检索结果-内蒙古大学图书馆

电力系统保护与控制 2021年第20期49卷 129-135页

作者：韩伟刘素梅肖超刘尧宋闯王泽彭国网河南省电力公司电力科学研究院河南郑州450052 北京林业大学工学院北京100083

光伏电站占比持续增加使电网故障特性发生根本性改变,电网保护整定计算中电源仍采用电压源串联电抗的传统短路计算模型已不再适用,如何建立可刻画实际光伏电站故障特征的短路计算模型具有重要意义。为此,通过揭示场站内光伏发电单元故... 详细信息

光伏电站占比持续增加使电网故障特性发生根本性改变,电网保护整定计算中电源仍采用电压源串联电抗的传统短路计算模型已不再适用,如何建立可刻画实际光伏电站故障特征的短路计算模型具有重要意义。为此,通过揭示场站内光伏发电单元故障行为特性差异规律,探明了主导发电单元短路电流贡献迥异的主导因素,提出了基于暂态运行控制模式差异性的发电单元分群方法,进一步推导给出了适用于对称与不对称故障的光伏电站统一短路电流计算模型。最终,结合实际光伏电站运行数据,对比分析短路电流模型理论计算结果与详细电磁暂态仿真试验结果,验证了所推导模型的正确性。研究结果能为含光伏电站电网保护整定计算提供模型支撑。

关键词：光伏电站故障电流计算故障特性差异故障分析整定计算

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计及过渡电阻影响的直流电网不同拓扑结构故障电流简化计算方法

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电网技术 2023年第2期47卷 804-814页

作者：辛业春罗鑫王拓王延旭王威儒江守其现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012

故障电流计算是直流电网设备选型、参数设计和保护整定的基础,目前以详细电磁暂态仿真为主的故障电流分析方法难以适用于大规模直流电网,为此,研究能够适用于不同拓扑结构的直流电网故障电流通用计算方法。首先分析双端直流系统故障后... 详细信息

故障电流计算是直流电网设备选型、参数设计和保护整定的基础,目前以详细电磁暂态仿真为主的故障电流分析方法难以适用于大规模直流电网,为此,研究能够适用于不同拓扑结构的直流电网故障电流通用计算方法。首先分析双端直流系统故障后各回路故障电流的耦合机理,提出依据回路电感参数指标的故障回路解耦方法;基于能量守恒的原则,提出网络元件串并联等效和多端环状网络解环的方法,将多端网络解环为开环网络,然后统一等效为双端的故障网络,利用所提出的故障回路解耦方法获得故障电流时域解析式。在RT-lab仿真平台中搭建了多种拓扑结构的仿真系统对所提出的方法进行验证,结果表明,所提出的方法对不同拓扑的直流电网均具有很好的适用性,与详细电磁暂态仿真相比,计算的电流误差基本小于5%。

关键词：多端直流电网故障电流计算过渡电阻等效并联网络解环

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计及锁相环动态响应特性的光伏并网系统故障电流解析计算

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电网技术 2022年第12期46卷 4656-4665页

作者：郑涛邹芃蓥王子鸣新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

锁相环(phaselockedloop,PLL)在光伏跟网型(grid-following,GFL)逆变器并网系统中发挥着重要的作用。当系统发生故障且导致公共耦合点(pointofcommon coupling,PCC)电压发生相位跳变时,由于锁相环存在动态响应过程,其锁相偏差会对故障... 详细信息

锁相环(phaselockedloop,PLL)在光伏跟网型(grid-following,GFL)逆变器并网系统中发挥着重要的作用。当系统发生故障且导致公共耦合点(pointofcommon coupling,PCC)电压发生相位跳变时,由于锁相环存在动态响应过程,其锁相偏差会对故障电流特性产生较大影响。现有研究仅给出了PLL锁相偏差为常数下的故障电流解析表达式,考虑锁相环动态相位偏差的故障电流解析计算亟需进一步完善。针对这一问题,该文计及锁相环的动态响应特性,分析了锁相环的锁相偏差对光伏并网系统故障电流解析计算的影响。在忽略电流内环响应时间的基础上,建立了考虑锁相环动态响应特性的故障电流解析计算模型,揭示了故障期间锁相环的动态响应特性对故障电流的影响机理,明确了故障电流的谐波特性。最后,基于MATLAB/Simulink仿真分析,验证了所提故障解析计算模型的正确性。

关键词：光伏并网系统故障电流计算锁相环动态响应特性

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含故障限流器投入的MMC-HVDC系统直流短路故障电流解析计算

