直流故障

摘要： 基于电压源型换流器的高压直流输电系统的故障电流幅值大、上升速度快,现有直流断路器的故障电流开断容量和开断速度受到很大挑战。提出一种基于饱和铁心型超导限流器的混合直流限流电路,利用饱和铁心型超导限流器及限流电阻共同作用实现阻感复合限流,并借助吸能电阻达到加速故障电流清除、缓解直流断路器开断压力的目的。根据直流故障暂态特性,结合该混合直流限流电路与混合式直流断路器的配合策略,分阶段对该混合直流限流电路的工作原理进行理论解析。通过数学推导给出所提混合直流限流电路的参数设计原则。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中对所提混合直流限流电路的原理正确性和功能有效性进行验证。结果表明,所提混合直流限流电路能有效抑制故障电流、缩短故障线路隔离时间、减少避雷器吸能并能实现饱和铁心型超导限流器快速恢复。

摘要： 直流故障限流器(FCL)是抑制直流短路故障电流的关键设备,其在交直流混合电网中十分重要。文中提出一种多功能模块化直流FCL拓扑,由多个电力电子功率单元子模块串联组成,通过模式控制与切换,实现故障限流、能耗泄放和直流网压支撑3种功能。文中详细分析了多功能模块化直流FCL的运行机理,给出了其在交直流混合电网中的典型配置方案,并针对3种功能对应的工作模式,完成了控制策略设计与开发。为验证拓扑结构及控制策略的有效性,在Matlab/Simulink中构建多工况仿真模型。仿真结果表明,所提模块化直流FCL拓扑及控制策略能够满足交直流混合电网多种故障情况下的故障限流应用需求。

摘要： 由于LCL滤波器相比于L滤波器有更好的高频滤波功能以及更低的价格成本,逐渐受到广泛应用。但是当前基于LCL型电压源换流器(VSC)的±10 kV柔性直流配电网故障机理还尚未进行过深入讨论。针对"手拉手"式的±10 kV柔性直流配电网,先给出了LCL型VSC应用在柔性直流配电网中的控制模型,之后详细分析了在直流故障下柔性直流配电网的暂态特性,并研究了接地方式、IGBT闭锁与否以及线路阻抗大小对故障情况的影响,最后通过仿真模型证明了理论分析的正确性。

摘要： 基于半桥型子模块拓扑的模块化多电平换流器不具备直流短路故障电流阻断能力,影响了低成本架空线的应用。为抑制直流故障时的短路电流,研究了一种新跨接单极三电平子模块拓扑,解决了混合拓扑中电容不均衡充电问题。然后为应对子模块闭锁对换流站和电网可能产生的不利影响,设计了一种新跨接正、负极三电平子模块拓扑,并分析了其过调制运行、降直流电压运行和桥臂电流方向变化工况时所提拓扑的正、负电平输出要求,进一步减少了子模块中功率器件数量并研究了其控制策略。最后在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,对所提新跨接双极三电平子模块拓扑过调制运行、自均压特性及闭锁抑制特性进行了仿真验证。仿真结果表明,所设计的拓扑及控制策略能够有效抑制直流故障时的短路电流。

摘要： 针对现有特高压直流工程直流故障仿真模型未考虑控制系统以及其纯数值仿真速度慢的问题,提出了一种多端混合特高压直流工程的半解析仿真法。首先,在直流单极接地故障下,建立了考虑控制器动态的常规和柔性直流换流站实用模型。然后,进一步建立了典型三端混合特高压直流输电工程的直流单极接地故障仿真模型,并使用多阶段半解析法求解。多阶段半解析法的核心思想是将仿真时段均分成多个子区间,并在每个子区间上求近似解析解。该方法融合了解析方法和数值方法的优势,并有利于开展并行计算。最后,将所得结果与PSCAD/EMTDC、欧拉法和4阶龙格库塔法等常用数值解法进行比较。结果表明,所提方法能得到与PSCAD/EMTDC高度吻合的仿真波形,且速度远快于常用数值解法。

