直流电弧

直流系统的故障隔离是保证直流系统稳定运行的重要技术。针对传统故障隔离策略对直流断路器(direct current circuit breaker, DCCB)的性能要求较高的问题，提出了一种利用柔性限流装置(flexible current limiting device, FCLD)与DCCB协同动作的故障隔离策略。首先，研究了直流系统永久性故障和瞬时性故障情况下FCLD与DCCB的协同作用机理。其次，分析考虑FCLD电流抑制作用下DCCB开断过程的电弧暂态特性。最后，在Matlab/Simulink平台中进行仿真，验证所提协同策略的可行性。结果表明：FCLD可有效抑制DCCB的开断电弧；基于所提故障隔离策略，直流系统可在瞬时故障情况下实现平稳穿越，永久故障情况下实现DCCB的无弧开断。该策略降低了直流系统故障隔离过程中对DCCB的开断要求，提升了直流系统的故障穿越能力。

为提高静止无功补偿器(static var compensator,SVC)应对直流电弧炉等冲击性负载的闪变抑制性能，文中在改进Takagi-Sugeno(TS)模糊算法的基础上，提出一种SVC滚动预测控制方法。首先，建立直流电弧炉电气模型并仿真分析其无功特性；然后，针对经典TS模糊预测算法应用于波动负荷时出现的输出异常置0情况，提出一种范围自适应修正的改进方法，该方法能消除一类算法应用机理导致的异常值，从而提高TS模糊算法对波动负荷无功功率预测的可靠性和准确性；最后，基于模型训练时间约束，建立无功功率半周期滚动预测控制模型，提前10 ms预测无功功率，改善了SVC传统控制系统响应的滞后特性。仿真结果表明，相比于SVC传统控制方法，所提方法的平均闪变改善率提高了54.17%，验证了所提方法对闪变现象的抑制效果提升显著。

直流电弧没有过零点特性，难以自行熄灭，易引发电气火灾，威胁直流配用电安全。通过搭建电弧模拟发生实验平台，采集不同电压下电弧信号，研究电弧电阻、电压等特性，分析了不同电压下电弧特征的差异性。以GB/T 35727—2017中低压直流配网标称电压优选值为依据，研究220 V、750 V、1500 V 3种不同电压等级电弧检测特征，对比傅里叶、小波、奇异值分解等频域特性，最大值、最小值、平均值、标准差等时域特性，得到不同电压等级下电弧检测的优质判据，证明了不同时频域特征适用于不同的电压等级。结合神经网络模型，设计了适用于750 V系统的电弧检测算法，算法检测精度为99.12%。