直流電網(wǎng)啟動策略設計及故障演變機理研究.pdf

1、隨著化石能源的日益枯竭和環(huán)境壓力的日益增加，中國乃至世界均面臨著能源結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整，大規(guī)模開發(fā)和利用新能源勢在必行。風能、太陽能等新能源的規(guī)?；尤氤蔀殡娏ο到y(tǒng)面臨的重大現(xiàn)實問題，利用柔性直流輸電控制靈活、易于擴展的優(yōu)勢構(gòu)建直流電網(wǎng)，可以最大限度地綜合各種新能源的分布特性進行多元互補，為實現(xiàn)新能源的大規(guī)模接納提供了一條可行之路。未來直流電網(wǎng)的構(gòu)建面臨著諸多技術挑戰(zhàn)，首要問題是直流電網(wǎng)的定義規(guī)則不統(tǒng)一，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和控制目標還不明確;其次，

2、直流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，規(guī)模龐大，還肩負著新能源大規(guī)模接入的任務，設計安全有效的電網(wǎng)啟動控制策略迫在眉睫;再次，直流電網(wǎng)對保護系統(tǒng)的響應時間要求極高，探索故障電流在直流電網(wǎng)內(nèi)的分布及發(fā)展規(guī)律對故障定位、隔離、清除及恢復等電網(wǎng)保護策略的配置具有極高的指導意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了直流電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有控制策略。一方面從電網(wǎng)拓撲、換流器、直流斷路器、新能源并網(wǎng)四個方面對直流電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)的各個部分進行了結(jié)構(gòu)、類型和功能上的討論和

3、劃分;另一方面研究了直流電網(wǎng)現(xiàn)有的控制策略，主要包括主從式控制、多點電壓下垂控制和二者相結(jié)合的混合控制，對比分析了各自的優(yōu)缺點和適用范圍。⑵提出了一種含新能源接入的四端直流電網(wǎng)拓撲。從系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的角度出發(fā)，以大規(guī)模新能源接入為目標，同時考慮到網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的相互影響，設計了一套適用于新能源接入的柔性直流電網(wǎng)啟動控制策略。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建電磁暫態(tài)仿真模型，仿真驗證了所提啟動控制策略的可行性與有效性。⑶提出了一種直流電網(wǎng)

4、雙極短路故障電流計算方法。以探索單端模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter，MMC)雙極短路故障放電機理為切入點，將直流電網(wǎng)化簡為帶有儲能元件的RLC串聯(lián)電路等效網(wǎng)絡;考慮直流電網(wǎng)拓撲的一般性，以環(huán)形網(wǎng)絡和輻射形網(wǎng)絡為構(gòu)建直流電網(wǎng)的基本元素，定義了一套支路和節(jié)點的統(tǒng)一命名方法;在此基礎上，遵循KCL、KVL電路基本原理提出了一套故障電流計算方法。最后，在已搭建的多端直流輸電網(wǎng)電磁暫態(tài)模型中進行故障測