多端環(huán)狀柔性直流配電線路保護(hù)方法研究.pdf

1、分布式能源的大規(guī)模發(fā)展，使得可再生能源廣泛接入、就地消納成為了配電網(wǎng)未來發(fā)展的主要方向。相比于傳統(tǒng)交流能量傳輸網(wǎng)絡(luò)，直流系統(tǒng)在降低線路損耗、減少分布式電源接入過程的變流能耗等方面均具備明顯的優(yōu)勢。近年來隨著電壓源換流器(Voltage Sourced Converter，VSC)技術(shù)的飛躍式發(fā)展，直流區(qū)域閉環(huán)組網(wǎng)運行已經(jīng)成為現(xiàn)實。并且，電力電子控制技術(shù)的提升和變流器制造成本的降低，進(jìn)一步推動了直流配電網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)革新。越來越多的國家把直流

2、配電系統(tǒng)作為未來智能電網(wǎng)的重要組成部分。然而，作為一個新興的研究熱點，要實現(xiàn)直流配電系統(tǒng)的大規(guī)模實際運行，一些關(guān)鍵問題仍然需要解決。其中，直流配網(wǎng)的保護(hù)，作為直流系統(tǒng)、乃至于與之相聯(lián)的交流網(wǎng)絡(luò)可靠穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，是直流配電網(wǎng)研究的重中之重。因此，本文結(jié)合實際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，針對直流配電系統(tǒng)故障與保護(hù)的特殊性，對直流配電系統(tǒng)保護(hù)方案的配置進(jìn)行了以下研究。
　　首先，基于對現(xiàn)有直流配電領(lǐng)域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析及優(yōu)缺點比較，選擇了三端環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作

3、為本文直流配電系統(tǒng)建模的基本拓?fù)洹Ｔ趽Q流器設(shè)計上，選擇定直流電壓-無功控制和定有功-無功控制策略對基于兩電平電壓源型入網(wǎng)換流器AC/DC進(jìn)行控制;采用雙向BUCK-BOOST變換器，以恒流控制策略對儲能負(fù)載并網(wǎng)進(jìn)行控制，并在MATLAB/Simulink環(huán)境下建立了直流配電系統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真模型?；诒疚哪Ｐ停瑢χ绷髋潆娤到y(tǒng)入網(wǎng)換流器直流側(cè)極間短路故障和單極接地故障的故障回路及其傳播特性、交流電源側(cè)不對稱故障的故障特性進(jìn)行理論分析和仿真

4、驗證，提取相關(guān)故障特征為保護(hù)方案的合理配置打下基礎(chǔ)。
　　其次，本文結(jié)合實際拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，針對直流配電系統(tǒng)故障與保護(hù)的特殊性，對多端環(huán)狀直流配電線路故障提出了基于本地信息的兩種快速直流保護(hù)方案。其一，利用檢測直流線路過電流實現(xiàn)保護(hù)啟動;分別計算正、負(fù)極暫態(tài)電壓的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)進(jìn)行故障選極;同時利用區(qū)內(nèi)故障時各電氣量的時域解析關(guān)系，分別推導(dǎo)出單、雙極故障時的微分方程以計算故障距離，從而實現(xiàn)區(qū)內(nèi)、外故障的快速、可靠識別。其二，通過對直流配電線

5、路頻率特性的分析，根據(jù)區(qū)內(nèi)線路末端的諧振頻率選取電流信號高頻段，利用區(qū)內(nèi)、外故障時的高頻電流作為保護(hù)動作判據(jù);根據(jù)正極電流與負(fù)極電流的絕對值之比作為故障選極判據(jù)。基于MATLAB/Simulink仿真，得出其可對直流區(qū)內(nèi)各故障進(jìn)行快速保護(hù)動作，在區(qū)外故障時不動作，驗證了保護(hù)方案的有效性與可行性。
　　最后，利用直流配電線路區(qū)內(nèi)、外故障時兩端電流突變量方向的特征，針對現(xiàn)有直流線路縱聯(lián)保護(hù)存在的高阻故障時可靠性差、門檻值難以整定等問題