光伏直流并网换流站交直流侧故障的交互影响分析及协调保护

作     者：朱惠君 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：戴志辉

授予年度：2019年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：光伏直流接入 模块化多电平换流器 故障分析 交互影响 保护的协调配合 

摘      要：光伏直流汇集接入系统与传统的光伏交流接入系统相比,具有控制方式简单、系统损耗较小、光伏利用率高的特点。为实现直流接入系统中交、直流保护的协调配合,本文依托某市光伏直流汇集接入系统示范工程,先搭建其仿真模型;然后分析交流故障后的直流电气特征及直流故障后的交流电气特征,并提出了具有一定普适性的交(直)流故障对直(交)流电气特征影响分析方法,即交直流故障交互影响分析方法;最后在考虑交、直流故障交互影响的基础上,设计了交直流保护的配合方案。主要内容如下。首先,介绍了本文的研究目的,以及有关研究的国内外研究现状。主要包括,光伏接入系统的介绍,模块化多电平换流器的介绍,交直流混合系统中的故障分析现状及交直流保护配合的有关研究。之后,搭建了某市光伏直流汇集接入系统示范工程的仿真模型。与传统光伏接入系统不同,该系统采用直流接入方式。其中,光伏换流站由Boost全桥隔离换流器构成,并结合换流器拓扑设计其控制方案。并网换流站采用由半桥子模块与全桥子模块构成的混合型MMC。第三,分析了交直流故障的交互影响。先根据交、直流电气量之间的映射关系,提出了交直流混合系统序分量网络的概念及其存在的条件,并利用序分量网络分析直流短路后交流电气量的特征。其中,混合系统的正序网络即正常运行时的系统网络;负序网络中,含交流电气量的负序分量,和直流系统中的二次谐波分量;零序网络中,含交流电气量的零序分量,和直流系统中的工频分量。然后根据基尔霍夫定律与叠加原理,给出交流侧故障后,直流侧电压的交流分量。最后,结合之前的分析,提出了换流站内交直流保护的配合方案。在换流站保护中,交直流保护往往缺乏配合,且存在交流故障后直流保护误动等问题。为此,根据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识别判据。该判据可区分交直流故障,避免交流故障后直流保护误动。并将换流站交直流故障识别判据与直流低电压保护结合,提出了交直流保护的配合方案。