新型组合式直流断路器拓扑及其性能分析

基于强迫换流原理的混合式直流断路器具有速动性良好、可低损耗经济运行的优点,但应用于大规模的柔性直流电网时造价高、经济性差。组合式直流断路器的拓扑,通过在换流站对应的每条母线上仅采用一个昂贵的主断部分,可以有效降低断路器的一次造价,但现有的组合式断路器在任一线路故障动作时存在主断开关接地过程,同时不具备对快速机械开关的失灵保护功能。为此,提出一种新型的组合式直流断路器拓扑,分别分析了其在正常运行时分闸、合闸,线路故障时分闸、重合闸与快速机械开关失灵时动作过程的工作原理,同时对新型组合式直流断路器拓扑的可靠性、适应性等问题进行了分析并给出相应的应对策略。最后在PSCAD/EMTDC软件上对所提组合式断路器的性能进行了仿真分析与验证。     

适用于高压直流电网的直流开关场

基于电流转移原理的混合式直流断路器在应用于多线路的高压直流电网时一次建设成本过高,经济性差,而共用"主断开关"的直流开关场则是解决上述问题的有效途径。不同的直流开关场拓扑具有不同的特点,对其进行归纳、分析和比较将有助于加深对直流开关场拓扑的认识并为工程应用中的选型提供指导。为此根据电流转移方式将现有直流开关场分为3类:选择转移型、单转移型和全转移型,并对3类直流开关场的拓扑结构和工作原理分别进行介绍,归纳了未来高压直流电网对直流开关场的基本要求,对各类直流开关场重合闸功能、对快速机械开关的失灵保护功能、动作复杂程度、经济性进行了对比分析,进而得出结论:现阶段全转移型直流开关场是高压直流电网最有应用前景的直流开关场。最后还给出了适用于高压直流电网的直流开关场的相关研究建议。     

一种适用于直流电网的阻容型混合式限流器

针对直流电网采用直流断路器进行故障隔离的优势和挑战,介绍了直流限流方案的研究现状。当模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)直流侧发生双极短路故障时,故障电流在两三个毫秒内上升至额定电流的十几倍甚至几十倍,由于直流断路器有一定的动作延时,因此有必要在直流回路中设置限流器。对发生上述故障时限流器的运行参数进行了分析,利用混合式通流支路通态损耗低、动作速度快,以及阻容型元件能平滑限流器电压上升速率的特性,提出了一种适用于直流电网的阻容型混合式限流器,分析了该限流器的工作原理和内部开关电压应力情况。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了四端直流电网模型及所提的限流器模型,仿真结果表明采用所提限流器能够降低故障电流、缩短保护时间,验证了理论分析的正确性和限流方案的可行性。