【摘 要】
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随着社会的发展,人类对电能的要求越来越高,而现有的交流配电网在电能质量、供电可靠性以及新能源的吸纳能力等方面都不能满足现代社会发展的需求,然而国内外诸多文献已经证
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随着社会的发展,人类对电能的要求越来越高,而现有的交流配电网在电能质量、供电可靠性以及新能源的吸纳能力等方面都不能满足现代社会发展的需求,然而国内外诸多文献已经证明了直流配网在这些方面都具有传统交流配网不可比拟的优势。直流配网是未来配网发展的主要方向,交直流混合配电系统是交流配网到直流配网发展的过渡过程。但由于缺乏快速、有效的保护系统阻碍了直流配网的发展。论文主要研究了交直混合有源配电系统直流侧(直流配网)保护方面的内容。 现有的直流系统主要有高压直流输电系统、发电厂与变电站二次侧直流电源系统、直流牵引系统等,它们都根据各自的特点设计有相应的保护系统。本文首先分析了上述直流系统保护应用于直流配网的不适应性,然后在分析直流配网网络拓扑结构、接地方式以及电压等级的基础上建立了基于 PSCAD/EMTDC的交直流混合有源配电系统模型。通过理论和仿真分析得出直流配网保护的难点:诸多的变流器应用于直流配网中,而变流器直流侧通常有电容值较大的稳压滤波电容,在故障条件下,电容器会迅速放电,试图维持直流侧电压,但由于直流配网负载阻抗小,造成短路电流增长速度相当快,且幅值大,若不及时切除故障,会导致变流器中反向并联二极管导通,而使故障扩大,因此直流配网保护的极限切除时间较小。论文针对直流配网的故障特点,提出了基于非单元保护的保护方案,给出了相应的保护判据与整定原则,仿真表明:该保护方案能够快速地切除故障。 直流开关设备是直流配网保护的关键设备,论文分析了机械式断路器、固态断路器以及混合式断路器三种直流断路器的基本原理和性能,分析指出固态断路器与混合式断路器能够应用于未来直流配网。论文还提出了一种基于直流斩波原理的故障限流器,该限流器能够在馈线发生短路故障时迅速响应将故障电流限制在合理的水平,若故障为永久性故障,则将电流限制到0,切除故障。论文分析了该故障限流器的拓扑结构、工作原理和控制策略,并通过仿真验证了该故障限流器的性能。
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