PDF《直流电网潮流控制与短路控制复合装置》

2 0] , 但是通态损耗较 大.混合型直流断路器是综合了机械断路器和固态 型断路器的优点, 将两者并联且进行了一定的改进, 使之具备损耗小、 开断快、 无关断死区等优点[

2 1 -

2 4] . 文献[

2 1 ] 最早提出了一种混合型直流断路器的拓扑 结构, 并验证了其可行性. 由上可知, 目前已有方案[

8 -

2 7] 可分别采用增加

2 1

1 第4 2卷第2 3期2018年1 2月1 0日Vol.42N o .

2 3D e c .

1 0,

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1 8 D O I :

1 0.

7 5

0 0 / A E P S

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4 h t t p : / / ww w. a e p s - i n f o . c o m 直流电网潮流控制装置和短路故障处理装置来单独 解决直流潮流控制和故障电流抑制的问题.但是由 于直流潮流控制相对频繁, 而故障电流的抑制及切 除仅发生在故障瞬间, 其次数并不频繁, 已有的两种 方案不能同时兼顾直流电网稳态运行时优化潮流和 故障暂态下的抑制故障电流.立足于直流电网潮流 控制技术和直流断路器技术的发展现状, 本文提出 一种直流电网用的具有限流功能的直流潮流控制和 短路控制的复合装置及其控制策略.相比于独立运 行的潮流控制器和直流断路器装置, 该方案可以有 效减少器件数量和装置体积, 减小损耗, 降低成本.

1 复合装置的拓扑结构及工作原理 1.

1 拓扑结构 基于线间潮流控制和直流电网混合型断路器的 特点, 本文提出了直流电网用的直流潮流控制与短 路控制的复合装置( p o w e rf l o wc o n t r o l l i n gc i r c u i t b r e a k e r , P F C C B) , 如图1所示.主要由一对耦合电 感( L1 和L2) 、 两个电容( C1 和C2) 、 四个通态运行 绝缘栅双极型晶体管( I G B T) 开关管( Q 1~Q 4) 及其 反并联二极管( D 1~D 4) 、 四个二极管( D b 1~D b 4) 、 两 个快速机械开关( U F D

1 和UFD2) 和三个故障转移 开关管( MB

1 ~MB 3) 及与其并联的避雷器( S A

1 ~ S A 3) 组成.该复合装置主要的功能为直流电网线 路的潮流调节、 短路电流抑制和直流故障线路切除. 图1 P F C C B拓扑 F i g .

1 T o p o l o g yo fP F C C B 正常工作状态: 稳态情况下, C1, C2, L1, L2 和Q1~Q

4 所在支路参 与系统的潮流调节, U F D

1 和UFD2处于闭合状态, MB 1~MB

3 处于关断状态. 故障隔离状态: 当该复合装置连接的直流线路 上发生故障, 立即使潮流控制的 Q 1~Q

4 导通, 作为 短路控制的换流开关管, 同时闭锁直流潮流控制环 节.耦合电感的存在抑制短路电流的快速上升.通过MB 1~MB

3 将故障电流转移其所在支路上, 从而 关断故障所在支路上的快速机械开关, 实现故障支 路的 切除. 在故障支路切除之后, 切断MB

1 ~ MB 3, 使得非故障支路恢复运行. 1.

2 工作原理 为实现直流电网潮流的有效调节和短路故障的 控制, 只需将该复合装置如图1所示串入线路中, 复 合装置的1端与换流站相连, 2端、 3端分别串入被 控线路1和线路2中.下面以两种典型工况为例, 对该直流电网用的具备直流潮流控制与短路控制的 复合装置控制特性进行分析( 以图1中的标示方向 作为各电气量的参考正方向) . 1. 2.

1 I

1 及I

2 相同方向

1 ) 潮流控制 短路故障未发生的情况下, 系统的短路控制部 分闭锁, 即MB 1~MB

3 断开, 潮流控制部分投入工 作.由于装置的对称性, 选取I

1 和I

2 均为正方向 的情况进行说明.根据系统的对称性, 以减小I