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电网技术 2022年第1期46卷 81-89页

作者：茆美琴何壮陆辉程德健教育部光伏系统研究工程中心(合肥工业大学) 安徽省合肥市230009

基于模块化多电平换流器的高压直流(high voltage direct current based on modular multilevel converters,MMC-HVDC)系统发生直流短路故障时,故障电流上升速度快,这对系统保护提出了极大的挑战。对于采用半桥子模块拓扑的MMC-HVDC系统... 详细信息

基于模块化多电平换流器的高压直流(high voltage direct current based on modular multilevel converters,MMC-HVDC)系统发生直流短路故障时,故障电流上升速度快,这对系统保护提出了极大的挑战。对于采用半桥子模块拓扑的MMC-HVDC系统,通常会在直流线路两端加装故障限流器(fault current limiter,FCL)来抑制故障电流。在对FCL进行优化设计以及进行故障保护时,需要考虑含FCL投入的故障电流的演化规律。因此,含FCL投入的故障电流计算具有重要的意义。通过研究并联金属氧化物避雷器(metal-oxide arrester,MOA)的电感型FCL的特性,建立了FCL的暂态等效模型,将含FCL投入的故障电流演化划分为3个阶段:FCL未投入阶段、FCL投入的过渡阶段和FCL完全投入后阶段。对3个阶段的故障电流的解析表达式分别进行了推导,最后得到全过程的故障电流解析表达式。通过在PSCAD/EMTDC中搭建的两端MMC-HVDC系统的仿真模型对解析结果进行了验证,结果表明:故障后10ms内解析结果与仿真结果的最大偏差在3.5%以内,可以满足实际工程应用的需要。

关键词： MMC-HVDC 故障限流器故障电流计算暂态等效模型金属氧化物避雷器

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MMC直流输电网线路短路故障电流的近似计算方法

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中国电机工程学报 2019年第2期39卷 490-498页

作者：汤兰西董新洲电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

柔性直流电网可灵活消纳大规模可再生能源,但直流线路故障后严重的过电流问题是制约其发展的重要因素之一。短路故障电流的分析和计算对于系统参数的设计和选取具有重要意义,但是由于换流站是高度复杂的非线性系统,无法得到故障电流的... 详细信息

柔性直流电网可灵活消纳大规模可再生能源,但直流线路故障后严重的过电流问题是制约其发展的重要因素之一。短路故障电流的分析和计算对于系统参数的设计和选取具有重要意义,但是由于换流站是高度复杂的非线性系统,无法得到故障电流的精确解析表达式,因此短路故障电流往往通过仿真得到。对于故障电流近似表达式的研究也往往只能针对双端直流系统进行,对于直流电网下的线路短路故障电流则无能为力。该文根据模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)柔性直流电网系统参数的基本特点对其进行合理的简化,得到线路短路故障电流的近似解析解的求解方法,可以在故障后一段时间内较为准确的描述故障电流的整体趋势,可为直流线路保护定值和直流断路器相关参数的选取和整定提供一定的依据。

关键词：模块化多电平换流器直流电网线路故障故障电流计算

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多端柔性直流电网故障电流简化计算和保护策略研究

多端柔性直流电网故障电流简化计算和保护策略研究

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作者：罗鑫东北电力大学

学位级别：硕士

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流输电具有输送容量大、运行方式灵活等优点,适合新能源发电联网接入,具有广泛前景。而由其构成的直流电网存在“低惯性,弱阻尼”的特性,发生直流故障后系统中储能元... 详细信息

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流输电具有输送容量大、运行方式灵活等优点,适合新能源发电联网接入,具有广泛前景。而由其构成的直流电网存在“低惯性,弱阻尼”的特性,发生直流故障后系统中储能元件快速放电,故障电流上升快且幅值大,系统存在过流风险,为了保证设备安全和可靠的故障保护,需要准确的分析计算出故障电气分量,设计可靠的快速保护方案,目前以详细电磁暂态仿真为主的故障电流获取方法难以应对大规模直流电网需求。为此,本文开展多端柔性直流电网故障电流简化计算方法研究,分析故障传播机理和故障后的电气量特征,设计基于线路暂态电压特征的新型保护策略,具体研究内容包括:(1)建立不同故障下的直流电网等效电路,分析MMC故障电流的主要影响因素。分析双极短路故障和单极接地故障MMC放电动态过程,构建故障后换流器的等效模型,以及双极短路、单极接地故障等不同故障下回路等效方法。分析各类参数对故障电流影响,仿真验证故障后MMC和直流网络等效模型的正确性。(2)提出了不同拓扑结构的多端柔性直流电网故障电流简化计算方法。根据直流电网参数特点,分析故障后电网故障回路动态元件之间的频响特性,依据能量守恒定理对不同拓扑结构的多端直流电网进行分解和等效,提出故障网络等效简化方法,以及直流电网故障电流简化计算方法。在RT-lab仿真平台中搭建了多种拓扑结构的仿真系统,验证了所提计算方法可准确反映故障电流变化趋势,提出的电流解析式方法具有较好的通用性。(3)设计了基于边界暂态电压特征的直流线路保护策略。在故障电流简化计算的基础上,分析不同故障下限流电抗器端电压差异性,提出故障判别方法,采用积分法构造保护判据,避免测量误差和噪声等干扰,设计保护整定阈值整定原则,提出相应的边界保护方案。在仿真平台中验证所提保护方案的有效性,所提保护能够正确判断故障类别和区内外故障,并且具有较好的耐受过渡电阻能力,仅使用本地信息量,具有局域无需通信、故障检测迅速、抗干扰能力强等优点。

