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新能源发电是解决当前能源危机、气候变暖等问题的有效途径。我国有丰富的可再生能源资源,但用电负荷中心却与一次能源中心呈逆向分布,因此需进行电力能源的远距离输送。采用架空线的柔性直流电网是解决大规模新能源并网外送的有效方案,但架空线路发生直流短路故障的概率相对较高,为避免换流器过流损坏,需采用新型换流器或直流断路器阻断直流故障电流。在故障线路被隔离后,为快速恢复供电,需研究故障后快速重恢复方法。传统自动重合闸方法在重合于永久性故障时,会给换流器和直流断路器带来二次冲击,危害较大。混合型MMC对直流电压、直流电流具有强大的控制能力,在应对柔直电网直流故障时有良好的应用前景,因此,研究基于混合型MMC的柔性直流电网重合闸方法有着非常重要的意义。
在此背景下,本文研究了基于混合型MMC的架空柔性直流电网直流故障后重合闸方法。主要研究内容与研究成果如下所示:
(1)针对基于混合型MMC和快速真空开关的直流电网组网方案,提出其直流故障隔离及故障后重恢复方法。拓展混合型MMC的控制能力,保证换流器在直流故障期间不闭锁,使得直流电网在直流故障被清除后能快速、柔性地恢复正常工作状态。在PSCAD/EMTDC平台搭建了电磁暂态模型,仿真验证了所提方法的正确性。
(2)针对基于混合型MMC和直流断路器的两端柔直系统,提出了一种基于混合型MMC主动信号注入的直流故障自适应重合闸方法,在混合型MMC极控制器中加入故障性质辨识控制模式,在故障隔离后进行故障性质判别,避免重合闸于永久性故障,提高系统安全性。搭建了含耦合型机械式直流断路器的混合型MMC直流输电系统的电磁暂态模型,仿真结果表明:该方法可有效避免系统重合闸于永久性故障,且具有较强的耐过渡电阻能力与抗噪声干扰能力。
(3)针对基于混合型MMC和直流断路器的架空柔性直流电网,提出了一种基于混合型MMC主动信号注入的改进型架空柔性直流电网自适应重合闸方法,采用叠加信号的方式向直流电网故障线路注入信号,在重合闸前进行故障性质判别,无需中断电网的功率传输。在PSCAD/EMTDC平台搭建了含混合型MMC和耦合型机械式直流断路器的四端柔直电网电磁暂态模型,仿真验证了所提方法在包含耦合型机械式直流断路器的柔直电网中的有效性,证明了主动信号注入对其他换流站及健全线路的功率传输没有影响,并分析了不同换流站注入信号的可行性。
在此背景下,本文研究了基于混合型MMC的架空柔性直流电网直流故障后重合闸方法。主要研究内容与研究成果如下所示:
(1)针对基于混合型MMC和快速真空开关的直流电网组网方案,提出其直流故障隔离及故障后重恢复方法。拓展混合型MMC的控制能力,保证换流器在直流故障期间不闭锁,使得直流电网在直流故障被清除后能快速、柔性地恢复正常工作状态。在PSCAD/EMTDC平台搭建了电磁暂态模型,仿真验证了所提方法的正确性。
(2)针对基于混合型MMC和直流断路器的两端柔直系统,提出了一种基于混合型MMC主动信号注入的直流故障自适应重合闸方法,在混合型MMC极控制器中加入故障性质辨识控制模式,在故障隔离后进行故障性质判别,避免重合闸于永久性故障,提高系统安全性。搭建了含耦合型机械式直流断路器的混合型MMC直流输电系统的电磁暂态模型,仿真结果表明:该方法可有效避免系统重合闸于永久性故障,且具有较强的耐过渡电阻能力与抗噪声干扰能力。
(3)针对基于混合型MMC和直流断路器的架空柔性直流电网,提出了一种基于混合型MMC主动信号注入的改进型架空柔性直流电网自适应重合闸方法,采用叠加信号的方式向直流电网故障线路注入信号,在重合闸前进行故障性质判别,无需中断电网的功率传输。在PSCAD/EMTDC平台搭建了含混合型MMC和耦合型机械式直流断路器的四端柔直电网电磁暂态模型,仿真验证了所提方法在包含耦合型机械式直流断路器的柔直电网中的有效性,证明了主动信号注入对其他换流站及健全线路的功率传输没有影响,并分析了不同换流站注入信号的可行性。