检索结果-南通市图书馆

作者：原义宁东北电力大学

学位级别：硕士

柔性直流输电技术是国内推动电网向能源互联网升级和加大跨区域输送清洁能源力度的有效手段之一。为响应双碳政策,建设安全可靠运行的直流电网成为了近年来的研究热点,其中,“低阻抗、低惯性”的直流系统在直流侧发生故障时会在几ms内... 详细信息

柔性直流输电技术是国内推动电网向能源互联网升级和加大跨区域输送清洁能源力度的有效手段之一。为响应双碳政策,建设安全可靠运行的直流电网成为了近年来的研究热点,其中,“低阻抗、低惯性”的直流系统在直流侧发生故障时会在几ms内产生严重危及电网安全的故障电流,如何快速可靠地切断故障是目前工程上亟需解决的重大问题。通过直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)隔离故障是解决这一问题的主流方案之一。本文将基于以上背景展开研究。本文介绍了经典混合直流断路器的拓扑结构和工作原理,围绕换流方式、电力电子开关、快速机械开关等方面对其关键技术进行分析,并在电磁暂态仿真软件中搭建仿真模型,仿真测试其在单极接地短路故障中的故障运行特性,为后续DCCB的设计提供了理论和仿真基础。基于对混合式直流断路器关键器件的分析,提出了两种基于晶闸管的分散式DCCB拓扑结构。一种拓扑为基于晶闸管的电容换相式混合直流断路器(Thyristor based capacitor commutation hybrid DC circuit breaker,TCC-HDCCB)拓扑,该拓扑结构简单、控制方便,通过晶闸管、二极管和预充电电容配合完成不同电路状态的切换,实现故障侧与非故障侧的双向电气隔离;依托拓扑本身结构完成电容自充电并设计了自适应重合闸方案;主断部分采用开断容量大的晶闸管,避免了大量串联IGBT产生动态均压的危害。通过对TCC-HDCCB的改进,提出了另一种基于晶闸管的振荡换流式混合直流断路器(Thyristor based Oscillatory commutator hybrid DC Circuit breaker,TOC-HDCCB)拓扑,该拓扑兼备TCC-HDCCB的功能,在充电电容支路添加了限流电感,所产生的振荡电流减小了故障切除时间;设计了大电阻加隔离开关的辅助支路,在充电电容泄露放电后系统通过辅助支路维持电容电压。所提两种拓扑均采用较少的电力电子器件,具有良好的经济性。文中详细介绍了TCC-HDCCB和TOC-HDCCB的结构组成及工作原理,设计分析了拓扑中主要器件参数的选择方法。在电磁暂态仿真平台中,搭建单端直流系统模型及四端直流系统模型,对两种拓扑进行仿真分析,通过对所提两种拓扑方案与其他方案性能和经济性进行对比,验证了两种拓扑的可行性和工程适用性。

关键词：柔性直流电网直流断路器电容自充电振荡换流自适应重合闸

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分散式直流断路器拓扑设计及研究

分散式直流断路器拓扑设计及研究

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作者：倪斌伟东北电力大学

学位级别：硕士

随着国内新能源并网、大电网互联等直流输电工程的陆续推进,直流输电系统的优化改进也成为了近年来的研究热点,其中,架空线路高发的短路故障作为危害直流系统稳定和可靠运行的最大隐患,是目前工程上亟需解决的重大问题。为解决这一问题... 详细信息

随着国内新能源并网、大电网互联等直流输电工程的陆续推进,直流输电系统的优化改进也成为了近年来的研究热点,其中,架空线路高发的短路故障作为危害直流系统稳定和可靠运行的最大隐患,是目前工程上亟需解决的重大问题。为解决这一问题,国内外学者相继提出了各种直流侧故障清除措施,其中直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)凭借其可以灵活、可靠地清除直流故障逐渐得到越来越多的重视。本文的研究便是基于以上背景所展开。首先,本文对MMC柔性直流输电系统进行了建模分析,并在PSCAD/EMTDC中搭建四端仿真模型,仿真输出了稳态运行期间的电流电压波形,验证了模型的可行性和有效性。基于该仿真模型,对双极短路和单极接地短路两种直流短路故障的故障运行特性进行了仿真分析,为后续DCCB的设计奠定了基础。基于以上分析,本文提出了两种分散式DCCB拓扑结构。一种拓扑为考虑二次限流的直流断路器拓扑(Secondary current limiting hybrid DC circuit breaker,SCL-HDCCB),该拓扑主断部分采用H桥型结构,并以预充电电容配合晶闸管完成不同功能支路间的换流过程,最终达到非故障侧与故障侧的电气隔离;并且该拓扑结构考虑到故障侧电感电流耗散问题,设计了接地支路,通过反向接地二极管以及故障点将线路电感与大地联通进行能量耗散,为快速重合闸创造了有利条件。另一拓扑为基于耦合负压电路的电容复用型直流断路器拓扑(Capacitor multiplexed DC circuit breaker,CM-DCCB),通过耦合负压电路中耦合电感以及预充电电容配合晶闸管完成各支路间的换流以及故障限流功能,并设计反向晶闸管接地支路对故障隔离后的电感电流以及电容残压进行耗散,整体结构更为简单,功能更为全面。SCL-HDCCB和CM-DCCB两种拓扑的共同点在于均采用桥式双向通流结构,并利用直流系统与拓扑自身器件完成了电容的自充电过程,减少了开关器件用量,提升了经济性。文中首先对SCL-HDCCB和CM-DCCB的结构组成及工作原理做了详细介绍,之后对拓扑中关键器件参数以及开关开断时序进行了设计分析,最后通过搭建单端直流系统模型及四端直流系统模型对两种拓扑的开断性能进行了仿真分析以及方案对比,验证了两种结构的可行性和工程适用性。

关键词：直流断路器二次限流耦合负压能量耗散电容自充电

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一种基于电阻型超导限流器的高压直流断路器拓扑

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兰州交通大学学报 2022年第4期41卷 58-67页

作者：侯博敦章宝歌兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070

针对传统高压直流断路器在开断故障过程中反应速度慢、短路电流上升速度快和峰值高等问题,结合超导技术和直流开断技术,提出一种基于电阻型超导限流器的高压直流断路器拓扑.该拓扑利用超导限流器的自动触发、快速响应以及失超后高阻值... 详细信息

针对传统高压直流断路器在开断故障过程中反应速度慢、短路电流上升速度快和峰值高等问题,结合超导技术和直流开断技术,提出一种基于电阻型超导限流器的高压直流断路器拓扑.该拓扑利用超导限流器的自动触发、快速响应以及失超后高阻值等优势,有效抑制了短路电流的上升率和峰值;在拓扑结构中加入电容自充电回路,有效解决了换流电容充电问题;合理配置全控和半控电子器件,使得断路器更加灵活可控;增加换向电容和限流电感等元件,加快了换流速度.在PSCAD/EMTDC平台上搭建320 kV/1.6 kA直流接地系统模型,仿真得出断路器故障分断电流峰值为3.5 kA,避雷器吸收能量为0.75 MJ,分断故障总用时5.9 ms,表明所提拓扑有更好的故障分断特性.

关键词：超导限流器直流断路器拓扑电容自充电故障分断

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