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基于IIDG电流相位控制的配电网故障电流抑制方法

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电力自动化设备 2019年第9期39卷 180-186页

作者：李桓彭克张新慧柳劲松徐丙垠赵艳雷山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255000 国网上海市电力科学研究院上海200437

我国配电网正面临着高渗透率分布式电源接入的挑战,配电网的拓扑结构与潮流方向发生了本质改变,易导致继电保护装置产生拒动或者误动。针对分布式电源大多通过电压源型逆变器并网这一现状,提出了基于逆变器电流相位控制的故障电流抑制方... 详细信息

我国配电网正面临着高渗透率分布式电源接入的挑战,配电网的拓扑结构与潮流方向发生了本质改变,易导致继电保护装置产生拒动或者误动。针对分布式电源大多通过电压源型逆变器并网这一现状,提出了基于逆变器电流相位控制的故障电流抑制方法,在dq坐标系下对逆变器输出电流相位进行控制,使得流过继电保护装置的故障电流幅值近似等于电网侧的短路电流,消除逆变型分布式电源提供的短路电流对继电保护装置的影响,减少继电保护装置的升级需求。在DIgSILENT/PowerFactroy仿真软件中搭建IEEE 13节点系统,仿真结果验证了所提控制策略的正确性及有效性。

关键词：逆变型分布式电源故障电流抑制电流相位控制同步相量测量继电保护

配电网故障状态下柔性多状态开关故障电流抑制策略

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电网技术 2021年第11期45卷 4251-4258页

作者：马文忠吕清琛张彦张奎同韩嘉李沐书中国石油大学(华东)新能源学院山东省青岛市266580 山东能源集团山东省济宁市273500

为抑制配电网交流故障持续期间柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)注入短路点的故障电流,首先采用基于解耦双同步参考坐标系的瞬时对称分量分解方法对配电网不对称故障期间FMSS故障侧端口出现的负序、零序电流进行抑制... 详细信息

为抑制配电网交流故障持续期间柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)注入短路点的故障电流,首先采用基于解耦双同步参考坐标系的瞬时对称分量分解方法对配电网不对称故障期间FMSS故障侧端口出现的负序、零序电流进行抑制。进一步推导出配电网三相短路接地故障时FMSS在不同运行工况下的系统向量图,利用对称分量法建立含FMSS配电网故障时的复合序网,分析配电网在对称性故障、不对称性故障时的故障电流大小,提出了一种带电压死区的无功下垂控制策略,实现故障状态下对FMSS注入短路点故障电流的有效抑制,同时根据配电网母线电压幅值变化相应地修正无功功率外环控制器指令值,利用FMSS对配电网提供无功支撑,改善馈线电压质量。采用MATLAB/SIMULINK搭建三端FMSS模型进行仿真分析,验证了所提方法的有效性与正确性。

关键词：柔性多状态开关模块化多电平换流器下垂控制无功补偿故障电流抑制

基于三有源桥串并联潮流控制器的双极直流配电网主动限流策略

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电网技术 2024年

作者：刘洋涛廖建权郭春生谭子鹏王渝红王强钢四川大学电气工程学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)

直流潮流控制器是解决环网式直流配电网的线路潮流不完全可控的有效技术手段。然而，现有方法未能充分发掘其在故障限流中的潜力。该文建立了三有源桥串并联潮流控制器(Triple active bridge power flow controller， TAB-PFC)的故障模... 详细信息

直流潮流控制器是解决环网式直流配电网的线路潮流不完全可控的有效技术手段。然而，现有方法未能充分发掘其在故障限流中的潜力。该文建立了三有源桥串并联潮流控制器(Triple active bridge power flow controller， TAB-PFC)的故障模量分析模型，提出一种基于TAB-PFC的双极直流配电网主动限流策略。首先阐述了TAB-PFC的限流原理，提出基于TAB-PFC的主动限流控制策略。然后对TAB-PFC不同故障阶段进行建模，并计及极间互感构建含TAB-PFC的双极直流配电网故障模量等效模型。在此基础上，分析不同参数对TAB-PFC的限流能力的影响，为其参数选取提供依据。在MATLAB/Simulink搭建了含TAB-PFC的双极直流配电网模型，验证了所提主动限流策略的有效性及故障等效电路模型和参数分析的正确性。

关键词：双极直流配电网串并联潮流控制器短路电流计算故障电流抑制极间互感

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基于IGCT抑制换相失败的关键控制策略

电力系统自动化 2024年

作者：刘凯王永平王俊生崔恒丰施健王松南京南瑞继保电气有限公司清华四川能源互联网研究院

针对基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统因以晶闸管作为换流器件而存在的换相失败问题，文中以集成门极换流晶闸管(IGCT)在中国某背靠背高压直流工程中的应用为基础，首先介绍了IGCT型高压直流的拓扑及基本运行原理。接着... 详细信息

