【摘要】：由于用戶對電能質(zhì)量要求的提高和用電負(fù)荷的增長,傳統(tǒng)交流電網(wǎng)正面臨越來越多的挑戰(zhàn)�；谌匦驼髌骷懊}寬調(diào)制的直流電網(wǎng)技術(shù),以其控制靈活、即插即用、電能損耗低以及潮流轉(zhuǎn)換方便等優(yōu)點,正逐漸成為未來電網(wǎng)發(fā)展的趨勢。然而由于實際工程經(jīng)驗的缺乏和直流斷路器技術(shù)發(fā)展的限制,直流電網(wǎng)的保護研究成為制約直流電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。本文以直流電網(wǎng)系統(tǒng)為研究對象,重點研究了系統(tǒng)中VSC的數(shù)學(xué)模型及控制方法,不同拓?fù)湎轮绷麟娋W(wǎng)中VSC的故障暫態(tài)分析和故障的檢測與隔離。1、建立了abc三相靜止坐標(biāo)系和dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下VSC的數(shù)學(xué)模型,對VSC換流站的雙環(huán)控制方法進行了研究,設(shè)計了基于電流前饋補償解耦的電流內(nèi)環(huán)控制策略,并分別對定直流電壓、定有功功率等外環(huán)控制方法進行了討論,實現(xiàn)了有功和無功功率的解耦控制。2、著重討論了不同直流電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下VSC的雙極短路故障特性。對于雙端直流系統(tǒng),將故障過程分為電容器放電階段、二極管續(xù)流階段以及不控整流穩(wěn)態(tài)階段,分別對各階段電流電壓等暫態(tài)量進行了求解。對于多端直流樹狀系統(tǒng)以及環(huán)網(wǎng)系統(tǒng),對故障電路進行了等效簡化,推導(dǎo)出了故障后電流的暫態(tài)表達式。3、對直流電網(wǎng)保護技術(shù)中故障檢測和故障隔離方法進行了研究。在故障分析基礎(chǔ)上結(jié)合線路出口限流器、直流斷路器及直流方向開關(guān)的使用,提出了一種基于故障特征量di/dt的無需換流站間通信的故障檢測方法。針對目前大容量直流斷路器研發(fā)困難和交流斷路器獨立使用時可靠性較差的問題,結(jié)合故障后換流器電流的暫態(tài)特性,提出一種由交流斷流器和小容量直流斷路器的配合使用的故障隔離方法,最后通過仿真驗證了故障檢測和隔離方法的有效性。
[Abstract]:Traditional AC power grid is facing more and more challenges due to the improvement of power quality requirements and the increase of power load. Based on full control rectifier and pulse width modulation, DC network technology is gradually becoming the trend of power grid development in the future because of its advantages of flexible control, plug and play, low power loss and convenient power flow conversion. However, due to the lack of practical engineering experience and the technical development of DC circuit breakers, the research of DC network protection has become a bottleneck restricting the development of DC network system. In this paper, the mathematical model and control method of VSC in DC network are studied, and the fault transient analysis and fault detection and isolation of VSC in DC network under different topologies are studied. The mathematical models of VSC in abc three-phase stationary coordinate system and dq two-phase rotating coordinate system are established. The double-loop control method of VSC converter station is studied. The current inner loop control strategy based on decoupling of current feedforward compensation is designed. The methods of constant DC voltage and constant active power equal outer loop control are discussed, and the decoupling control of active and reactive power is realized. 2. The characteristics of bipolar short circuit fault of VSC under different DC network topology are discussed emphatically. For the two-terminal DC system, the fault process is divided into capacitor discharge stage, diode continuous current stage and uncontrolled rectifier steady-state stage. The transient parameters such as current and voltage in each phase are solved respectively. For multi-terminal DC tree system and ring network system, the fault circuit is equivalent simplified, and the transient expression of fault current is derived. 3. The fault detection and fault isolation methods in DC network protection technology are studied. On the basis of fault analysis, a fault detection method without communication between converter stations is proposed based on fault characteristic di/dt, combined with the use of line outlet current limiter, DC circuit breaker and DC directional switch. In view of the difficulties in developing large capacity DC circuit breakers and the poor reliability of AC circuit breakers when they are used independently, combined with the transient characteristics of converter current after fault, A fault isolation method is proposed, which is used in combination of AC current breaker and small capacity DC circuit breaker. Finally, the effectiveness of fault detection and isolation method is verified by simulation.
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM721.1

【參考文獻】

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本文編號：2347807