摘要： 实际工程中如何实现直流故障电流的阻断是基于模块化多电平换流器(multilevel modular converter, MMC)的柔性高压直流输电(flexible high voltage DC transmission based on MMC, MMC-HVDC)系统中亟须研究与解决的关键问题之一。在分析已提出的子模块拓扑的基础上,提出一种带有双向开关的钳位双电容子模块(clamp double capacitor bidirectional switch sub-module, CDCBSSM)。该子模块拥有双电容,可以输出3个电平,发生故障时将电容反向串联进故障回路中,利用电容的反向电压在抑制故障电流的同时迫使钳位二极管处于偏置状态从而快速切断故障电流且闭锁后电容电压较为稳定。与其他子模块拓扑相比,该子模块单位电容下所需功率器件的数量最少,具有良好的经济性。在MATLAB仿真平台上对该子模块的故障阻断特性进行验证,仿真结果证实该子模块在阻断直流故障电流方面有效,且各功率器件的电压应力也和理论分析相吻合。

摘要： 基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统是一个低惯量、弱阻尼系统,一旦发生直流短路故障,急速上升的故障电流将损坏电力电子设备、破坏电网安全运行。为研究故障限流方法,首先根据功率平衡原理将模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)等效为受控电流源,计及MMC的子模块投入比例系数分别建立了不同控制模式下的直流阻抗频域模型。然后分析了换流器电路参数和控制参数对故障电流的影响规律,得出了关键影响因素为桥臂电感和子模块投入比例,进而提出了基于直流阻抗重塑的故障限流控制策略,通过自适应减小子模块投入比例抑制故障电流上升。最后,通过仿真验证了所建直流阻抗的准确性和故障限流控制的有效性。

摘要： 为克服半桥模块化多电平换流器(MMC)直流侧短路后无法阻断故障电流这一缺点,提出一种具有故障阻断能力的改进混合型半桥MMC,依靠改进半桥子模块的故障阻断能力配合相应辅助电路实现故障电流转移与阻断.分析了直流双极短路故障下改进混合型半桥MMC故障阻断的动态过程,设计了关键器件的参数选择方法,并对比了该拓扑的经济性,与传统半桥MMC相比,改进混合型半桥MMC无需增加开关器件使用,仅增加晶闸管、二极管和1个机械开关,且通态损耗很低.最后,搭建双端51电平改进混合型半桥MMC直流输电模型对所提拓扑的故障阻断能力进行验证,仿真结果表明,所提改进混合型半桥MMC拓扑能够在几十ms内清除直流故障,具有良好的实用性和经济性.

摘要： 随着中压柔性配电技术的发展,基于电力电子技术的柔性直流配电网在相位和频率同步、灵活控制、线损等方面较交流配电网有着一定的优势,但在技术的成熟性、稳定性以及成本等方面还存在不足.针对苏州中低压直流配用电系统示范工程的中压直流配电网网架,在传统环型与辐射型结构的基础上,通过技术经济比较采用基于单母线分段"双端环型"网架结构设计方案;为适应故障穿越的主动控制需求,发挥改进型网架结构供电方式灵活的特点,提出采用半桥换流站+混合桥换流站的非对称主站设计方案;结合换流阀参数设计与系统接地方式,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了系统仿真模型,对工程设计方案的可行性及故障处理能力进行了仿真验证,为示范工程方案设计与设备选型提供分析依据.

摘要： 模块化多电平换流器(MMC)发生直流故障后,换流站会出现明显的过电流,对MMC的可靠性产生严重影响.而故障暂态电流的精确计算是实现对暂态过电流有效评估的最直接的手段.为了精确计算MMC故障过电流,提出一种同时考虑交流系统与电容放电影响的故障电流精确计算方法,对桥臂等效模型进行了建模与分析,指出了桥臂电压对时间的微分应由电容项与子模块投入函数项组成.基于桥臂等效模型,建立了MMC直流故障下的状态方程,计算得出了MMC直流故障电流的数值解,对可能出现的最大过电流与最小过电流进行评估,并将此结果与电磁暂态仿真模型(EMT)中的仿真结果进行对比验证,证明了该方法的准确性.最后,将该计算方法与两种传统的故障电流计算分析方法进行了比较,指出了传统故障电流计算方法的不足之处,并进一步验证了该方法的有效性.该文提出的计算和分析方法可以为MMC关键部件的选型提供一定的参考,并为直流故障保护方案的设计提供依据.

