摘要：直流电网作为风电和光伏等新能源汇集的有效手段,其故障电流的计算对设备选型、保护设计、参数优化等工作具有重要意义。首先对需要源侧和网侧配合的故障清除方案进行特性分析,介绍了故障电流转移型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的基本原理。然后结合其故障穿越的具体过程,提出了一种故障电流转移型MMC的通用故障电流计算方法。为确保该类方案的优势最大化,提供了关键参数的设计依据。最后,在PSCAD/EMTDC上搭建了四端直流电网并验证了所提故障电流计算方法的有效性。结果表明:所提故障电流计算方案具有很高的计算精度,并且具备较好的通用性。

摘要：对模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)系统的故障暂态分析是保护策略精细化设计和设备参数选取的重要依据。为真实反映故障后架空线路上电流行波过程,有必要在分析中引入传输线分布参数模型。首先,对故障阶段的MMC进行合理等效;然后,在复频域下建立直流系统故障等值电路,采用节点分析法求解故障电流,并通过数值拉普拉斯逆变换(NILT)将复频域中获得的分析结果转换为时域响应;最后,将基于NILT的计算结果与电磁暂态仿真结果进行对比验证。结果表明:所提方法具有较高精确度,可以有效反映故障行波的传播特性,对MMC-HVDC系统的保护设计具有积极意义。

摘要：故障电流计算是柔性直流电网设计与规划、故障类型判断的重要环节,开展相关问题的深入研究尤为重要。基于电路理论和数值积分原理,针对合理简化后的电路提出了一种基于动态元件离散化的故障电流数值计算方法。首先,通过电路理论分析故障放电机理,对电网进行合理的简化;然后,通过后向欧拉法对动态元件进行离散化处理,建立简化后电路的离散模型;最后,基于简化后电路的离散模型建立改进节点方程,求得各时刻的故障电流值。通过将所提方法的计算结果与在PSCAD/EMTDC中搭建的柔性直流电网仿真模型的结果进行对比分析,验证了所提方法的可行性与通用性。

摘要：研究模块化多电平换流站直流侧故障的暂态特性,对直流系统保护配置的设计、系统参数的优化等有重要的工程意义。考虑直流线路对地电容的影响,提出了一种直流侧单极接地故障电流计算方法。首先对直流线路进行π型等效处理,分析了MMC-HVDC系统在三种不同接地方式下的直流侧单极接地故障电流的产生机理。对不同接地方式下的换流站进行数学建模,基于基尔霍夫定律建立系统的微分方程,通过Matlab求解系统的故障电流。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立MMC-HVDC直流系统模型。仿真结果验证了故障电流算法的精确性。

摘要：直流电网作为风电和光伏等新能源汇集的有效手段,其故障电流的计算对设备选型、保护设计、参数优化等工作具有重要意义。该文提出一种基于架空线等效模型的故障电流复频域计算方法。首先,充分考虑故障后交流侧的持续电流输入和远端健全支路的直流馈入,并通过网络等值得到故障电流复频域表达式。其次,针对正负极直流线路耦合影响,通过极模变换解耦并进行故障电流数据拟合获得架空线等效模型最优参数。最后,将该文计算方法与PSCAD/EMTDC仿真结果和多种故障电流计算结果进行对比,验证了方法的准确性和适用性,并在四端直流电网物理平台进行了实验验证。

摘要：直流线路单极接地故障是基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的多端直流(multiterminal high voltage direct current,MTDC)输电系统最常见的故障类型,分析其故障电流暂态特性对于故障类型的判断、保护配置的设计、系统参数的优化具有较大的工程意义。提出了一种适用于MMC-MTDC输电系统处于单极接地故障下,故障电流的计算方法。首先完整分析了多端直流系统单极接地故障演化机理;然后对单个换流站进行简化等效,进而将多端直流系统简化为RLC等效电路;根据基尔霍夫定律推导出故障前系统的状态方程;故障发生后,通过修改故障前状态方程中的状态变量及系数矩阵,用微分方程数值解的方法求解状态方程,进而求得故障电流。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上,搭建了三端MMC直流输电模型,仿真结果验证了故障电流计算方法具有较高的精确度。

摘要：故障电流计算是直流电网设备选型、参数设计和保护整定的基础,目前以详细电磁暂态仿真为主的故障电流分析方法难以适用于大规模直流电网,为此,研究能够适用于不同拓扑结构的直流电网故障电流通用计算方法。首先分析双端直流系统故障后各回路故障电流的耦合机理,提出依据回路电感参数指标的故障回路解耦方法;基于能量守恒的原则,提出网络元件串并联等效和多端环状网络解环的方法,将多端网络解环为开环网络,然后统一等效为双端的故障网络,利用所提出的故障回路解耦方法获得故障电流时域解析式。在RT-lab仿真平台中搭建了多种拓扑结构的仿真系统对所提出的方法进行验证,结果表明,所提出的方法对不同拓扑的直流电网均具有很好的适用性,与详细电磁暂态仿真相比,计算的电流误差基本小于5%。

摘要：基于模块化多电平换流器的高压直流(high voltage direct current based on modular multilevel converters,MMC-HVDC)系统发生直流短路故障时,故障电流上升速度快,这对系统保护提出了极大的挑战。对于采用半桥子模块拓扑的MMC-HVDC系统,通常会在直流线路两端加装故障限流器(fault current limiter,FCL)来抑制故障电流。在对FCL进行优化设计以及进行故障保护时,需要考虑含FCL投入的故障电流的演化规律。因此,含FCL投入的故障电流计算具有重要的意义。通过研究并联金属氧化物避雷器(metal-oxide arrester,MOA)的电感型FCL的特性,建立了FCL的暂态等效模型,将含FCL投入的故障电流演化划分为3个阶段:FCL未投入阶段、FCL投入的过渡阶段和FCL完全投入后阶段。对3个阶段的故障电流的解析表达式分别进行了推导,最后得到全过程的故障电流解析表达式。通过在PSCAD/EMTDC中搭建的两端MMC-HVDC系统的仿真模型对解析结果进行了验证,结果表明:故障后10ms内解析结果与仿真结果的最大偏差在3.5%以内,可以满足实际工程应用的需要。

摘要：以双端柔性直流配电网为例进行分析,研究了直流配电网的多种运行方式以及不同运行模式间的切换策略,对柔性直流配电网合环运行工况下的直流短路故障电流进行研究,提出了短路后极短暂时间内的故障电流计算方法。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了仿真模型,逐一验证了所提出的柔性直流配电网运行模式与切换策略,并仿真模拟了最严重情况下的直流侧双极短路故障。仿真结果表明:提出的直流配电网暂态故障电流计算方法能够精准预测故障电流最值,为限流设备的设计和选型提供依据。

摘要：柔性直流电网可灵活消纳大规模可再生能源,但直流线路故障后严重的过电流问题是制约其发展的重要因素之一。短路故障电流的分析和计算对于系统参数的设计和选取具有重要意义,但是由于换流站是高度复杂的非线性系统,无法得到故障电流的精确解析表达式,因此短路故障电流往往通过仿真得到。对于故障电流近似表达式的研究也往往只能针对双端直流系统进行,对于直流电网下的线路短路故障电流则无能为力。该文根据模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)柔性直流电网系统参数的基本特点对其进行合理的简化,得到线路短路故障电流的近似解析解的求解方法,可以在故障后一段时间内较为准确的描述故障电流的整体趋势,可为直流线路保护定值和直流断路器相关参数的选取和整定提供一定的依据。