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基于MMC的环状直流配网在不同接地方式下的故障特性分析

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电力系统保护与控制 2019年第1期47卷 1-10页

作者：戴志辉黄敏苏怀波分布式储能与微网河北省重点实验室(华北电力大学) 河北保定071003

基于MMC的环状直流配电网电能质量和供电可靠性高、易于分布式电源接入,但其故障类型多、故障特性复杂且与接地方式密切相关,因此完善的故障特性分析对于主电路参数设计、保护配置等具有重要意义。首先,建立了基于MMC的环状直流配网模型... 详细信息

基于MMC的环状直流配电网电能质量和供电可靠性高、易于分布式电源接入,但其故障类型多、故障特性复杂且与接地方式密切相关,因此完善的故障特性分析对于主电路参数设计、保护配置等具有重要意义。首先,建立了基于MMC的环状直流配网模型,对其关键设备的主回路和控制方法做了介绍。其次,在三种接地方式下,针对中压直流系统单极接地故障和换流器交流侧单相接地故障,研究了故障回路及故障特性,并对三种接地方式的优缺点进行了分析。最后,在PSCAD/EMTDC中进行了建模仿真分析,验证了理论分析的正确性。仿真结果表明接地方式对故障特性具有较大影响,相关分析也为直流配网故障检测提供了参考。

关键词：模块化多电平换流器直流配网接地方式故障分析继电保护

适用于直流配网的故障自清除型电力电子变压器

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电测与仪表 2022年第6期59卷 188-195页

作者：林林黄梅杨波冯鑫振王沁洋邓凯国网江苏省电力有限公司南通供电分公司江苏南通226000 中国电力科学研究院有限公司南京210003 国网江苏省电力有限公司检修分公司南京211106

基于MMC-ISOP电力电子变压器结构的直流配电系统发生中压直流母线双极短路故障后,若采用常规半桥型MMC子模块,交流母线会与故障点构成三相短路而产生较大故障电流损坏功率器件,后级ISOP变换器输入侧若采用直接串联方式同样无法避免输入... 详细信息

基于MMC-ISOP电力电子变压器结构的直流配电系统发生中压直流母线双极短路故障后,若采用常规半桥型MMC子模块,交流母线会与故障点构成三相短路而产生较大故障电流损坏功率器件,后级ISOP变换器输入侧若采用直接串联方式同样无法避免输入电容对地放电问题。提出具有故障电流自清除能力MMC子模块拓扑,未提高器件数量、电容耐压等级,且保证了阻断能力。提出DAB变换器输入侧混合串联型ISOP拓扑,可有效切断故障后电容放电通路,降低电容电压应力及电感电流脉动,缩短故障后系统恢复时间。利用Simulink软件搭建了直流配网稳态及故障状态仿真模型,仿真结果验证拓扑结构有效性及理论分析准确性。

关键词：直流配网模块化多电平换流器故障自清除混合串联电容电压应力电感电流脉动

基于一致性理论的多源直流配网功率自适应控制策略

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电力工程技术 2023年第3期42卷 44-52页

作者：李付强汤茂东曲小慧陈武董烨潘艳国家电网有限公司华北分部北京100053 东南大学电气工程学院江苏南京210096

在含高比例分布式电源的直流配网中,为实现有效的功率均衡与调度,文中提出一种基于一致性理论的分布式自适应功率协调控制策略,系统中各单元光伏、储能等均为可参与调度与控制的节点。提出将功率偏差和均衡系数同时作为各个节点间状态变... 详细信息

在含高比例分布式电源的直流配网中,为实现有效的功率均衡与调度,文中提出一种基于一致性理论的分布式自适应功率协调控制策略,系统中各单元光伏、储能等均为可参与调度与控制的节点。提出将功率偏差和均衡系数同时作为各个节点间状态变量,各个节点通过相邻节点间状态变量交互和迭代,多组分布式电源可根据调度指令等自适应调整运行状态。在有效接受实时调度指令和储能最优控制的前提下,充分利用分布式电源自身的调节能力平抑系统内源荷功率不平衡,并且通过修正分布式电源的功率参考指令,保证各组分布式电源在不同运行场景下承担的功率和其额定容量成正比。当个别分布式电源因出力有限而失去调节能力时,仍可确保其他单元利用率的均衡。多种场景下的仿真结果验证了所提策略的有效性。