摘要： 当前我国正处于特高压电网发展的过渡期,"强直弱交"矛盾十分突出,特高压直流大功率失去下的受端电网安全运行控制已成为各调度中心面临的共性挑战.本文在分析特高压直流故障后受端电网安全运行控制问题的基础上,建立了基于源网荷协调控制的总体架构,提出了故障处置不同时间阶段的负荷控制辅助决策技术,利用可中断负荷,通过调度-营销协同以及省地一体化的负荷控制模式,实现大批量负荷的快速友好精准控制,提升了特高压直流故障情况下受端电网调度的故障处置水平.

摘要： 本文采用半桥加全桥子模块混合式MMC拓扑取代传统的半桥式子模块MMC,在直流双极短路故障发生后将直流电压控制为0,不需要闭锁换流器即可达到抑制短路电流的目的;同时使用海上换流站直流电压对海上风电场输出的有功功率进行限幅,在直流双极短路故障发生时,按照一定斜率降低风电场发出的有功,从而避免子模块严重过压.该直流故障穿越协同控制策略,能够有效保证穿越过程中海上风电场始终处于并网状态,从而简化故障处理流程、缩短故障后恢复时间.最后通过不同有功控制斜率下的仿真验证了该策略的可行性.

摘要： 本文推导了直流-直流自耦变压器(DC AUTO)内部交流系统的动态特性,设计了直流自耦变压器的控制器,分析了高压侧直流故障以及低压侧直流故障时,直流自耦变压器的响应特性,提出了将MMC1、3部分子模块改造为自阻型子模块以隔离高压侧直流故障以及低变比时在MMC1、MMC3额外串联半桥子模块以隔离低压侧直流故障的方法,分析了双向直流故障隔离能力DC AUTO造价的影响,论文随后在PSCAD/EMTDC上搭建了一个±320kV/±500kV 1000MW DC AUTO的仿真算例,通过有功功率阶跃、直流故障、交流故障的仿真,验证了理论分析的正确性.rn 以该±320kV/±500kV 1000MW的DC/DC为例,常规DC/AC/DC技术所需要的换流器总容量为2000MW,而DC AUTO技术仅需1020MW换流器即具备DC/AC/DC技术的全部功能(包括双向直流故障隔离能力).常规DC/AC/DC的损耗率约为1.8％,而DC AUTO的损耗率约为0.82％,DC AUTO技术可以大大降低换流器投资成本和运行损耗.

摘要： 针对传统半桥型子模块无法实现直流故障电流阻断功能,本文设计了一种基于H桥的新型子模块结构(H-bridge sub-module,H-BSM).在直流故障发生时闭锁所有IGBT,由于H桥的双向阻断能力,使得子模块端口电压反向,实现了直流故障电流的闭锁.通过对比H桥型MMC与半桥型MMC在正常运行下的相电压波形,验证了这种新拓扑同样具有传统半桥型易于扩展、输出谐波含量低等优点,同时又具有直流故障清除功能,并且相比于其它具有故障电流阻断功能的子模块结构,这种拓扑不需要增加IGBT和电容器数量,减小换流站占地面,同时提高了在实际应用中的经济效益.论文提出了新拓扑结构下的电容电压平衡策略,解决了模块电容电压平衡的关键问题.通过MATLAB/Simulink环境搭建仿真模型,验证基于H桥新型MMC在阻断直流故障电流方面的能力和效果.

摘要： 基于云广特高压直流送端孤岛方式额定功率运行的现场调试结果,对逆变器丢失触发脉冲引发的单阀组换向失败故障、直流线路故障、单极闭锁故障试验进行了分析,重点分析了故障及恢复过程中直流输电系统与送端孤岛弱交流系统的相互作用和影响,以及孤岛运行方式主要控制策略的响应特性.对现场调试结果的分析进一步揭示了大容量直流送端孤岛系统的运行特性,为实际孤岛运行中相关故障分析和处理提供参考依据.

