【摘要】：柔性直流輸電技術為構建未來直流電網(wǎng)提供了有效的技術支持,然而如何快速隔離直流側故障一直是制約直流電網(wǎng)的發(fā)展的一個難題。直流斷路器作為一種關鍵直流開斷設備,響應速度快,恢復時間短,可以顯著降低直流輸電系統(tǒng)中電力電子器件過流風險,但是也存在直流電弧難以熄滅、需要在幾ms內快速分斷以及過電壓高等研究難點。本文以目前已有的模塊化全控混合直流斷路器作為研究對象,進行了以下研究:(1)研究直流斷路器改進拓撲。針對成本較低的基于二極管橋式子模塊結構的模塊化全控直流斷路器進行了拓撲改進,其在實現(xiàn)直流斷路器快速雙向分斷功能的基礎上,可以提高重合閘速動性。文中采用限流電路減小了斷路器分斷過程中通過的電流峰值和兩端過電壓峰值,并詳細分析該改進拓撲合閘、分閘以及重合閘的動作過程及原理。(2)研究直流斷路器控制策略和在直流電網(wǎng)中的應用。針對本文中的改進拓撲,在其工作過程中采用“故障自處理和自恢復”以及可提高動作速動性的“預先換流”故障預處理控制策略,并以MMC三端直流系統(tǒng)為例,分析系統(tǒng)故障特性,提出了直流斷路器在多端系統(tǒng)中“斷路器就地保護”和上層繼電保護系統(tǒng)相協(xié)調的應用策略,該控制策略可以防止多端系統(tǒng)中非故障線路直流斷路器誤動作。(3)基于本文中改進的直流斷路器拓撲和三端直流系統(tǒng)模擬算例,進行了直流斷路器應用在多端直流系統(tǒng)中的參數(shù)設計。最后通過PSCAD/EMTDC仿真分析了該改進拓撲結構功能、參數(shù)設計、控制策略以及在多端直流系統(tǒng)中應用策略的合理性,并搭建低壓實驗平臺進行了該拓撲分斷功能的實驗驗證。
【圖文】：

滅弧系統(tǒng)一般采用金屬柵片滅弧室，弧觸頭分斷過程中動、靜觸頭之間的電逡逑弧被機械運動拉長，，在磁吹力和氣壓的作用下，電弧進一步被拉長并向上運動進逡逑入滅弧室，在金屬柵片的作用下，弧柱被切割成若干串聯(lián)的小段電弧，如圖１－１逡逑所示。電弧在拉長、金屬表面近極壓降和柵片冷卻作用等多方作用下，電弧電壓逡逑Ａ逡逑＾邐＾邐金屬柵片逡逑Ａ邐犬逡逑Ａ邐Ａ逡逑動觸頭邐靜觸頭逡逑圖１－１低壓直流斷路器滅弧示意圖逡逑Ｆｉｇ邋１－１邋Ａｒｃ邋ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｌｏｗ邋ｖｏｌｔａｇｅ邋ＤＣ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｂｒｅａｋｅｒ逡逑２逡逑

比如真空斷路器、ＳＦ６斷路器等，進行改造，應用到直流開斷拓撲結構中，逡逑由于交流斷路器只具各過零開斷能力，所以需要人為在斷路過程中制造電流過零逡逑點用于滅弧，常使用迭加振蕩電流的方法［９］，其基本結構如圖１－３所示。電路由機逡逑械開關、ＬＣ振蕩回路和ＭＯＶ邋（氧化鋅避雷器）吸收放電回路三部分組成。正常逡逑運行時，電流通過機械開關；發(fā)生短路故障時，機械開關分斷并燃弧，弧壓使部逡逑分電流轉移至振蕩換流支路，自激振蕩產(chǎn)生反向電流迭加到機械開關支路上產(chǎn)生逡逑過零點，電弧熄滅，隨后吸收放電回路吸收關斷能量，完成分斷。逡逑機械開關邐ｙ逡逑0邐邐＾邋ｃｊ邐邋0逡逑振蕩回路逡逑邐邐逡逑吸收放電回路廠ｍｏｍ逡逑邐．逡逑圖１－３機械式直流斷路器基本結構逡逑Ｆｉｇ邋１－３邋Ｂａｓｉｃ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ邋ＤＣ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｂｒｅａｋｅｒ逡逑為了提高開斷的電壓等級，“預充電振蕩法”就是在此方法的基礎上，根據(jù)電逡逑流方向預先用直流電源給振蕩電路電容充電，開斷時能夠產(chǎn)生更大的振蕩電流，逡逑形成強制過零點便于機械開關快速熄滅電弧�！白约ふ袷帯笔街绷鲾嗦菲鹘Y構簡單、逡逑成本低，但是開斷時間長，遠遠無法滿足直流輸電的開斷時間要求。“預充電振蕩逡逑４逡逑
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM561

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 藥韜;溫家良;李金元;陳中圓;;基于IGBT串聯(lián)技術的混合式高壓直流斷路器方案[J];電網(wǎng)技術;2015年09期

2 李斌;何佳偉;;柔性直流配電系統(tǒng)故障分析及限流方法[J];中國電機工程學報;2015年12期

3 杜翼;江道灼;鄭歡;張弛;尹瑞;吳兆麟;;基于電力電子復合開關的限流式混合直流斷路器參數(shù)設計[J];電力系統(tǒng)自動化;2015年11期

4 吳婧;姚良忠;王志冰;李琰;楊波;曹遠志;;直流電網(wǎng)MMC拓撲及其直流故障電流阻斷方法研究[J];中國電機工程學報;2015年11期

5 陳名;黎小林;許樹楷;張祖安;;基于零電壓零電流的混合式直流斷路器[J];南方電網(wǎng)技術;2015年03期

6 施世鴻;賈紅舟;倫振堅;;多端直流線路保護研究[J];電力建設;2014年11期

7 杜翼;江道灼;陳可;王玉芬;尹瑞;張弛;;混合式高壓直流斷路器的控制策略與實驗研究[J];電力建設;2014年08期

8 張建坡;趙成勇;;MMC-HVDC直流側故障特性仿真分析[J];電力自動化設備;2014年07期

9 徐政;薛英林;張哲任;;大容量架空線柔性直流輸電關鍵技術及前景展望[J];中國電機工程學報;2014年29期

10 周萬迪;魏曉光;高沖;羅湘;曹均正;;基于晶閘管的混合型無弧高壓直流斷路器[J];中國電機工程學報;2014年18期

相關碩士學位論文 前2條

1 衛(wèi)思明;高壓直流斷路器關鍵技術研究[D];華北電力大學;2015年

2 張弛;高壓直流斷路器及其關鍵技術[D];浙江大學;2014年

本文編號：2696860