关键词：直流配网分布式电源分布式控制一致性理论功率分配调度指令

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直流配网电压控制及电压稳定性研究

直流配网电压控制及电压稳定性研究

作者：金阳忻浙江大学

学位级别：硕士

随着经济社会的发展和电力电子技术的进步,基于电压源换流器的柔性直流技术由于其自身的一系列优势在输电领域得到了广泛应用,而其在配电领域的应用还刚刚起步.电压稳定性是交流配网安全稳定运行的重要指标,而相对于交流配网,直流配网... 详细信息

随着经济社会的发展和电力电子技术的进步,基于电压源换流器的柔性直流技术由于其自身的一系列优势在输电领域得到了广泛应用,而其在配电领域的应用还刚刚起步.电压稳定性是交流配网安全稳定运行的重要指标,而相对于交流配网,直流配网通常接入更多对电压变化敏感的电力电子设备,因此维持其直流电压的稳定性有着极为重要的意义。本文以直流配网作为研究对象,对其本地控制和协调控制系统进行了归纳总结和仿真建模,并在此基础上对其静态和暂态电压稳定性进行了分析.静态稳定性方面,基于电压源型换流站本地控制的线性化的小干扰分析模型,推导了采用下垂控制的通用小干扰稳定性分析模型。并进一步设计了小干扰等效阻抗方法,采用这种等效方法可以将多端直流配网逐端简化为单端换流站与若干小干扰等效阻抗组成的系统,利于采用根轨迹方法定量讨论直流配网的静态稳定性及其影响因素。暂态稳定性方面,在本地控制的内外环之间设计了一种新型交流电流限幅环节,使换流站在直流电压大幅度跌落时依然可以输出最大功率,以促进直流电压的恢复,以此为基础,对直流配网在电压跌落时的暂态稳定性进行定量分析。最后通过PSCAD/EMTDC数字仿真软件,验证了静态和暂态电压稳定分析结论的有效性。

关键词：直流配网静态电压稳定性小干扰等效阻抗暂态电压稳定性新型交流电流限幅环节

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直流配网能量管理与优化运行研究

直流配网能量管理与优化运行研究

作者：邓得政华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

直流配网具有可控性好、损耗低、电能质量高、输电容量大等特点,并且非常适宜于分布式电源的多点接入,因此在近年来受到越来越广泛的关注和研究,是配电系统发展的新方向。合理有效的能量管理与优化运行技术能显著提高直流配网的经济性... 详细信息

直流配网具有可控性好、损耗低、电能质量高、输电容量大等特点,并且非常适宜于分布式电源的多点接入,因此在近年来受到越来越广泛的关注和研究,是配电系统发展的新方向。合理有效的能量管理与优化运行技术能显著提高直流配网的经济性和实用性,并进而推动直流配网的发展,因此是直流配网发展过程中面临的关键问题之一。本文以直流配网为研究对象,以其能量管理与优化运行技术为主要研究内容：首先,介绍了直流配网的发展现状和应用前景,分析了直流配网运行控制技术及潮流计算方法,并提出了基于多代理技术的直流配网能量管理系统架构。然后,在确定直流配网主要单元稳态模型的基础上建立了兼顾经济成本、环保成本和网损成本的直流配网经济优化运行模型,提出了相应的优化调度策略,并结合具体算例,利用基于模拟退火的改进粒子群算法对模型进行了求解,优化结果实现了直流配网的经济运行,验证了所提经济优化运行模型及策略的正确性和有效性。最后,为了降低可再生能源发电不确定性对直流配网的影响,提高直流配网接纳可再生能源的能力,在短期与超短期功率预测的基础上建立了多时间尺度下的直流配网经济优化运行模型,该模型将直流配网的优化调度分为日前计划和实时调度两个阶段,通过两个阶段的协调优化来降低因可再生能源不确定性导致的优化调度偏差,进而实现直流配网的安全可靠经济运行,结合具体算例对该模型进行了求解,优化结果显示该模型能够降低系统实际运行时的功率波动并保证系统的经济运行,验证了多时间尺度经济优化运行模型的合理性和有效性。

