半月刊

ISSN 1000-1026

CN 32-1180/TP

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具备潮流控制功能的组合式高压直流断路器
作者:
作者单位:

浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市 310027

作者简介:

李晓栋(1994—),男,博士研究生,主要研究方向:柔性直流输电。E-mail:sdu_lxd@126.com
张哲任(1988—),男,博士,现在博士后工作站进行研究,主要研究方向:直流输电与柔性交流输电。E-mail:3071001296zhang@zju.edu.cn
徐政(1962—),男,通信作者,博士,教授,博士生导师,主要研究方向:大规模交直流电力系统分析、直流输电与柔性交流输电、电力谐波与电能质量、风力发电技术与风电场并网技术。E-mail:xuzheng007@zju.edu.cn

通讯作者:

基金项目:

国家电网有限公司总部科技项目(SGJSJY00GHJS1900028)。


Integrated HVDC Circuit Breaker with Power Flow Control Capability
Author:
Affiliation:

College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China

Fund Project:

This work is supported by State Grid Corporation of China (No. SGJSJY00GHJS1900028).

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    摘要:

    针对直流电网目前面临的2个关键性问题:直流潮流控制自由度不够和直流线路故障,文中提出了一种适用于直流电网的具备潮流控制功能的组合式高压直流断路器。首先,介绍了模块化多电平潮流控制器和混合式高压直流断路器的基本结构和工作原理。然后,提出了一种组合式高压直流断路器,介绍了它的基本结构、配置原则、控制方式和工作原理;基于单换流器直流侧故障分析模型,分析了组合式高压直流断路器处理直流线路故障的可行性。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了四端柔性直流输电系统,分别对组合式高压直流断路器的直流潮流控制能力和直流故障处理能力进行了仿真。仿真结果表明:组合式高压直流断路器能够很好地控制直流潮流,并具有处理直流线路故障的能力。

    Abstract:

    Two key problems faced by meshed DC power grids are insufficient freedom of DC power flow control and DC line faults. In view of the above two problems, this paper proposes an integrated high voltage direct current (HVDC) circuit breaker with current flow control capability for DC power grid. Firstly, the basic structure and the working principle of the modular multi-level power flow controller (MMPFC) and hybrid HVDC circuit breaker are introduced. Then, the integrated HVDC circuit breaker is proposed, and the basic structure, the configuration principle, control mode and operation principle are introduced, respectively. Based on the analysis model of DC fault for single inverter, the capability to isolate the DC fault by integrated HVDC circuit breaker is analyzed. Finally, a four-terminal flexible HVDC grid is built on the PSCAD/EMTDC simulation platform to verify the current regulation capability and DC fault handling capability of integrated HVDC circuit breaker. The simulation results show that the integrated HVDC circuit breaker can control the DC power flow effectively and has the ability to deal with DC line faults.

    表 1 Table 1
    表 2 Table 2
    图1 组合式高压直流断路器的基本结构Fig.1 Basic structure of integrated HVDC circuit breaker
    图1 组合式高压直流断路器的基本结构Fig.1 Basic structure of integrated HVDC circuit breaker
    图2 MMPFC控制框图Fig.2 Control framework of MMPFC
    图3 测试系统结构Fig.3 Structure of test system
    图4 情景1仿真波形Fig.4 Simulation waveforms of case 1
    图5 线路L13直流故障仿真波形Fig.5 Simulation waveforms of DC fault at line L13
    图 混合式高压直流断路器Fig. Hybrid HVDC breaker
    图 MMPFC拓扑结构Fig. Topology structure of MMPFC
    图 混合式高压直流断路器Fig. Hybrid HVDC breaker
    图 直流电网结构Fig. Structure of DC grid
    图 单换流器直流侧故障分析模型Fig. DC fault analysis model for a converter
    图 从直流侧向MMPFC看进去的等效电路Fig. Equivalent circuit viewed from DC side to MMPFC
    图 半桥子模块型MMC直流侧等效电路Fig. Equivalent circuit of MMC
    图 MMPFC闭锁后单换流器直流侧故障等效电路Fig. Equivalent circuit of single-converter DC fault after MMPFC blocking
    图 直流线路电流变化曲线Fig. Line currents versus UPFC
    图 情景3仿真波形Fig. Simulation waveform of case 3
    图 直流线路故障情景1仿真波形Fig. Simulation waveform of case 1 under DC fault
    图 情景3仿真波形Fig. Simulation waveform of case 3
    图 直流线路故障情景1仿真波形Fig. Simulation waveform of case 1 under DC fault
    表 3 Table 3
    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

李晓栋,张哲任,徐政,等.具备潮流控制功能的组合式高压直流断路器[J].电力系统自动化,2020,44(7):153-160. DOI:10.7500/AEPS20190511001.
LI Xiaodong,ZHANG Zheren,XU Zheng,et al.Integrated HVDC Circuit Breaker with Power Flow Control Capability[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(7):153-160. DOI:10.7500/AEPS20190511001.

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  • 收稿日期:2019-05-11
  • 最后修改日期:2019-10-10
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  • 在线发布日期: 2020-03-25
  • 出版日期: