柔性变电站出线保护方案研究

摘要

随着可再生能源和负荷的发展，越来越多的分布式电源和直流负荷接入配电网。由于换流环节少、利于分布式电源和直流设备接入、能量传输效率高、电能质量高、供电容量大且传输距离远等优势，柔性直流配电网成为未来配电网和直流技术的重要发展方向。在柔性直流配电网中，柔性变电站作为能量传输节点、电网调控节点和负荷调控节点，实现交直流、高低压电能的相互转化。然而，由于直流故障发展迅速，直流保护技术是柔性直流配电网和柔性变电站所面临的挑战和需要攻克的难题之一，其难点在于快速且有选择性地识别直流故障，且目前实际工程中尚无成熟有效的解决方案。为此，开展关于柔性变电站出线保护方案的研究。
　　分析柔性变电站直流出线3类典型故障的故障特性，得出了典型故障工况下的故障特征，在此基础上，提出了柔性变电站交直流出线保护方案、交直流保护定值整定原则和直流保护定值整定计算方法，为柔性变电站的规划、建设、运行提供有效的理论依据和保护技术支撑，并将促进可再生能源的大规模开发和高效利用以及多元化交直流负荷友好接纳。
　　针对柔性变电站直流出线双极短路故障快速且有选择性地识别问题，在高频段将电力电子换流器局部线性化为恒阻抗模型，利用直流故障过程中故障点电压突变产生的衰减高频信号，分析直流系统不同位置故障时暂态高频阻抗的特征差异，在此基础上，提出一种基于暂态高频阻抗比较的方向纵联保护原理，并形成了相应的保护方案，为柔性直流配电网实现故障恢复奠定基础。最后，利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建四端开环柔性直流配电网模型，验证了该保护的可行性和有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 柔性变电站出线保护的国内外研究现状

1．2．1 交流线路保护国内外研究现状

1．2．2 直流线路保护国内外研究现状

第2章 柔性变电站直流出线故障特性分析

2．1 柔性变电站概述

2．1．1 AC／DC变换器拓扑及工作原理

2．1．2 DC／DC变换器拓扑及工作原理

2．2 双极短路故障特性分析

2．3 单极接地故障特性分析

2．4 断线故障特性分析

2．5 小结

第3章 柔性变电站出线保护配置与定值整定

3．1 交直流出线保护配置与定值整定

3．1．1 中压直流出线保护配置与定值整定

3．1．2 中压交流出线保护配置

3．2 仿真与验证

3．2．1 针对双极短路故障

3．2．2 针对单极接地故障

3．2．3 针对断线故障

3．3 小结

第4章 柔性变电站直流出线保护原理研究

4．1 故障时高频信号产生机理

4．2 直流出线故障时的暂态高频阻抗

4．3 换流器直流侧等效内阻抗特性分析

4．4 基于暂态高频阻抗比较的方向纵联保护

4．4．1 区内外故障识别判据

4．4．2 保护流程图

4．5 仿真与验证

4．5．1 MMC直流侧高频阻抗简化等效模型验证

4．5．2 直流出线故障仿真结果

4．5．3 过渡电阻对故障判别的影响

4．5．4 信号噪声对故障判别的影响

4．6 小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