关键词：多端直流电网故障电流计算网络简化直流线路保护边界特征故障识别

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具有不对称故障穿越能力的双馈风力发电机组短路电流分析与计算

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电工技术学报 2016年第19期31卷 182-190页

作者：刘素梅毕天姝薛安成杨奇逊新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

风电大规模接入电网背景下,电网故障电流特征发生根本性改变,现有电力系统继电保护技术将难以适应。然而,目前国内外关于双馈风力发电机组(DFIG)短路电流特性的研究多依赖于具体指定的变换器控制与保护策略,研究所得结论多样化,从电力... 详细信息

风电大规模接入电网背景下,电网故障电流特征发生根本性改变,现有电力系统继电保护技术将难以适应。然而,目前国内外关于双馈风力发电机组(DFIG)短路电流特性的研究多依赖于具体指定的变换器控制与保护策略,研究所得结论多样化,从电力系统继电保护需求角度缺乏通用性,且针对不对称故障电流特性的研究仍相对较少。在分析电网发生不对称故障对DFIG自身安全与运行控制影响的基础上,以风电并网故障穿越要求为约束,揭示了DFIG故障穿越控制与其馈出短路电流特性间的关联规律,进一步从理论上推导了不依赖变换器控制策略的DFIG稳态短路电流计算公式;并系统分析了不同电网故障情况下DFIG故障电流变化特性及规律。这些结论能够为含大量DFIG电网继电保护适应性分析及其新原理研究提供支撑。

关键词：双馈风力发电机组故障电流计算不对称故障穿越控制风力发电故障分析

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模块化多电平换流器直流故障过电流精确计算与分析

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电工技术学报 2021年第7期36卷 1526-1536页

作者：蔡洋郭文勇赵闯桑文举中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院应用超导重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

模块化多电平换流器(MMC)发生直流故障后,换流站会出现明显的过电流,对MMC的可靠性产生严重影响。而故障暂态电流的精确计算是实现对暂态过电流有效评估的最直接的手段。为了精确计算MMC故障过电流,提出一种同时考虑交流系统与电容放电... 详细信息

模块化多电平换流器(MMC)发生直流故障后,换流站会出现明显的过电流,对MMC的可靠性产生严重影响。而故障暂态电流的精确计算是实现对暂态过电流有效评估的最直接的手段。为了精确计算MMC故障过电流,提出一种同时考虑交流系统与电容放电影响的故障电流精确计算方法,对桥臂等效模型进行了建模与分析,指出了桥臂电压对时间的微分应由电容项与子模块投入函数项组成。基于桥臂等效模型,建立了MMC直流故障下的状态方程,计算得出了MMC直流故障电流的数值解,对可能出现的最大过电流与最小过电流进行评估,并将此结果与电磁暂态仿真模型(EMT)中的仿真结果进行对比验证,证明了该方法的准确性。最后,将该计算方法与两种传统的故障电流计算分析方法进行了比较,指出了传统故障电流计算方法的不足之处,并进一步验证了该方法的有效性。该文提出的计算和分析方法可以为MMC关键部件的选型提供一定的参考,并为直流故障保护方案的设计提供依据。

关键词：模块化多电平换流器直流故障故障电流计算过电流分析

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基于电流型潮流控制器的柔性直流电网故障限流与恢复研究

基于电流型潮流控制器的柔性直流电网故障限流与恢复研究

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作者：向浩楠重庆大学

学位级别：硕士

由模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)构成的柔性直流电网是支撑高比例可再生能源接纳,实现能源结构变革的重要手段,已成为电网发展的重要方向。柔性直流电网故障电流上升速度快,关键设备过电流耐受能力弱,故障限流... 详细信息

