【摘 要】
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随着电力电子技术的高速发展以及交流配电面临的损耗大、三相不平衡等诸多问题,直流配电技术以其输送容量大、输送效率高等优势逐渐回归大众视野。直流配电系统的保护策略是其稳定运行的有力保障,但目前国内外学者对直流配电网故障特征分析及保护策略的研究依然有待深入。本文采用理论分析与仿真分析相结合的方式,对直流配电网的故障特征及保护策略进行了详细的研究。首先,本文对模块化多电平换流器（Modular Multi
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随着电力电子技术的高速发展以及交流配电面临的损耗大、三相不平衡等诸多问题,直流配电技术以其输送容量大、输送效率高等优势逐渐回归大众视野。直流配电系统的保护策略是其稳定运行的有力保障,但目前国内外学者对直流配电网故障特征分析及保护策略的研究依然有待深入。本文采用理论分析与仿真分析相结合的方式,对直流配电网的故障特征及保护策略进行了详细的研究。首先,本文对模块化多电平换流器（Modular Multi-level Converter,MMC）的拓扑结构、工作原理、控制策略等进行了研究。在MATLAB/SIMULINK环境中搭建了MMC仿真模型,对其运行控制策略和运行性能进行了验证。理论分析了基于MMC的单端直流配电网的极间短路和单极接地故障的故障机理及故障特征,并通过仿真进行了验证。其次,针对直流配电网发生极间短路故障时,故障初始电流变化率随故障点位置的不同而变化的特征,本文提出了以电流变化率为故障判据的直流线路极间短路保护策略。对电流变化率保护的基本原理、整定计算方法以及保护流程等问题进行了研究,并通过搭建单端直流配电网极间短路故障仿真模型对该方法的有效性进行了验证。最后,针对直流配电网中线路发生单极接地故障的问题,研究了各线路正、负极暂态电流之间的关系。根据故障线路与正常线路首端正、负极暂态电流在大小和方向上存在的差异性,提出了基于各线路首端正、负极暂态电流变化量和为判据的单极接地故障选线方法。当发生单极接地故障的线路存在多个区间时,根据线路首、尾两端电流变化量方向的不同,提出采用相关系数法来实现区间定位。仿真分析了不同故障点位置、不同接地电阻等因素对本文所述方法的影响,有效地验证了其准确性。根据理论研究和仿真分析,设计了直流配电网的硬件选线装置,并对装置中各部分的作用进行了说明。该论文有公式52个,图66幅,表10张,参考文献87篇。
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