关键词：直流配网能量管理优化运行粒子群算法

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直流配网中混合直流断路器的研究与开发

直流配网中混合直流断路器的研究与开发

作者：胡裕杭湖南大学

学位级别：硕士

直流配电系统以其低损耗、运行灵活、便于分布式电源接入等特性成为了国内外的研究热点。由于其低阻尼、故障传播快的特点,故障的快速隔离与恢复是制约直流配网发展的关键。直流断路器作为分断直流故障的关键设备,可以在允许换流站不闭... 详细信息

直流配电系统以其低损耗、运行灵活、便于分布式电源接入等特性成为了国内外的研究热点。由于其低阻尼、故障传播快的特点,故障的快速隔离与恢复是制约直流配网发展的关键。直流断路器作为分断直流故障的关键设备,可以在允许换流站不闭锁的前提下分断故障,能够满足直流配网对故障的快速隔离与恢复的要求,但也存在直流电弧熄灭难、电子器件成本高、分断电流时间长等研究难点。本文以现有的混合式直流断路器为基础,进行了以下研究:首先基于混合式直流断路器的基本原理对其在配网中分断故障电流的过程进行了建模与暂态分析;从分析中提取了整机电流、电压与能量应力参数;对暂态分析进行仿真验证,分析了四种断路器参数对断路器分断性能产生的影响。然后基于现有的直流断路器拓扑结构与第二章的暂态分析,设计了新型混合式直流断路器拓扑:采用二极管组在转移支路IBGT两侧形成桥式结构实现双向导通;采用子模块形式转移支路实现IGBT的均压;同时通过接地二极管组使通过断路器的电流在能量吸收阶段下降变快,避雷器吸收能量变低。在降低成本的同时加快了断路器的分断速度。随后对其动作过程与能量吸收特性进行分析并对新型拓扑进行了仿真验证并与现有拓扑进行了对比。最后基于本文提出的新型拓扑,研究其在直流配网中的应用策略。对换流站出口以及开关站内部断路器配置进行优化;提出了断路器故障就地检测与上层控制结合的保护策略并设计了新的故障检测判据,在阻止断路器误动作的同时实现了故障的快速隔离。基于三端直流配网对新型拓扑直流断路器进行了参数设计并在PSCAD/EMTDC软件中进行仿真,验证了新型拓扑结构功能、配置策略、保护策略与参数设计的合理性与有效性。

关键词：混合式直流断路器直流配网暂态分析保护策略 PSCAD仿真

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多能互补园区直流配网关口变换器研制

电力电容器与无功补偿 2019年第5期40卷 188-195页

作者：刘争艳罗海云王文萃李佩泫熊家祚西安西电电力系统有限公司

近年来,环境污染问题日益突出,新能源应用得到很大的发展,打造智能、高效、可持续发展的多能互补园区是发展的趋势所在。直流配网关口变换器是多能互补园区的重要组成部分。本文通过分析直流配网架构及不同场景下变换器的拓扑结构,设计... 详细信息

近年来,环境污染问题日益突出,新能源应用得到很大的发展,打造智能、高效、可持续发展的多能互补园区是发展的趋势所在。直流配网关口变换器是多能互补园区的重要组成部分。本文通过分析直流配网架构及不同场景下变换器的拓扑结构,设计了一种基于NPP拓扑结构、电抗器-电容器-电抗器(LCL)串并联的滤波系统及SPVWM调制方法的直流配网关口变换器。介绍了此变换器的工作原理、参数计算、实现方法。最后,通过仿真试验及控保系统闭环测试证明了该实现方法的有效性。