由模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)构成的柔性直流电网是支撑高比例可再生能源接纳,实现能源结构变革的重要手段,已成为电网发展的重要方向。柔性直流电网故障电流上升速度快,关键设备过电流耐受能力弱,故障限流需求十分突出。仅采用限流电抗器(Current Limit Reactor,CLR)限流经济性差,且对故障清除后线路电流恢复速度影响大。因此,研究利用柔性直流电网已有设备进行限流及加快故障清除后系统恢复速度具有重大意义。电流型直流潮流控制器(Current Flow Controller,CFC)作为控制线路潮流,增加系统控制自由度的电力电子设备,也可作为故障限流设备使用,在系统故障后恢复过程中也具备一定加快线路电流恢复速度的能力。本文主要针对基于CFC的柔性直流电网故障抑制特性与故障恢复策略研究,论文主要研究内容如下:(1)针对CFC限流过程动态变化复杂,提出了基于CFC动态变化阶段分析的柔性直流电网故障电流计算方法。根据MMC等效故障电路模型,对多端系统电路构建了故障网络矩阵,得到了适用于不同故障类型的故障电流计算方法。基于故障电流计算方法对含CFC的柔性直流电网故障回路进行了分析,得到CFC不同限流阶段下的故障电流解析表达式。为研究CFC故障限流参数影响和动作时序配合及线路电流恢复过程计算解析分析提供了理论基础。(2)针对CFC与其他设备配合下参数对限流能力的影响,提出了CFC与直流断路器(DC Circuit Breaker,DCCB)协调动作下故障抑制特性分析方法。研究了CFC在故障限流控制模式下的控制策略,以及与DCCB协调配合的动作时序特征。分析了CFC不同参数和动作时序下对故障电流的抑制特性,获得了CFC在不同参数下对故障电流抑制能力的指标。该分析方法能够为CFC故障限流能力参数选择提供参考,并能适用于不同拓扑结构的直流潮流控制器。(3)针对DCCB重合后的两端换流站电压不等导致线路电流恢复慢,提出了一种基于CFC的故障快速恢复控制策略。构建了重合后柔性直流电网等效电路,推导了其线路恢复过程电流解析表达式。提出一种基于CFC的快速故障恢复控制策略,通过减小两端换流站电压压差达到快速恢复线路电流的目的。研究了CFC不同参数和运行工况下该控制策略的线路电流恢复能力。该方法减少了线路恢复过程中的功率波动,极大提高了恢复速度和供电可靠性。

关键词：柔性直流电网故障电流计算直流潮流控制器故障电流抑制故障恢复

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风电孤岛接入的柔性直流电网故障电流协同抑制策略

风电孤岛接入的柔性直流电网故障电流协同抑制策略

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作者：赵桓宇东北电力大学

学位级别：硕士

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流输电在陆上新能源基地远距离汇集、外送、并网方面有重要的应用价值。但是采用架空传输线的柔直电网故障率较高,直流短路故障在低阻尼的柔直电网中发展迅速,故障电... 详细信息

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流输电在陆上新能源基地远距离汇集、外送、并网方面有重要的应用价值。但是采用架空传输线的柔直电网故障率较高,直流短路故障在低阻尼的柔直电网中发展迅速,故障电流变化率大、峰值高,严重威胁电网安全,直流电网需在极短时间内开断数十千安的短路电流,使得直流断路器(Direct Current Circuit Breaker,DCCB)研制难度极大。因此,研究直流电网直流线路故障特征并进行准确的故障电流计算,利用有限的调控资源实现直流故障电流抑制,有利于降低DCCB的开断难度和制造成本,是多端柔性直流电网工程应用中的研究热点。本文首先介绍了风电孤岛接入的四端柔直电网的拓扑结构,并研究了各换流站的控制方式;为了明确柔直系统进行直流故障电流抑制的过程中关注的重点问题,将柔直电网与交流电网的动态稳态特性进行对比,详细分析直流短路发生后柔性直流电网的运行特性,为后文深入分析柔直系统故障特性奠定了基础。其次,通过建立MMC放电过程数学模型的方式,分析了不同储能元件在直流电网故障期间的能量释放过程与MMC直流短路故障动态过程,进而建立了柔直电网离散化电路模型并提出了短路电流求解方法,保证上述建模及求解方法兼顾准确性与效率,为下文故障电流协同抑制方案设计奠定基础。最后,为充分发挥系统内设备的限流潜力,提出了一种适用于风电孤岛接入的柔直电网故障电流协同抑制方案;在柔性直流电网直流故障特性分析的基础上,设计了一种在直流故障期间基于故障电流上升率自适应主动减少子模块投入数量的MMC限流控制方法,并分别针对不同换流站提供了附加控制参数的选取原则;设计了一种集成限流功能的耗能装置配置方案,将耗散电阻配置在风场侧MMC换流阀中,与传统交流耗能装置配置方案相比提升了经济性、丰富了功能性,通过多端MMC控制与耗能装置的共同作用实现直流故障电流协同抑制,并通过仿真验证了抑制方案的有效性。

关键词：柔性直流电网故障电流计算自适应限流控制耗能装置协同抑制方案

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