针对基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统因以晶闸管作为换流器件而存在的换相失败问题，文中以集成门极换流晶闸管(IGCT)在中国某背靠背高压直流工程中的应用为基础，首先介绍了IGCT型高压直流的拓扑及基本运行原理。接着，从兼顾换相失败抵御效果和IGCT阀的关断应力角度提出了适应IGCT阀的关断策略。在此基础上研究了不同类型交流故障对故障电流峰值的影响，提出了利用故障扰动系数动态调整电流控制器参数的策略，实现故障电流抑制和故障期间直流功率的稳定输送。最后，通过实时数字仿真（RTDS）验证了所提策略的正确性和有效性。

关键词：高压直流输电电网换相换流器集成门极换流晶闸管关断策略换相失败故障电流抑制

子模块混联MMC-HVDC系统直流侧短路故障电流抑制方法

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电力系统保护与控制 2016年第20期44卷 57-64页

作者：李红梅行登江高扬吴金龙艾芊国网山东省电力公司山东济南250001 西安许继电力电子技术有限公司陕西西安710075 上海交通大学上海200240

考虑到目前直流输电系统故障难以快速清除且故障后系统重启的复杂度较高,基于全桥及半桥混联的模块化多电平换流器系统,提出一种直流双极短路故障电流抑制方法。首先根据系统调制度裕量计算得到用于抑制故障电流的抑制电压。然后进行判... 详细信息

考虑到目前直流输电系统故障难以快速清除且故障后系统重启的复杂度较高,基于全桥及半桥混联的模块化多电平换流器系统,提出一种直流双极短路故障电流抑制方法。首先根据系统调制度裕量计算得到用于抑制故障电流的抑制电压。然后进行判断,当故障电流大于电流上限值时,控制每相级联电压为负的抑制电压;当故障电流小于电流下限值时,控制每相级联电压为正的抑制电压;当故障电流位于电流上、下限值之间时,控制每相级联电压为零,此时系统等效为两个并联的无功补偿器,可以为电网持续提供无功支撑。该方法能够在系统不闭锁的情况下快速将故障电流抑制在给定的范围内,算法简单、容易实现。最后基于PSCAD/EMTDC搭建了MMC-HVDC双端系统仿真模型,验证了所提出的故障电流抑制方法的正确性和有效性。

关键词：模块化多电平换流器直流双极短路故障故障电流抑制抑制电压相级联电压

混合三端直流输电系统线路故障特性及故障电流抑制策略

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高压电器 2021年第6期57卷 179-188页

作者：韩伟杨睿璋刘超李程昊孟沛彧孙仕达刘磊向往文劲宇国网河南省电力公司电力科学研究院郑州450052 华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室武汉430074

文中研究了混合三端直流输电系统的直流故障特性及故障电流抑制策略。此系统送端为电网换相换流器(line commutated converter)、受端为混合型模块化多电平换流器(hybrid modular multilevel converter)。首先介绍了混合三端直流输电系... 详细信息

文中研究了混合三端直流输电系统的直流故障特性及故障电流抑制策略。此系统送端为电网换相换流器(line commutated converter)、受端为混合型模块化多电平换流器(hybrid modular multilevel converter)。首先介绍了混合三端直流输电系统拓扑以及控制策略,随后针对不同故障点,不同过渡电阻以及不同故障类型的直流侧线路故障特性进行了仿真分析。同时,分析了直流故障下混合三端直流系统中混合型MMC故障过电流的产生机理,基于混合型换流器的优越控制性能针对系统故障暂态下过电流问题,设计了LCC和MMC的附加控制,抑制各换流器向故障点处馈入的故障电流;最后对混合输电系统不同区间下的架空线极对地故障进行了仿真分析,仿真结果表明,改进的控制策略能有效地抑制直流侧换流器馈入的故障电流。

关键词：混合直流输电系统多端直流输电系统故障特性故障电流抑制

含高密度逆变型分布式电源的配电网故障电流分析与抑制方法研究

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含高密度逆变型分布式电源的配电网故障电流分析与抑制方法研究

作者：李桓山东理工大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术在世界范围内迅速发展,越来越多的分布式电源(Distributed Generation,DG)通过电力电子设备接入配电网,从而导致配电网的故障电流特征出现了本质上的变化,而配电网故障电流的规律与特征是研究配电网继电保护与配电网自... 详细信息

