计及电力电子变压器接入的光储系统故障定位研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:roattrjca
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近年来,光伏、储能等新能源电源的装机占比逐年提升,直流负荷的需求也日益增加,直流配电网受到了广泛关注。电力电子变压器具有高功率密度、多电压端口、电气隔离、控制策略灵活等特性,成为了直流配电网的核心组成部分,用于友好消纳分布式光伏等新能源电源,向直流负荷供给电能。受环境和现有技术限制,光伏等新能源电源的输出功率存在随机性和间歇性,直流配电网需配置一定容量的储能设备保证电能质量。当直流线路发生故障时,故障电流骤升,将会对直流配电网的电力电子设备造成危害,不利于系统安全稳定运行,因此亟需研究含电力电子变压器的直流配电网的故障穿越方案和快速故障定位方法。本文以含电力电子变压器的直流配电网为研究对象,围绕故障穿越和故障定位问题展开了研究,具体研究工作和创新点如下:(1)搭建含电力电子变压器的直流配电网稳态模型。建立了较为准确的光伏电源模型和储能模块模型,选取合适的并网换流器拓扑;建立了电力电子变压器的数学模型,设计电力电子变压器各级换流器的控制策略;最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证系统的电能质量。(2)面向含电力电子变压器的直流配电网双极短路的故障场景,针对直流故障后因电流骤升导致的双有源桥及其他换流器过流闭锁的问题,从优化拓扑和改进控制策略两方面入手,提出了双极短路故障下的故障穿越方案。该方案提高了故障期间电力电子变压器的可控性,限制了电力电子变压器内部和出口的电流幅值,减少了直流配电网中直流断路器的投入,同时提升了直流配电网的经济性和故障穿越能力。(3)基于上述故障穿越方案,直流配电网的故障特性有所改变。对于采用主动控制故障电流策略下的直流配电网,计及直流配电网分支线众多和潮流方向多变的特性,本文提出两种直流故障定位方案—一基于Teager算子的故障定位方案和基于Pearson相关系数的故障定位方案。两种方案均可以快速有效识别故障线路,不需要额外配置边界原件,具备一定的耐受过渡电阻能力,不受系统运行方式的影响,具有工程应用价值。
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