【《柔直电网恢复方法研究现状国内外文献综述》3200字】

柔直电网恢复方法研究现状国内外文献综述目前，直流电网的故障处理与系统恢复大致可以分为三种技术思路[8]：交流侧断路器[9]：交流侧断路器和直流侧隔离开关相互配合。不足之处在于交流断路器故障清除时间较长。换流站拓扑[10-11]：闭锁换流器或者改变其控制模式。该方法限制在于，换流器内部的续流二极管在IGBT全部关断以后将构成一个不可控整流桥，无法有效限制短路故障电流。全桥或半桥拓扑需要电网短时停电且通态损耗较高。直流断路器：类似交流系统的断路器，通过开断实现故障隔离和系统恢复。为快速解除限制并及时切断直流故障并网电流，以有效维持直流高压电网安全稳定正常运行并有效保护直流电网系统中的一些关键设备，高压直流断路器已经成为有效甚至唯一的一种技术手段，是未来直流电网技术的重点研究方向[12-14]。表1.SEQ表\*ARABIC1三种方案比较性能指标交流断路器换流站拓扑直流断路器隔离时间长中短通态损耗低高低制造成本低高高系统停运是是否重启难度大中小混合式高压直流断路器开断速度高，通态损耗低，是目前直流断路器的首要选择[15-18]。依托混合式直流断路器，国内外涌现出大量柔性直流电网工程，如张北柔直电网。目前基于直流断路器的保护方案研究，在保护协调和故障识别等方面涉及颇多，而在系统恢复方面，基于混合式直流断路器的重合闸策略也急需更多的研究。传统的重合闸策略会对电力系统的稳定运行以及电气设备的安全产生一定的不良影响，需要进一步探讨优化重合闸策略来解决这些问题[19-20]。1.1特点与优势柔性直流输电技术是一种以电压源换流器、自关断电力电子器件和直流脉宽调制等技术器件为主要基础的新型直流输电控制技术。与传统高压直流输电技术相比，该输电技术的最大优势主要有:可控性强，通过可控制开通关断的电力电子器件进行完整的电路控制,无需高压交流侧大量提供无源换相电流,因此不存在发生换相失败的可能性；由于电路可控性强，柔性直流电网输电在高压交流侧可以无需大量提供无源电源支撑,占地面积大大减少。无源特性使得电网可向偏远孤岛地区供电，即一个仅靠几条小型输电线路相连接的偏远区域小型供电网，解决了供电网架薄弱的偏远地区"最后一公里"供电问题。全控型开关器件的高次开关谐波频率极高，动辄成千上万赫兹，仅仅只需少量高次开关滤波器就能即可轻松完成高次过滤，避免了低次谐波对智能电网的严重污染。较高的功率潮流反转速率。柔性直流输电系统的电流可双向流动，同时直流工作电压下的正负极保持不变。而且当常规直流潮流翻转时,是直流电压沿着极性方向反转,直流电流不反转，方向保持不变。这个技术特点对于构成多端供电系统至关重要，在直流并联型多端直流输电系统中,柔性直流输电系统一般可以通过直接改变单端直流电流流动方向方式来直接改变多端潮流的流动方向。1.2原理结构如图1所示为一柔性直流输电系统直流单线电路原理结构图，两端的高压换流站均全部采用直流VSC桥式结构，它由高压换流站、换流驱动变压器、换向稳压电抗器、交流电压滤波器、直流电压兼容器等六个部分共同组成。图1.SEQ图\*ARABIC1柔性直流输电系统原理示意图(1)电压换流驱动变压器:这种换流驱动变压器为每个电压源驱动换流器提供合适的工作电压,保证每个电压源换流器能够输出最大的有功功率和无功功率。(2)交流滤波器:因高压换流器母线输出的柔性交流消除电压中很有可能会包含有适当一定量的柔性高次交流谐波,通常我们应在高压换流器的母线滤波处理上安装适当一定数量的柔性交流消除滤波器,由于所有需要交流滤除的都必须是柔性高次交流谐波,所以其工作体积和滤波容量都较小,这也使它是采用柔性直流高压输电控制系统的一个重要技术核心优势。(3)驱动换向交流电抗器:换向是驱动交流变压系统和交变电压源驱动换流器之间直接进行最大功率电流传输的重要纽带,它在很多一大程度上直接决定了电源换流器的最大功率电流输送控制能力以及进行有功电流功率与无功功率的相互控制,同时也可以起到电流滤波的重要作用。(4)直流压力电压控制源头和电力换流器两种类型说明vsc:vsc的广泛的可使用性也使它成为是整个现代电力柔性直流电力稳压输电控制技术完全区别于其他传统柔性常规直流电力稳压输电的关键组成部分,在电力变流器的桥臂中用三种基于可编程控制的新型电力柔性变流稳压电子管(IGBT、IGCT)直接集成取代了以往的晶闸管,使整个现代柔性电力变流稳压输电控制系统更加安全可控。