随着电力电子技术在世界范围内迅速发展,越来越多的分布式电源(Distributed Generation,DG)通过电力电子设备接入配电网,从而导致配电网的故障电流特征出现了本质上的变化,而配电网故障电流的规律与特征是研究配电网继电保护与配电网自动化故障处理技术的基础。逆变型分布式电源(Inverter Interfaced Distributed Generation,IIDG)并网后提供给配电网的故障电流与其逆变器控制策略相关,尤其是在低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)控制策略下,根据并网点电压跌落程度不同,IIDG具有恒功率、故障穿越以及脱网等不同输出模式,会对短路电流的计算造成影响。同时由于IIDG在故障下能够输出短路电流,使得继电保护装置在整定计算方面遇到新的挑战。为此,本文针对含高密度逆变型分布式电源的配电网故障电流计算及抑制方法展开了研究。论文主要工作如下:(1)建立含IIDG的配电网模型,并搭建PQ、LVRT两种控制模式。通过仿真得到不同系统额定容量(S)、不同系统短路阻抗(Z)以及不同分布式电源出力(P)场景下三相短路电流,进一步分析了各工况下的故障电流特性。(2)研究了基于深度学习的并网点电压预估方法,通过深度学习算法来训练大量的仿真数据,总结归纳出不同系统额定容量(S)、不同系统短路阻抗(Z)以及不同分布式电源出力(P)与并网点电压的关系,并根据不同短路情况下的数据进行测试,将电压预估方法应用于LVRT输出模式的选取,通过故障计算和仿真对比,验证了本文所提出的电压预估方法的有效性和正确性。(3)基于IIDG电流相位的可控性提出一种故障电流抑制方法,解决了 IIDG接入配电网后的保护整定难题。根据叠加定理对流入保护装置的故障电流进行分析,建立相应的数学模型。根据不同的IIDG电流相位求解方法,给出了近似和精确控制两种不同控制方式,从而达到抑制故障电流的目的。通过DIgSILENT/PowerFactroy仿真软件验证了本文提出的两种故障电流抑制方法的正确性和有效性。

关键词：逆变型分布式电源并网点电压预估故障电流抑制电流相位控制同步相量测量

兼具换相电压补偿和直流电流抑制能力的电网换相换流器拓扑

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电力系统自动化 2022年第3期46卷 147-155页

作者：海正刚郭春义展瑞琦叶全赵成勇新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市102206

为提高传统直流输电系统抵御换相失败的能力,改善系统故障期间的动态特性,提出了一种基于晶闸管型全桥子模块(T-FBSM)的复合型电网换相换流器拓扑,在故障期间可以通过控制工作模式的切换同时实现换相电压的补偿及直流电流增长的抑制,从... 详细信息

为提高传统直流输电系统抵御换相失败的能力,改善系统故障期间的动态特性,提出了一种基于晶闸管型全桥子模块(T-FBSM)的复合型电网换相换流器拓扑,在故障期间可以通过控制工作模式的切换同时实现换相电压的补偿及直流电流增长的抑制,从而提高换相失败的免疫能力。研究了T-FBSM与换流阀的协调控制策略,并设计了T-FBSM电气参数。最后,在PSCAD仿真环境中设置不同仿真案例,验证了所提新拓扑的电压、电流应力及换相失败抑制效果。仿真结果表明,所提复合式电网换相换流器拓扑协调控制策略及所设计的T-FBSM电气参数合理、有效,同时所提拓扑可以有效降低换相失败概率,并可改善系统的恢复特性。

关键词：电网换相换流器换相失败辅助换相拓扑换相电压补偿故障电流抑制晶闸管型全桥子模块

具有耦合电感的限流型混合直流断路器拓扑设计与分析

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中国电机工程学报 2023年第22期43卷 8885-8896页

作者：刘晓明田俊贾冠龙陈海姜文涛任宇朋史红菲省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学电气工程学院) 天津市北辰区300401 天津工业大学机械工程学院天津市西青区300387

为解决多端直流电网故障电流抑制与消除问题,提出一种采用耦合电感的限流型混合式直流断路器拓扑。在直流电网发生异常状况时,实现限流与分断、限流与恢复以及小电流分断3种模式的控制与保护。拓扑设计中,利用晶闸管和辅助电容相互配合... 详细信息

为解决多端直流电网故障电流抑制与消除问题,提出一种采用耦合电感的限流型混合式直流断路器拓扑。在直流电网发生异常状况时,实现限流与分断、限流与恢复以及小电流分断3种模式的控制与保护。拓扑设计中,利用晶闸管和辅助电容相互配合实现耦合电感器的一次绕组快速投入,并抑制故障电流;根据故障检测结果,利用耦合电感器配合晶闸管代替IGBT,实现限流后快速切除故障线路或恢复正常运行。在对拓扑回路限流及分断过程分析的基础上,基于PSCAD/EMTDC搭建直流系统单端等效电路和±500kV四端直流系统仿真电路,并进行可行性验证和分析。与现有典型方案进行仿真对比分析,结果表明所提拓扑在保证限流能力、分断速度和降低金属氧化物避雷器耗能的同时,可以有效减少IGBT数量,具备一定的经济性。

关键词：直流电网耦合电感器混合式直流断路器故障电流抑制