直流電網故障電流？分析與抑制

目錄
“智能電網技術與裝備叢書”編委會
“智能電網技術與裝備叢書”序
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 直流電網的發(fā)展 1
1.1.1 柔性直流輸電技術的發(fā)展歷程 1
1.1.2 柔性直流輸電工程代表性案例 4
1.1.3 直流電網基本結構與運行特性 6
1.2 直流電網故障電流研究現狀與發(fā)展趨勢 10
1.2.1 直流電網的故障限流問題 10
1.2.2 直流電網故障電流影響因素 11
1.2.3 直流電網故障阻尼特性 12
1.2.4 直流電網故障電流暫態(tài)特性 12
1.2.5 直流電網故障電流計算方法 14
1.2.6 直流電網故障電流抑制方法 15
1.3 內容概述 19
參考文獻 19
第2章 直流電網故障電流關鍵影響因素 24
2.1 直流故障類型與故障特征 24
2.1.1 用于故障電流分析的換流器等效模型 24
2.1.2 對稱單極直流電網極間短路故障特征 26
2.1.3 對稱單極直流電網單極接地故障特征 26
2.1.4 雙極直流電網極間短路故障特征 28
2.1.5 雙極直流電網單極接地故障特征 28
2.2 單電壓等級直流電網故障電流主要影響因素 30
2.2.1 基于矩陣指數的直流電網故障電流計算方法 30
2.2.2 線路初始潮流對直流電網故障電流的影響 31
2.2.3 控制方式對直流電網故障電流的影響 39
2.2.4 交流主網強度對直流電網故障電流的影響 41
2.3 多電壓等級直流電網故障電流影響因素 43
2.4 本章小結 47
參考文獻 47
第3章 限制故障電流水平的網架結構優(yōu)化方法及原則 48
3.1 系統級網架結構形式及特性 48
3.1.1 環(huán)型網架結構 49
3.1.2 輻射型網架結構 49
3.1.3 復雜網孔網架結構 50
3.1.4 混合型網架結構 50
3.1.5 構成直流電網的條件 52
3.2 對稱單極直流電網故障電流水平限制方法 56
3.2.1 網架結構對對稱單極直流電網故障電流水平的影響規(guī)律 57
3.2.2 限制對稱單極直流電網單極接地故障電流的網架結構優(yōu)化方法 70
3.3 雙極直流電網故障電流水平限制方法 76
3.3.1 網架結構對雙極直流電網故障電流水平的影響規(guī)律 76
3.3.2 限制雙極直流電網故障電流的網架結構優(yōu)化方法 82
3.3.3 限制故障電流水平的接地點優(yōu)化方法 83
3.4 本章小結 85
第4章 限制故障電流水平的運行方式優(yōu)化方法 87
4.1 直流電網運行方式概述 87
4.2 不同電源特征下潮流分布對故障電流的影響因素 88
4.2.1 含直流電網的交直流混聯系統潮流計算 88
4.2.2 含DC/DC變換器的多電壓等級直流電網潮流分布 91
4.2.3 接入交流主網的直流電網潮流分布對故障電流的影響特性 93
4.2.4 風電、光伏接入直流電網的潮流分布對故障電流的影響特性 116
4.3 換流站級控制方式對故障電流的影響及優(yōu)化 126
4.3.1 運行電壓水平對故障電流的影響 126
4.3.2 換流站運行模式對故障電流的影響 127
4.3.3 換流站運行功率水平對故障電流的影響 128
4.4 閥級控制對故障電流的影響和優(yōu)化 129
4.4.1 閥級控制對故障電流的影響 129
4.4.2 限制故障電流水平的閥級控制優(yōu)化方法 131
4.5 本章小結 133
第5章 阻尼特性對故障電流初始態(tài)的影響 134
5.1 直流電網阻尼分析模型 134
5.1.1 直流電網小信號模型 134
5.1.2 直流電網阻抗模型 144
5.2 直流電網阻尼特性的關鍵影響因素 155
5.2.1 設備參數對直流電網阻尼特性的影響分析 155
5.2.2 控制方式對直流電網阻尼特性的影響分析 159
5.2.3 關鍵影響因素總結 165
5.2.4 直流電網阻尼特性對故障電流初始態(tài)的影響 165
5.3 直流電網阻尼特性改善措施 172
5.3.1 基于參數優(yōu)化的阻尼特性改善方法 172
5.3.2 基于虛擬阻抗的直流電網故障電流限制方法 173
5.4 本章小結 176
第6章 直流電網不同故障類型下電氣量變化及分布特性 177
6.1 用于故障暫態(tài)分析的直流電網等效電路 177
6.1.1 模塊化多電平換流器故障暫態(tài)等效電路及響應 177
6.1.2 各種故障情況下直流電網等效電路 178
6.2 直流電網極間短路故障特性 180
6.2.1 極間短路故障時子模塊電容電壓的變化 180
6.2.2 極間短路故障時換流站出口電壓和電流的暫態(tài)特性 181
6.2.3 極間短路故障時網絡支路電流的分布特性 182