摘要： 直流输电工程中,控制保护系统需要向远方调度中心远传内部故障录波信息.本文分析了目前已经投运和待建的直流换流站中故障录波信息采集的现状以及存在的问题.在此基础上,本文提出基于SAMBA磁盘映射技术实现录波文件快速采集技术，能够在不影响原先系统稳定运行的情况下，快速、可靠的实现故障录波文件的采集。该方案通过增加一种普遍适用于当前直流换流站控制保护系统中的故障录波前置管理机,采用SMABA协议将控制保护系统的内部故障录波信息文件映射到故障录波前置管理机上,实现故障录波信息文件的快速采集;通过实时更新控制保护主机故障录波信息文件的文件列表,减少远方调度中心的采集规模,快速定位文件存放位置.从而大幅提高控制保护系统内部故障录波信息的采集速度和传输可靠性.

摘要： 介绍了直流故障的类型和直流闭锁的原因,重点以高肇直流输电系统为例分析了直流闭锁对电力系统稳定的影响.研究并提出了可靠的直流极闭锁综合判据,并将其应用到稳定控制系统.通过介绍作为目前南方电网安全稳控系统核心部分的高肇直流安全稳定控制系统,进一步阐述了直流闭锁判据及直流闭锁后稳定控制的研究的重要性.

摘要： 一种直流电弧故障电路中断器，包括可分离触点和用于跳闸断开所述触点的跳闸电路。跳闸电路包括：数个交流传感器，其被配置为感测流过可分离触点的电流；数个滤波器电路，其与AC电流传感器协作以输出数个交流信号；数个峰值检测器，其与滤波器电路协作以输出数个峰值电流信号；处理器，其至少与峰值检测器协作。处理器输入所述数个峰值电流信号，作为多个峰值电流信号，或者，输入所述数个峰值电流信号并确定所述多个峰值电流信号。处理器还确定峰值电流信号是否超过对应的预定阈值达预定的时间，并作出响应地使得所述触点跳闸断开。

摘要： 一种直流电弧故障电路中断器，包括可分离触点和用于跳闸断开所述触点的跳闸电路。跳闸电路包括：数个交流传感器，其被配置为感测流过可分离触点的电流；数个滤波器电路，其与AC电流传感器协作以输出数个交流信号；数个峰值检测器，其与滤波器电路协作以输出数个峰值电流信号；处理器，其至少与峰值检测器协作。处理器输入所述数个峰值电流信号，作为多个峰值电流信号，或者，输入所述数个峰值电流信号并确定所述多个峰值电流信号。处理器还确定峰值电流信号是否超过对应的预定阈值达预定的时间，并作出响应地使得所述触点跳闸断开。

摘要： 本发明公开了一种柔性直流输电系统直流侧故障穿越方法及直流输电系统，其方法部分，包括以下步骤：分析混合直流断路器，得到混合直流断路器的两个关键参数；分析电感型和电阻型SFCL的工作原理；得到柔性直流输电系统直流侧故障后故障电流表达式；得到实现柔性直流输电系统直流侧故障穿越的必须满足条件；计算电感型及电阻型SFCL的失超电感和失超电阻。其系统部分，具有上述故障穿越方法。本发明借助半桥模块化多电平换流器本身结构特点和故障特性，利用超导故障限流器在系统故障时能够抑制故障电流上升的特点，通过混合型直流断路器在MMC闭锁前切断故障电流，实现柔性直流输电系统直流侧故障穿越功能。本发明技术成熟、实现简单、性能优异。

摘要： 本申请涉及一种直流配线故障定位方法、装置和中压直流配电设备，实时监测SCDCT内部电感两侧的电压值；根据电压值计算得到参考数据；当参考数据符合预设的故障判断条件时，根据电压值对直流配线进行故障定位。基于SCDCT内部直流电感端电压进行故障分析，保证故障判断的快速性，不受故障发生后的故障特征影响，精确判断与其相连的中压直流配线的故障发生位置，有效提高中压直流配电网直流配线故障定位准确性。

摘要： 本发明公开了一种海上风电多端直流送出系统，包括海上风电场、基于半桥型模块化多电平换流器的柔性直流多端输电系统及陆上电网；柔性直流多端输电系统包括N个海上换流器、N条直流母线A、K条直流母线B和N个陆上换流器,K≤N；海上风电场包括M个风电机组，每个风电机组与至少一个海上换流器连接，且每个风电机组依次通过变压器及交流断路器与海上换流器的交流侧连接；直流母线A，其一端通过直流隔离开关与海上换流器的直流侧连接，其另一端通过直流断路器与陆上换流器的直流侧连接；直流母线B的两端各自通过直流断路器与两个陆上换流器的直流侧连接。本发明实现并网控制模式和组网控制模式之间的无缝、自主和受控转换。

