發(fā)布時間：2021-06-26 03:49

　　為妥善處理混合直流輸電系統(tǒng)的故障隔離問題,提出了一種基于限流器和直流斷路器協(xié)調(diào)的故障隔離方法。闡述了限流器和直流斷路器的結(jié)構(gòu)與建模思路,設(shè)計了兩者的時序協(xié)調(diào)方案�？紤]限流器動作和斷路器分斷各暫態(tài)階段,建立了混合直流輸電系統(tǒng)的故障等效電路,理論推導(dǎo)了系統(tǒng)峰值電流、耗散能量和故障清除時間的數(shù)學(xué)關(guān)系。利用PSCAD/EMTDC平臺,搭建了320 kV混合直流輸電仿真測試系統(tǒng)。仿真比較了不同限流電阻、主斷路器延時及故障深度下系統(tǒng)的暫態(tài)性能。仿真結(jié)果驗證了所提方法在抑制短路電流、加速故障隔離與降低斷路器耗散能量等方面的積極效應(yīng),肯定了其應(yīng)用于混合直流輸電系統(tǒng)的有效性和適應(yīng)性。 

【文章來源】：電力系統(tǒng)保護與控制. 2020,48(19)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

。送端采用LCC(整流站)，為2個6脈動換流器串聯(lián)組成的12脈動換流器[13-14]；受端采用VSC(逆變站)，子模塊為半橋型結(jié)構(gòu)[15-16]。直流系統(tǒng)包括換流站、平波電抗器、架空線路、接地極等。圖1混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)Fig.1TopologystructureofthehybridHVDCsystem在混合直流輸電系統(tǒng)中：LCC配置最小觸發(fā)角、最大觸發(fā)角控制、定直流電流和低壓限流控制器；VSC配置定直流電壓和定無功功率控制器�；旌现绷鬏旊娤到y(tǒng)穩(wěn)定運行于H點，控制特性曲線如圖2所示。圖2混合直流輸電系統(tǒng)控制特性曲線Fig.2ControlcharacteristicscurveofthehybridHVDCsystem1.2故障暫態(tài)特性當發(fā)生圖2中所示的直流線路故障時，LCC和VSC兩側(cè)的電氣方程為[17]recTf-receq-recgf-receq-rec323cosππ.UXLiuiRT(1)f-inveq-invdc-invgf-inveq-invdc-invf-inveq-inv..LiuuiRiCu(2)式中：下標rec、inv表示整流側(cè)和逆變側(cè)；Req、Leq、Ceq為直流線路等效電阻、電感和電容；if、udc表示直流故障電流和電壓；u為交流電網(wǎng)電壓；α為LCC側(cè)觸發(fā)角；T和XT是LCC側(cè)換流變壓器的變比和等效電抗；ug為直流故障點的殘余電壓。LCC與VSC側(cè)的直流故障電流通過故障電阻Rg構(gòu)成耦合關(guān)系，ug與Rg的關(guān)系如式(3)所示。ggf-recf-invuR(ii)(3)綜合式(1)—式(3)，以if-rec、if-inv、udc-inv為狀態(tài)變量x=[x1,x2,x3]T，構(gòu)建多元狀態(tài)方程式(4)，從中可求解LCC與VSC側(cè)的故障電流。

VSC側(cè)的直流線路上，其基于高溫超導(dǎo)材料的失超機理進行故障限流，具有響應(yīng)快、自恢復(fù)、結(jié)構(gòu)緊湊、限流性能強等優(yōu)點[18-21]。在系統(tǒng)正常運行時，限流器處于超導(dǎo)態(tài)表征為零電阻。在發(fā)生短路故障后，過電流將導(dǎo)致超導(dǎo)體失超，限流器的電阻變化特性如式(5)所示。qSCqSCq0()()1e()ttTttRtRtt(5)式中：tq為失超起始時間；RSC為限流電阻；TSC為從超導(dǎo)態(tài)過渡到正常態(tài)的時間常數(shù)�；谑�(5)，構(gòu)建了如圖3所示的電阻型限流器理論模型。圖3電阻型限流器理論模型Fig.3TheoreticalmodelofresistiveFCL2.2混合式直流斷路器本文選用混合式直流斷路器安裝在電阻型限流器的下游處。該直流斷路器的理論基礎(chǔ)在于充分利用機械開關(guān)的低通態(tài)損耗特性和全控器件的阻斷能力，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部元件間的可靠換流，具有分斷速度快、工程應(yīng)用性強等優(yōu)點[22-24]。圖4所示為混合式直流斷路器的示意結(jié)構(gòu)。圖4混合式直流斷路器示意結(jié)構(gòu)Fig.4SchematicstructureofhybridtypeDCB在系統(tǒng)正常運行時，主斷路器(MainCircuitBreaker,MCB)斷開，電流流過隔離開關(guān)、快速機械開關(guān)(RapidDisconnectorSwitch,RDS)和電流轉(zhuǎn)移開關(guān)(LoadCommutationSwitch,LCS)。在短路故障后，相繼控制LCS、RDS和MCB進行電流轉(zhuǎn)移，并由避雷器吸收殘余能量，斷開隔離開關(guān)完成故障隔離。3限流器與直流斷路器的協(xié)調(diào)方案3.1協(xié)調(diào)步驟圖5為電阻型限流器與混合式直流斷路器的時序協(xié)調(diào)示意圖，具體解析如下：(1)t=t0，發(fā)生直流線路故障；(2)t=t1，電阻型限流器動作；(3)t=t2，LCS斷開，MCB閉合，迫使故障電流由LCS轉(zhuǎn)移

【參考文獻】：
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本文編號：3250572