关键词：多能互补园区直流配网变换器 LCL滤波器

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交直流配网若干关键问题研究

交直流配网若干关键问题研究

作者：费平平浙江大学

学位级别：硕士

传统交流配电网中存在着三相不平衡、电压波动、电压闪变、频率波动和谐波污染等电能质量问题,难以满足电力用户对高电能质量的需求。而基于直流的配电网在输送容量、可控性以及提高供电质量等方面具有比交流更好的性能,可以有效地提高... 详细信息

传统交流配电网中存在着三相不平衡、电压波动、电压闪变、频率波动和谐波污染等电能质量问题,难以满足电力用户对高电能质量的需求。而基于直流的配电网在输送容量、可控性以及提高供电质量等方面具有比交流更好的性能,可以有效地提高电能质量。因而,直流配网的研究很有现实意义。而直流配网仿真建模技术是研究直流配网的基础,是交直流配网研究中的关键问题之一,本文对其进行了初步研究。由于直流配网的研究处于起步阶段,交流配网在电网中仍将处于主导地位,如何提高现有交流配网的电能质量仍将会是一个长期存在的课题。因此,本文也对交直流配网研究中的另一个关键问题——利用统一电能质量调节器治理配网电能质量问题进行了研究。本文对直流配网建模仿真技术和交流配网电能质量治理方法进行了研究,具体研究内容如下：基于直流配网各主要元件的物理和数学模型,在PSCAD仿真软件中建立了单个元件的仿真模型,并通过仿真验证了各元件仿真模型的准确性。在建立直流配网元件仿真模型的基础上,根据某直流配网示范工程制定的直流配网拓扑结构,在PSCAD中搭建了包含分布式能源、储能的多端、多电压等级直流配网系统仿真模型。所建立的直流配网系统仿真模型在设置的运行条件(负荷、光伏、电动汽车充电站、储能出力都发生变化)下,系统能够稳定运行,直流母线各节点的电压都能维持在额定值15kV附近,实现了系统电压稳定和功率平衡。针对电网中存在的电压跌落、三相不平衡、谐波等电能质量问题,研究了电能质量的综合补偿装置统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner, UPQC),了解了UPQC补偿装置的拓扑结构和原理,包括串联补偿单元和并联补偿单元,研究了其电能质量检测方法以及控制策略,并且针对UPQC的补偿能量,对UPQC进行最优稳态分析,提出了能量优化控制策略。仿真结果表明,所提出的统一电能质量调节器能量优化控制策略可以有效解决电能质量问题,同时可以减小UPQC的补偿能量,从而提高了补偿装置的经济性。

关键词：直流配网建模仿真电能质量统一电能质量调节器能量优化

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直流配网中换流站的电流限幅控制研究

机电工程 2016年第4期33卷 470-475页

作者：金阳忻徐习东周金根浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

针对由冲击负荷等原因导致电压跌落,进而影响直流配网电压稳定性的问题,分析了在直流配网中不同的运行环境下电压源型换流站的运行范围和最大输出容量;并在本地控制的内外环之间设计了一种新型交流电流限幅环节,通过限制电流内环的电流... 详细信息

针对由冲击负荷等原因导致电压跌落,进而影响直流配网电压稳定性的问题,分析了在直流配网中不同的运行环境下电压源型换流站的运行范围和最大输出容量;并在本地控制的内外环之间设计了一种新型交流电流限幅环节,通过限制电流内环的电流参考值,使换流站在直流电压大幅度跌落时依然可以输出最大功率,以促进直流电压的恢复。最后通过PSCAD/EMTDC数字时域仿真软件进行了新型交流电流限幅环节控制效果的仿真验证。研究结果表明,该交流电流限幅环节能够将交流电流参考值限定在合理范围内;当直流电压大幅度跌落时,可以保证交流系统向直流系统的最大功率输出,有利于直流配网电压的稳定性。

关键词：直流配网电流限幅环节直流电压暂态稳定性