摘要： 本发明公开了一种基于直流断路器前摄预动的柔性直流电网故障线路隔离方法、保护装置及其系统，本发明将故障识别操作和直流断路器分断操作做并行处理；故障识别操作为：先执行故障区域识别，再进行故障干扰识别，若判定为故障，则执行故障选极；直流断路器的分断操作为：接收到故障区域识别出口指令后，相对应的直流断路器依次执行分断操作中的第一次换流操作和快速机械开关分闸操作；若故障干扰识别后判定为干扰，则直流断路器随后执行第一次换流复归操作；若故障干扰识别后判定为故障，则直流断路器随后执行第二次换流操作。本发明利用并行处理的特性缩短直流线路整体保护动作时间，实现柔性直流电网故障线路快速隔离。

摘要： 本发明公开了一种适用于自清除MMC型直流配网的直流故障限流器及控制方法，该直流故障限流器包括H桥电路、直流电抗器与限流电阻、主断路器以及直流线路；其中，工作在正常运行状态下的直流故障限流器，当检测到直流故障时，主断路器中的IGBT立即导通，在快速机械开关上施加导通信号，闭锁负载支路中的IGBT，实现了将故障电流从负载支路换流到主断路器，为耗散故障能量做好准备；进入故障点被隔离状态后；恢复限流器给整个直流配电网供电。与现有技术相比，本发明能够延缓直流故障发展速度、实现故障限流、保护与断流之间的有效配合，确保剩余网络的可靠故障穿越；实现了自适应的直流故障限流控制策略。

摘要： 本发明公开了一种直流绝缘系统中交流窜入直流故障检测系统及方法，包括：第一直流母线、第二直流母线，本申请通过设置两路直流母线，第一直流母线作为主要的直流供电系统，第二直流母线作为备用的直流供电系统，且两路不可以同时工作，当其中一路母线检测到有交流成分时，则自动切换至另一路直流母线，为各需要供电的继电器等设备正常供电，防止继电器发送误开、误关等操作，保证正常工作，另外在第一交流成分检测电容或第二交流成分检测电容检测到交流成分时，第一报警器或第二报警器自动报警，并且还会通过远程监控终端进行远程报警，实现现场和监控端两侧同时进行预警作用，以便工作人员及时进行排查，大大提高预警效力，保证及时进行维修。

摘要： 本申请涉及一种柔性多端直流输电系统及其直流故障穿越方法、控制装置和存储介质。柔性多端直流输电系统包括多个换流站，换流站之间连接有直流输电线路，直流输电线路两端设置有直流转换开关，柔性多端直流输电系统的直流故障穿越方法包括：响应于直流故障指令，控制各换流站进入降压限流状态，以降低故障电流；若第一目标直流输电线路的电流小于直流转换开关的最大可开断电流，则控制第一目标直流输电线路两端的直流转换开关断开，以将第一目标直流输电线路的电流降低为零；第一目标直流输电线路为与直流故障指令对应的直流输电线路；将各换流站的工作状态恢复为进入降压限流状态前的工作状态。该方法可低成本、快速、可靠地实现直流故障穿越。

摘要： 本发明涉及交直流配电网直流故障诊断技术领域，公开了一种交直流配网直流故障诊断方法，采用频域和时域混合方法提取线路故障电流特征量，包括基于傅里叶变换法提取故障电流的高频分量、基于相模变换法获取解耦后的母线正负极电压变化量；通过模拟交直流混合配电网在不同位置和线路长度等情况下故障，获得大量标签样本数据；利用训练样本数据对深度置信网络展开无监督训练和有监督参数调整；将待诊断数据输入到已训练的深度置信网络模型中，完成故障区域识别和诊断。与现有技术相比，本发明可充分提取故障电流特征，有效消除了直流子网正负极线路故障分量的耦合影响。