發(fā)布時間：2020-06-07 15:24

【摘要】：隨著新能源電源的迅猛發(fā)展,與交流配電網(wǎng)相比,柔性直流配電網(wǎng)由于控制靈活、換流環(huán)節(jié)少以及電能質量高等優(yōu)勢,成為國內外研究熱點。繼電保護是柔性直流配電網(wǎng)安全可靠運行的關鍵,同時也是其亟待解決的主要難題之一。柔性直流配電網(wǎng)故障電流上升速度快,但其換流設備耐受過流能力弱,這要求保護需在數(shù)毫秒內識別故障線路。然而在這極短的時間內,如何利用復雜的故障暫態(tài)信息有選擇地識別出故障線路是一大挑戰(zhàn)。針對上述難點,論文從柔性直流配電網(wǎng)故障時域和頻域特性出發(fā),研究了兩種原理互補的保護方法以及兩種場景互補的故障測距方法,論文所做主要研究工作和創(chuàng)新成果如下:(1)針對柔性直流配電網(wǎng)特點,揭示了可用于保護判別的故障時域和頻域特征。時域方面,分析了故障電氣量在全時域各階段所含的分量,揭示了全電流在故障時域具有單一的方向特征;頻域方面,分析了電流的頻段分布特征,揭示了故障電流和線路分布電容暫態(tài)電流的頻段分布特征差異,提出了交流饋入階段的等效電路,揭示了六次諧波分量的存在機理。故障時域、頻域特征的揭示為保護原理和故障測距方法的研究奠定了基礎。(2)為提高保護的速動性,提出了基于頻段分布的電流差動保護。揭示了柔性直流配電網(wǎng)區(qū)內故障的差動電流集中于低頻段而區(qū)外故障時集中于高頻段,通過離散小波變換分解重構出差動電流的低頻和高頻信號,進而提出基于頻段分布的電流差動保護。該保護方法具有天然的選擇性,耐受過渡電阻以及噪聲能力強,保護的算法動作時間在3ms以內。此方法將分布電容暫態(tài)電流這一差動保護誤動量轉化為保護制動量,在區(qū)外故障時提高了防止保護誤動的能力,實現(xiàn)了保護快速動作。(3)為與上述差動保護形成原理互補,提出了基于全電流特征的方向縱聯(lián)保護。分析了柔性直流配電網(wǎng)區(qū)內、外故障的全電流方向特征差異,提出了方向縱聯(lián)保護,給出了動作判據(jù)以及定值整定方法,分析了各因素對保護的影響,并證明了該方法不受線路分布電容暫態(tài)電流的影響。該保護原理簡單可靠、具有選擇性,耐受噪聲能力強,無需數(shù)據(jù)嚴格同步,不受線路兩端電流傳感器特性差異的影響,保護的算法動作時間在1ms以內,較好地滿足了柔性直流配電網(wǎng)對保護速動性與選擇性的需求。(4)針對故障測距方法可用故障信息有限的難題,提出了基于六次諧波的直流線路單端故障測距方法,并給出了消除多重衰減分量影響的措施。由于可用信息有限,故障測距需利用暫態(tài)信息,而柔性直流配電網(wǎng)故障暫態(tài)過程復雜,含有多重衰減分量,受此影響,傅里葉算法難以精準提取頻域分量,為此提出了不受多重衰減分量影響的改進傅里葉算法,利用冗余信息消除了多重衰減分量的影響,精準提取了六次諧波分量,進而實現(xiàn)了六次諧波故障測距方法。該方法利用本地故障暫態(tài)信息,可實現(xiàn)測距誤差在2%以內,有效提高測距的速度與精度。(5)針對配置限流電抗器的場景,提出了改進R-L模型測距方法。結合復雜的故障時域特性,研究了 R-L模型算法在柔性直流配電網(wǎng)中的適用性,揭示了該算法在微分變量獲取和算法數(shù)值穩(wěn)定性兩方面存在的局限性,利用限流電抗器的壓降與電流微分成正比的特性,提出了新的微分變量獲取方法,并改進了測距算法的公式以提高數(shù)值穩(wěn)定性,提出了可利用全時域信息的故障測距方法。該方法對整個故障過程具有理論有效性,僅利用1kHz的采樣頻率,可實現(xiàn)測距誤差在1%以內,提高了柔性直流配電網(wǎng)的供電可靠性。
【圖文】：

用于對電能質量有較高要求的場合。逡逑（２）網(wǎng)絡拓撲逡逑電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲可分為：網(wǎng)格狀、拉手狀以及輻射狀，如圖２－２所示。逡逑／邋一邋—、逡逑Ｉ交流Ｍ）邐Ａ逡逑Ｗ邐Ｗ邐ＴＴ逡逑ｚ邋－、邐－ＣＤ￣￣Ｉ邐Ｌ￣邋邐１邐邐邋—，邋、逡逑Ｉ交流網(wǎng)）一－？＃健?邐邐邐□邐１交流網(wǎng)）逡逑Ｉ邐，■、邐１逡逑（交流網(wǎng)）逡逑、、一邋Ｚ逡逑（ａ）

前國內外廠家研制的直流斷路器的斷流能力己達到５ｍｓ左右可切斷數(shù)�。甙搽娏麇义系乃剑欤睿矗保阋詽M足柔性直流配電網(wǎng)的需求。逡逑綜上所述，圖２－３給出了本論文用于保護研究的柔性直流配電網(wǎng)拓撲結構。逡逑邐邐±１０ｋＶ逡逑ＨＳＩ－－ＥＨ邐—＾－－職邐－－逡逑ＶＳＣ１邐ＪＤｙｌ＾邐ＶＳＣ２逡逑——＼邐１邐流逡逑辦Ｘ］邐負荷邐＆荷逡逑邐因直流斷路器逡逑：：逡逑圖２－３柔性直流配電Ｍ拓撲圖逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＤＣ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑其中，網(wǎng)絡拓撲為雙端型拉手狀，，這主要由于柔性茛流ＷｉＵＭ潮流可檸，拉逡逑手狀網(wǎng)絡不存在環(huán)流問題，并可有效提高供電可靠性。考慮柔性肓流配電Ｎ的屯逡逑壓等級與容量，故采用成本低、控制簡單、可靠性高的兩屯平ｖｓｅ作為換流器逡逑拓撲，并選S謂峁辜虻�、经疾[院謾⒂τ霉惴旱畝猿頻ゼΥ魑兩酉擼伲輳斟義洗送猓樂溝ゼ擁毓收弦鷓現(xiàn)毓鰨采璞赴踩�，采用Ｈ流屯容器屮性辶x系愀咦杞擁胤絞健Ｈ嶁災繃髖淶繽諉慷蝸唄妨蕉耍桑�！邋Ａx澹肆鞫下菲鰨＃椋樨合唄飯叔義稀玻卞濉義

本文編號：2701620