6.3 直流電網單極接地故障特性 184
6.3.1 單極接地故障時子模塊電容電壓的變化 184
6.3.2 單極接地故障時換流站出口電壓和電流的暫態(tài)特性 185
6.3.3 單極接地故障時網絡支路電流的分布特性 188
6.4 直流電網極對金屬回線故障特性 191
6.4.1 極對金屬回線故障時子模塊電容電壓的變化 191
6.4.2 極對金屬回線故障時換流站出口電壓和電流的暫態(tài)特性 192
6.4.3 極對金屬回線故障時網絡支路電流的分布特性 195
6.5 本章小結 197
第7章 基于暫態(tài)能量流的直流電網故障電流影響因素分析 199
7.1 影響柔性直流系統故障電流演化的主要因素 199
7.2 暫態(tài)能量流及其變化率定義 202
7.2.1 電感元件暫態(tài)能量流及其變化率定義 203
7.2.2 電容元件暫態(tài)能量流及其變化率定義 204
7.2.3 電阻暫態(tài)能量流及其變化率定義 204
7.2.4 換流站交流側暫態(tài)能量流及其變化率 205
7.2.5 換流站直流側暫態(tài)能量流及其變化率 205
7.3 從暫態(tài)能量流的視角分析換流器結構對故障電流演化影響 207
7.3.1 換流器拓撲結構綜述 207
7.3.2 不同換流器拓撲結構下雙端柔性直流系統暫態(tài)能量流特征分析 211
7.3.3 四端柔性直流系統不同換流器結構暫態(tài)能量流分析 214
7.3.4 網架結構及平波電抗器對換流器故障清除時間的影響 216
7.4 從暫態(tài)能量流視角分析電氣參數對故障電流演化的影響 217
7.4.1 系統主要電氣參數綜述 217
7.4.2 電氣參數對系統暫態(tài)能量流時空分布的影響 218
7.4.3 主要電氣參數對故障電流演化影響的綜合分析 222
7.5 從暫態(tài)能量流視角分析控制算法對故障電流演化的影響 227
7.5.1 控制算法綜述 227
7.5.2 主從控制算法對故障電流演化的影響 229
7.5.3 虛擬阻抗算法對故障電流演化的影響 231
7.5.4 自適應控制對故障電流演化的影響 235
7.6 基于暫態(tài)能量流的柔性直流系統接地方式及參數優(yōu)化 237
7.6.1 接地方式優(yōu)化綜述 237
7.6.2 基于暫態(tài)能量流的抑制率及抑制效率的定義 239
7.6.3 基于暫態(tài)能量流的接地方式限流效果分析 240
7.6.4 基于暫態(tài)能量流的接地方式及參數優(yōu)化模型與優(yōu)化結果討論 243
7.7 本章小結 250
參考文獻 251
第8章 直流電網故障電流通用計算方法 255
8.1 單換流器故障特性分析 255
8.1.1 半橋型MMC故障后等效回路分析 255
8.1.2 全橋型MMC故障后等效回路分析 259
8.1.3 混合型MMC故障后等效回路分析 265
8.2 單換流器故障電流計算方法 272
8.2.1 MMC直流側故障的傳統分析思路及存在的問題 272
8.2.2 MMC直流側故障暫態(tài)過程中的能量交換分析 273
8.2.3 MMC直流側故障電流解析表達式推導 274
8.3 多換流器故障耦合機制分析與通用計算方法 277
8.3.1 雙端系統非金屬性故障耦合機理 278
8.3.2 雙端系統非金屬性故障解耦計算方法 279
8.3.3 雙端系統金屬性故障通用計算方法 283
8.3.4 考慮直流網絡影響的多換流器耦合機理與解耦計算 285
8.4 本章小結 297
第9章 采取限流措施后的直流電網故障特性 298
9.1 故障限流措施的分類與工作原理 298
9.1.1 限流設備 299
9.1.2 換流器主動限流控制 309
9.2 基于暫態(tài)能量流的MMC-HVDC電網故障限流器位置及參數優(yōu)化 311
9.2.1 限流措施優(yōu)化概述 311
9.2.2 基于暫態(tài)能量流的故障限流器位置及參數限流效果分析 312
9.2.3 基于暫態(tài)能量流的故障限流器位置及參數優(yōu)化模型和優(yōu)化結果討論 316
9.3 采取限流措施后的直流電網故障電流特性 321
9.3.1 限流設備等效建模 321
9.3.2 考慮換流器主動限流控制的等效建模 324
9.3.3 限流措施的故障電流抑制特性 325
9.3.4 采取限流措施的直流電網故障電流分布特性 329
9.3.5 一種基于限流電感和耗能電阻的故障限流方案 334
9.4 采取限流措施的直流電網故障電流計算 343
9.4.1 考慮換流器主動限流控制的故障電流計算 343
9.4.2 考慮限流設備的故障電流計算 348
9.4.3 采取限流措施的直流電網故障電流計算 350
9.5 本章小結 361
參考文獻 362