(5)直流稳压电容器:直流电压源属于换流器直流侧储电功能稳压元件,为高压换流器端站提供直流侧的电压;同时它还可用于缓冲直流系统发生故障时电压引起的直流侧内部电压动力波动,减少直流侧上的电压波动纹波并为直流受电器端站系统提供直流侧的电压动力支撑。1.3发展现状2003年,中国才刚刚开始对国内柔性直流高压输电相关技术发展进行深入研究,比欧美一些国家起步晚很多,不过中国的国内柔性直流高压输电技术发展迅速,现在国内已经基本具备了从事柔性直流高压输电相关技术研发和输电设备设计制造综合能力,并已经达到了多项国际先进技术水平。2011年7月,上海南汇风电场大型柔性直流高压输电配套工程正式投运,这次也是亚洲首个获批具有国家自主研发知识产权的大型柔性直流输电工程。2016年,中国公司自主开发研制的、国内最大供电容量的±800千伏大型柔性直流自动输电高压换向节流阀阀控技术设备,顺利成功通过阀控型式设计试验,各项关键技术指标均基本达到多项国际先进技术水平,打破了国外阀控企业在该技术领域的长期阀控技术应用垄断。同年,当时目前世界上对电压控制等级最高、输电系统容量最大的大型柔性直流高压输电单元工程——±500千伏"鲁西背靠背直流工程"大型柔性直流输电单元正式建成量产投运,这次也是目前世界上第一次成功采用基于常规和柔直输电单元的直流并联协调运行控制模式,克服了传统常规直流和高压柔性直流的并联协调控制、单元多台高压换流器运行功率大和模块多的功能限制等多个世界级技术难题,在我国柔性直流输电领域成功建立运行起一整套完全具有自主知识产权的专业技术工程规范和质量标准。目前,中国已有6个大型柔性直流电力输电配套工程项目建成接入投运。昆柳龙输电工程集团是目前世界上输电容量最大的大型特高压多端直流高压输电技术工程、世界规模首个大型特高压多端输电混合直流输电工程、首个专业具备大型架空输电线路直流高压故障自动化清除控制能力的大型柔性直流高压输电技术工程,凭借这一重点工程中国真正成功步入了全世界作为柔性直流高压输电工程技术行业引领者的行列。参考文献[1]温家良,吴锐,彭畅,王宇.直流电网在中国的应用前景分析[J].中国电机工程学报,2012,32(13):7-12+185.[2]汤广福,罗湘,魏晓光.多端直流输电与直流电网技术[J].中国电机工程学报,2013,33(10):8-17+24.[3]姚良忠,吴婧,王志冰,李琰,鲁宗相.未来高压直流电网发展形态分析[J].中国电机工程学报,2014,34(34):6007-6020.[4]姬煜轲,赵成勇,李承昱,熊岩,许建中,安婷.含新能源接入的柔性直流电网启动策略及仿真[J].电力系统自动化,2017,41(04):98-104.[5]孙栩,曹士冬,卜广全,王华伟,雷霄,卢斌先.架空线柔性直流电网构建方案[J].电网技术,2016,40(03):678-682.[6]徐政,薛英林,张哲任.大容量架空线柔性直流输电关键技术及前景展望[J].中国电机工程学报,2014,34(29):5051-5062.[7]吴亚楠,吕铮,贺之渊,孔明,周啸,范征.基于架空线的直流电网保护方案研究[J].中国电机工程学报,2016,36(14):3726-3734.[8]吴亚楠,孔明,汤广福,李钢,周强,裴翔羽.直流电网的暂态特性和保护策略研究[J].智能电网,2016,4(10):993-1002.[9]李斌,何佳伟,冯亚东,李晔,李钢,邱宏.多端柔性直流电网保护关键技术[J].电力系统自动化,2016,40(21):2-12.[10]吴婧,姚良忠,王志冰,李琰,杨波,曹远志.直流电网MMC拓扑及其直流故障电流阻断方法研究[J].中国电机工程学报,2015,35(11):2681-2694.[11]李斌,李晔,何佳伟.具有直流故障清除能力的MMC子模块关键性能研究[J].中国电机工程学报,2016,36(08):2114-2122.[12]李斌,何佳伟.多端柔性直流电网故障隔离技术研究[J].中国电机工程学报,2016,36(01):87-95.[13]彭发喜,汪震,邓银秋,郑超,宋云亭.混合式直流断路器在柔性直流电网中应用初探[J].电网技术,2017,41(07):2092-2098.[14]