柔性直流配电网

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的柔性直流配电网具有不存在换相失败等优点。但换流器存在低惯性、弱阻尼等特性，导致故障电流上升速度快且峰值高，对系统危害极大。针对直流配电网发生单极接地故障难以准确选择故障馈线的问题，提出了一种基于拐点密集区凹凸波动特性的直流配网故障检测方法。首先，利用变分模态分解算法对各馈线零模电流进行分解，选取特征分量。然后，计算特征分量的二阶导数，选择拐点密集区并进行归一化处理，得到各馈线的凹凸波动性。最后，判定凹凸波动性与其他馈线相异的线路为故障线路。仿真结果表明，所提方法能够快速识别故障馈线，且受过渡电阻、采样频率、数据窗和噪声等因素影响小。

直流线路故障的快速可靠识别是柔性直流配电网稳定运行的关键技术。利用限流电抗器的边界条件特性，提出了一种基于经验小波变换(empirical wavelet transform, EWT)改进限流电抗电压的柔性直流配电网故障保护方法。首先，利用经验小波变换对直流线路电压进行高频分量提取，采用改进电压梯度算法作为启动判据。然后，针对不同故障下直流线路两侧限流电抗器的高频暂态电压的尖峰度不同，提出利用峭度算法识别区内、外故障的保护判据。最后，利用Teager能量算子，计算出正、负极线路的高频暂态电压的瞬时能量最大值之比，构成故障选极的判据。实验结果表明，该方法能够准确地区分故障极以及区内、外故障，对通信要求低，具有较好的抗干扰能力，在不同工况下均能够可靠工作，可较好地满足柔性直流配电网对保护的速动性与选择性要求。

多端柔性直流配电网因在供电可靠性方面极具优势而受到广泛的关注，然而对于直流线路保护中故障的快速、可靠识别成为其急速发展所需解决的关键问题之一。因此，设计了一种利用电流模分量特性的直流线路纵联保护方法。该方法利用故障时正极电流线模分量方向来判别区内外故障，以不同故障条件下故障点正极电流零模分量平均值的差异来构造保护判据，从而判别故障类型，形成保护策略。最后，在PSCAD/EMTDC4.5上搭建了多端柔性直流配电网模型，对保护判据及关键影响要素进行了仿真分析。结果表明，该保护方法能够有选择性地快速、可靠识别区内外故障及故障类型，且具有较好的耐过渡电阻与抗噪声能力。

柔性直流配电网故障特征复杂，快速可靠的故障保护方法是柔性直流配电网亟需突破的关键技术。基于此提出了一种基于直流线路限流电抗器暂态电压皮尔逊(Pearson)相关系数的直流配电网纵联保护方法。首先，分析了区内外不同故障类型下直流线路两端限流电抗器暂态电压的特征差异。其次，利用正、负极线路电压的变化率构成保护启动判据，通过直流线路两端限流电抗器暂态电压的Pearson相关系数识别区内、外故障，并利用直流线路正负极电压变化率间的正负关系设计故障选极判据。最后，在Matlab/Simulink仿真软件中搭建柔性直流配电网仿真模型验证所提保护方法的可行性。结果表明所提保护方法能满足柔性直流配电网保护速动性和选择性的要求，且耐过渡电阻能力强，受通信延迟影响小，具有一定的抗干扰能力。