型短路故障检测方法

针对海上平台直流微网系统可靠性要求高、容量小、线路阻抗值小、短路故障电流上升率高、短路故障检测速度快的要求,基于方向电流法对母线短路故障检测选择性差、差分电流法覆盖范围有限的固有问题,提出电流差动法与方向电流法相结合的复合型短路故障检测方法。根据电流基本定律、各支路故障电流方向特性及变化量大小检测母线和支路发生的短路故障,并给出具体实现方法,搭建了缩小比例的实验平台,通过控制IGBT导通设置短路故障,完成了母线和支路短路故障实验。实验结果表明,母线短路故障切除时间为0.09 ms,支路短路故障切除时间为0.22 ms,检测速度优于目前直流环形微网系统短路故障检测速度,且选择性好、覆盖范围大。     

光伏电站直流发电系统保护配置分析研究

随着光伏电站大量建成投运,电站的运营管理安全风险日益突出。由于光伏直流发电系统电压高,保护配置不完善,一旦发生短路故障,极易造成设备拉弧烧毁,从而导致设备起火。本文从并网光伏发电系统保护配置的角度分析直流侧发生短路时各级保护动作情况,并对这一情况提出改进措施。     

空气直流断路器开断特性的分析验证

针对直流断路器在开断过程中电弧熄灭比较困难的问题,对空气直流断路器的开断特性进行了分析研究。分析了如何有效的缩短电弧的燃烧时间,研究了时间常数对断路器开断能力、电弧电流上升率的影响及断路器开断电流的大小与燃弧时间的关系。基于上述研究分析,制造出了样机,并利用高压直流试验台模拟不同的短路故障电流对直流断路器进行了多次开断试验测试,获得了很多试验数据,研究结果表明:断路器在额定电压为DC1800 V,能够可靠切除短路故障电流达到80 k A,断路器开断电流随着时间常数的增大而减小,燃弧时间随着开断电流的增大而减小。     

含直流变电站的柔直系统交流侧严重故障保护策略研究

以一个含直流变电站的柔性直流输电系统为例,首先对系统在严重三相短路故障下不考虑任何保护措施时的故障特性进行了分析;然后,结合实际对考虑换流器自身保护时系统的故障特性进行了仿真,进一步讨论了故障可能造成的严重影响;最后,考虑直流变电站的特性,提出了一种基于主从控制方式的故障保护策略以阻止故障蔓延,并通过仿真验证了策略的可行性,可以为未来直流电网的建设提供一定的参考。     

基于滑模控制的矿用三电平整流器仿真分析

在分析了三电平二极管钳位式整流器拓扑结构以及工作原理的基础上,根据在a-b-c和d-q坐标系下建立的数学模型,设计了一种双滑模控制策略,并对控制系统进行仿真。仿真结果表明,与传统控制方法相比,直流侧电压的动态响应性能得到大大改善,实现了高功率因数控制,能够实现能量的回馈且网侧的电压电流波形平滑,验证了控制系统的准确性与可行性。     

一种高可靠性的故障保护电路设计及其应用

在介绍矢量180°全直流变频空调控制系统的基础上,提出了一种应用于DC180°正弦波驱动电路中短路保护电路。该电路设计了复合电平信号比较锁存器,实现系统过电流、负载突变、输入过欠压、电压突变、输出过压、电源欠压等故障的保护,提高了系统可靠性。     

单位功率因数PWM整流器最大传递功率研究

为了实现单位功率因数脉宽调制(PWM)整流器直流侧电压的稳定控制,通过分析PWM整流器的数学模型,在器件参数和交流侧电压已确定的情况下,研究了PWM整流器的交流侧和直流侧之间可传递的最大功率,分析了最大可传递功率与开关管参数之间的关系,并以交流侧电压为变量,研究了PWM整流器最大可传递功率与交流侧电压的关系。实际应用表明,以此为依据可选择合适的交流侧电压以达到充分利用开关管容量的目的,同时该方法对选择合适的开关管和确定直流侧负载上限具有一定的参考价值。     

高压厂用变压器分支开关的选型和应用

大机组高压厂用变压器侧引线发生短路时,使用何种方式切断短路电流,是困扰电力系统的一大难题。笔者从安全性、可靠性和经济性的角度阐述了高压厂用变压器分支开关的选型;简要介绍了FSR大容量快速开关的原理和特点;分析了在高压厂用变压器高压侧套管处发生短路时,采用三种不同方式切断短路电流的利弊;说明了高压厂用变压器分支开关采用FSR快速开关的优越性;扼要介绍了FSR快速开关的实际应用。     

含DG的多电源配电系统的故障分析

分布式发电系统广泛应用于配电网后传统的单电源供电模式变为多端电源供电模式,从而导致系统潮流分布和拓扑结构发生改变,使各线路发生故障时的短路电流大小和流向发生根本性变化,同时会对配电网继电保护装置的配置和动作整定值增加难度.针对上述问题,研究了由大系统、风电场、地方热电厂三方供电组成的多电源复杂配电系统,通过建立35 kV配电系统模型的等效电路,重点分析了风电场接入后,风电场接入线路上以及相邻线路上发生三相短路故障时,对系统各母线电压和各线路电流的影响,以及故障点位置对系统故障分量的影响,从而为多端供电网络的保护策略的研究提供了依据.研究结果表明,分布式电源接入配电网后,线路故障分量与分布式电源的输出功率以及分布式电源接入位置直接相关.     

针对变电站电源系统的电力电子集中式开关保护方案

针对现阶段变电站内电源系统存在的功率半导体器件与下级空气开关配合不合理而导致故障范围扩大的问题,提出了一种针对变电站UPS和直流电源系统的电力电子集中式开关保护方案。首先,分析了现有交直流电源系统中存在的问题和功率半导体器件及相关电路的短路特性。然后,说明了全域状态感知及故障判别技术在电源系统中的应用,提出了基于集中式开关的电源系统全域保护方案。最后,针对具体案例分析了所提方法在保护配置中的有效性。     

基于DCBS模块化多电平换流器环流抑制策略

针对三相MMC环流问题,基于具有直流故障清除能力的双向开关二极管钳位子模块电路结构,并采用独立均衡均压控制方法控制模块电容电压和桥臂间电压,设计了一种采用准比例谐振控制器和复合电流控制器的环流抑制策略。通过MATLAB/Simulink的仿真研究表明,提出的复合控制策略可有效抑制二次与四次环流谐波,提高子模块电容电压与桥臂间电压的均衡性。     

基于矩阵式变换器的多驱动混合电气传动系统研究

提出了一种适合全电动战车的基于矩阵式变换器的多驱动混合电气控制系统,该系统由一个矩阵式的整流单元、多个逆变单元和其它单元组成;矩阵式的高频整流可以获得单位输入功率因数的输入电流,多个单元接在同一直流母线上,可以同时驱动和控制多路负载,在多个逆变单元中采用空间矢量调制,可以获得不同频率和幅值的PWM正弦输出电压;直流母线上还有蓄电池组,作为发电机故障时提供逆变用的直流电源。这个系统具有多驱动、体积小、集成度高、单位输入功率因数、输出多路可调和对主动力系统要求低的优点,适合车辆的全电动化,提高车辆的机动能力,仿真实验结果证实了所提出理论的正确性。