多端柔性直流输电系统直流侧故障分析与保护方案研究开题报告

 2022-11-03 10:12:52

1. 研究目的与意义

我国疆域辽阔,能源产地和需求低分布极不均衡。因此如何解决远距离大容量输电成为了必须要面对的问题。直流电网具有传输容量大、输电线损较小、输电可靠性较高的优点。伴随着未来电网的扩建和经济的繁荣,直流电网成为未来发展的主要趋势。其中,柔性直流输电系统是未来直流电网主要发展方向。与基于晶闸管相控换流器的传统直流输电技术(LCC-HVDC)相比,基于电压源型换流器的柔性直流输电(VSC-HVDC)具有不存在换相失败风险、独立控制有功无功等优点,在此基础上建立的多端柔性直流输电(VSC-MTDC)具有多个受端与控端,能够更灵活地进行直流输电。直流侧短路故障一直是柔性直流输电系统最严重的故障之一,分析其故障机理与研究相应的保护方案是直流输电系统的重点研究方向之一。

2. 课题关键问题和重难点

HVDC系统发生直流侧故障后,在安装于换流站中的绝缘栅双极型晶体管关断前,换流器子模块中的电容快速放电;IGBT闭锁后,交流侧电源和桥臂电抗则通过反并联二极管继续向故障点馈入电流。因而,故障电流在短时间内迅速上升,峰值极高,将严重危及换流器件的安全,必须快速切除故障线路才能保证系统的安全可靠运行。

关键问题:1、MMC-HVDC系统拓扑结构。

2、MMC的调制方式、运行控制策略、子模块电容电压均衡控制策略。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

模块化多电平换流器凭借其谐波含量低,开关损耗小,电压等级易于等突出优势在高压直流输电领域获得了较为普遍的关注。

相比于HVAC技术,HVDC技术在一定条件下具有诸多经济性和技术优势:

(1)就电网互联而言,HVDC系统两端连接的交流电网无同步运行要求,系统容量及线路距离也不受同步运行稳定性限制,而且当一端交流系统和HVDC相连时,系统短路容量不会增加。

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4. 研究方案

本次毕业设计将研究多端柔性直流输电系统的系统结构,分析其拓扑优势及工作原理,利用PSCAD仿真软件搭建多端柔性直流输电系统仿真模型。在此基础上研究直流侧发生短路故障时系统的电压、电流等特性,并提出保护策略,建立仿真模型验证策略的有效性。

具体设计步骤如下:

1.研究MMC拓步结构、工作原理和多端柔性直流电网结构

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5. 工作计划

第1周 学习MMC-HVDC柔性直流输电系统组成,了解目前该课题研究现状

第2周 认识MMC拓扑结构、调制方式及其工作原理

第3周 学习MMC-HVDC直流输电系统故障类型和故障机理分析

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