摘要：针对柔性直流配电网中混合拓扑模块化多电平换流器(MMC),提出一种适用于其并网和孤岛运行的自治控制策略,以提高直流配电网的可靠性。首先,提出混合MMC功率模块等效电容储能与变流器侧交流电压矢量角频率增量间的比例控制结构,作为变流器自治控制外环,实现利用变流器自身子模块电容缓冲功率波动的目的,与传统虚拟同步机外环所采用的惯性环节相比,动态响应速度有所提升。其次,设计总体控制结构包括自治控制外环和电流内环,其中,外环提供系统惯性,内环实现电流跟踪控制和对暂态电流较强的抑制。进一步地,建立混合MMC自治控制小信号模型,分析惯性等主要控制参数对系统特征根分布和稳定性的影响。最后,搭建直流配电网混合MMC仿真模型,分别对孤岛和并网运行方式以及暂态故障进行仿真,验证所提自治控制策略的正确性和有效性。

摘要：结合柔性直流配网换流器控制保护系统的架构,提出了适用于柔性直流配电网的电压源换流器(VSC)控保系统接口设计方案。描述了换流器控制保护、阀控单元以及功率子模块各部分功能,并详细介绍了半桥功率子模块的拓扑架构;对每个层级间的物理层方式以及具体的通讯内容进行了阐述,包括换流器控制保护和阀控单元、阀控单元和功率子模块中控板的上下行通讯内容,并对中控板上传的子模块状态信息进行了详细定义。研究结果为工程化应用提供了参考和借鉴价值。

摘要：单极接地故障是柔性直流配电网最为常见的故障。采用小电流接地方式的MMC型柔性直流配电网发生单极接地故障时,短路电流小(主要是分布电容电流),故障识别困难,柔性直流配电网接地故障检测亟待解决。利用相模变换建立了基于MMC的多端环状柔性直流配电网单极接地故障的零模网络电路,分析了零模网络换流器和直流线路的阻抗特性。在所关注的特征频段内将零模网络简化等效,分析得到故障线路两端的零模电压导数与零模电流的极性均相反,非故障线路两端至少有一端的零模电压导数与零模电流极性相同。利用该故障线路与非故障线路差异特征,设计了一种利用暂态功率的方向纵联保护方法。其中故障线路两端暂态功率方向均为负,非故障线路两端功率方向至少有一端为正。最后在PSCAD/EMTDC平台搭建仿真验证。结果表明,所提保护方法能可靠识别区内区外故障,不依赖线路边界元件,无需数据同步,具有较好的耐受过渡电阻能力。

摘要：基于模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流配电网发生直流短路故障后,激增的故障电流将严重威胁电网安全稳定运行。为抑制故障电流,针对半桥MMC型直流配电网提出一种基于主动限流控制的优化配合保护策略,通过减小直流故障电流上升率与故障隔离时间来抑制故障电流。首先根据故障电流特性提出了基于虚拟电抗的主动限流方式来限制故障电流上升率;进而根据单端量电流变化率特性设计了快速故障区域识别方法;并综合上述内容形成了快速故障区域识别与直流断路器动作的优化配合保护方案,通过优化断路器时序配合来加快故障隔离速度,进一步抑制了故障电流。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了柔性直流配电网仿真模型,通过多个算例验证了所提方案的有效性。

摘要：为推动城市能源互联网的发展,满足城市能源变革的新需求,首先提出了构建基于柔性直流配电网的城市能源互联网;接着,对城市能源互联网物理基础层的核心网络——柔性直流配电网进行了关键技术分析,建立了包含规划设计、关键设备研制、运行控制、故障保护等多端柔性直流配网的成套技术体系,为推进柔性直流配电网的规划建设提供了强有力的技术保障;最后,开展了柔性直流配电网示范工程的设计及分析,提出了工程总体建设方案,并成功投运世界容量最大、电压等级最多的珠海唐家湾三端柔性直流配电网工程,为推进柔性直流配电技术在中国落地、运行奠定了坚实基础,为城市能源互联网的发展以及建设国际化能源变革城市提供支撑。

摘要：随着多端柔性直流技术以及直流断路器技术趋向成熟,直流配电网受到越来越多国家的关注。柔性直流配电网内换流站的控制保护系统需要满足多端柔直变电站间协调控制、直流配电线路故障检测与保护、故障动作后的系统快速恢复运行等新要求。直流配电网及其工程化应用研究目前还较少,国内外均处于起步阶段,还存在大量的理论与技术问题有待解决。文章在传统交流配电网控制保护系统设计的基础上,提出柔性直流配电网换流站控制保护系统设计方案以及实现多换流站间协调控制策略和保护分区方案;通过站内直流线路保护,实现直流线路故障快速隔离及恢复。提出的柔性直流配电网控制保护系统整体技术方案,可为同类工程提供借鉴。

摘要：利用传统方法实现柔性直流配电网故障快速恢复,存在生成故障恢复方案不是全局最优的局限性,为此提出柔性直流配电网故障快速恢复方法研究。准确定位配电网线路故障区域,综合故障恢复约束条件建立最优故障恢复数学模型,针对不同故障类型生成全局最优故障恢复方案,在算例分析中,选择柔性直流配电网作为算例,说明设计的新方法生成的故障恢复方案更具有效性,提高了电力用户的用电可靠性,有效减少了电力用户的损失。

摘要：柔性直流配电网的故障定位方法能够准确定位故障,对快速排除故障具有重要意义。文中提出了一种基于电流注入技术的单端故障定位方法,当极对地故障或极对极故障发生时,故障线路将由直流断路器隔离。将定位模块放入故障线路的终端形成二阶振荡电路,利用Prony算法提取电容器放电电流的阻尼系数和特征频率。根据该故障电路的参数计算出故障距离和故障电阻。定位模块的参数设计使其特征频率保持在100Hz以下,避免了线路电感分布不均匀的影响。通过与现有方法的比较,验证了该方法的有效性和准确性。

摘要：为了提高现有柔性直流配电网故障定位方法的性能,保证直流配电网供电可靠性以及故障后快速恢复供电,提出基于故障电流主动控制的柔性直流配电网故障定位方法。利用混合模块化多电平换流器(MMC)的高可控性,将故障电流分为阶段Ⅰ与阶段Ⅱ。阶段Ⅰ主要实现故障电流快速抑制并为阶段Ⅱ平滑过渡提供条件。阶段Ⅱ通过注入特定频率的高频反向电流,实现故障的精确定位。介绍了故障参考电流的设计方法。以非对称“手拉手”式双端直流配电网为典型场景分析其故障定位原理。最后,在PSCAD/EMTDC搭建双端直流配电网仿真模型,验证了所提故障定位方法的可行性。

摘要：分布式能源蓬勃发展和城市直流负荷快速增长,进一步夯实柔性直流配电网在城市的重要地位。文中以四端柔性中压直流配电网为研究对象,针对架空线频发的瞬时故障,提出具有速动性工程需求的加速纵联保护方案。该保护方案由启动方案、重合闸后瞬时性故障判别、永久性故障类型和故障区域识别组成。为降低加速保护第1次动作造成的误动,设计启动方案用于避免干扰、断线和功率翻转等情况。直流断路器在故障后1~2 ms内启动跳闸,确保换流器中电力电子器件不受破坏且故障后不闭锁。重合直流断路器后识别为永久性故障时,利用重合后的电压电流故障信息,准确识别出故障类型和故障区域。在PSCAD上搭建四端直流配电网进行大量仿真测试,仿真结果表明所提加速保护方案可靠有效。