This paper introduces groundbreaking research on how to assess the cable length limit (CLL) to ensure effective protection by Z-source Circuit Breakers (ZCBs) in DC power networks. It has been revealed that the line parameters of power cables have a significant impact on the cutoff performance of ZCBs. The question of assessing the CLL has been raised as an unsolved problem. In this paper, a method of CLL assessment is proposed based on physical models and simulation tests. To verify the proposed method, two studies were performed to assess the cable length limits depending on fault levels and power delivery levels, respectively. The ZCB parameters were specified for a simulation testing system for a 5 MW distribution line feeder. The effectiveness of ZCB protection was tested in groups of simulation tests with various impacting quantities, i.e., cable lengths, fault current levels, and power delivery levels. The effective cable lengths for the ZCB to detect and successfully interrupt a faulty branch in the DC network were assessed and analyzed. The testing results prove that the CLL decreases along with a decreasing fault current level, as well as an increasing power delivery level. Based on data analysis, an equation was derived to calculate the effective length of the ZCB for DC lines, and the equation can be used to generate new CLL curves for various load-power requirements. This study could increase the reliability of a ZCB’s response to a fault in DC transmission and distribution lines. It could also help power system designers/operators to maintain reliable protection with ZCBs in DC power system networks.

中文翻译：

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评估直流电网中Z源断路器有效保护的电缆长度限制

本文介绍了有关如何评估电缆长度限制（CLL）的开创性研究，以确保直流电源网络中的Z源断路器（ZCB）有效保护。已经发现，电力电缆的线路参数对ZCB的截止性能有重大影响。评估CLL的问题已经提出，但尚未解决。本文提出了一种基于物理模型和仿真测试的CLL评估方法。为了验证所提出的方法，进行了两项研究，分别根据故障级别和供电级别评估电缆长度限制。ZCB参数是为5 MW配电线路馈线的模拟测试系统指定的。ZCB保护的有效性在各种影响量的模拟测试组中进行了测试，即 电缆长度，故障电流水平和功率输出水平。评估和分析了ZCB检测并成功中断DC网络中故障分支的有效电缆长度。测试结果证明，CLL随着故障电流水平的降低以及功率输出水平的提高而降低。在数据分析的基础上，导出了一个方程式，用于计算直流线路的ZCB的有效长度，该方程式可用于生成各种负载功率要求的新CLL曲线。这项研究可以提高ZCB对直流输配电线路故障的响应的可靠性。它还可以帮助电力系统设计人员/运营商在直流电力系统网络中使用ZCB保持可靠的保护。评估和分析了ZCB检测并成功中断DC网络中故障分支的有效电缆长度。测试结果证明，CLL随着故障电流水平的降低以及功率输出水平的提高而降低。在数据分析的基础上，导出了一个方程式，用于计算直流线路的ZCB的有效长度，该方程式可用于生成各种负载功率要求的新CLL曲线。这项研究可以提高ZCB对直流输配电线路故障的响应的可靠性。它还可以帮助电力系统设计人员/运营商在DC电力系统网络中使用ZCB保持可靠的保护。评估和分析了ZCB检测并成功中断DC网络中故障分支的有效电缆长度。测试结果证明，CLL随着故障电流水平的降低以及功率输出水平的提高而降低。在数据分析的基础上，导出了一个方程式，用于计算直流线路的ZCB的有效长度，该方程式可用于生成各种负载功率要求的新CLL曲线。这项研究可以提高ZCB对直流输配电线路故障的响应的可靠性。它还可以帮助电力系统设计人员/运营商在DC电力系统网络中使用ZCB保持可靠的保护。测试结果证明，CLL随着故障电流水平的降低以及功率输出水平的提高而降低。在数据分析的基础上，导出了一个方程式，用于计算直流线路的ZCB的有效长度，该方程式可用于生成各种负载功率要求的新CLL曲线。这项研究可以提高ZCB对直流输配电线路故障的响应的可靠性。它还可以帮助电力系统设计人员/运营商在DC电力系统网络中使用ZCB保持可靠的保护。测试结果证明，CLL随着故障电流水平的降低以及功率输出水平的提高而降低。在数据分析的基础上，导出了一个方程式，用于计算直流线路的ZCB的有效长度，该方程式可用于生成各种负载功率要求的新CLL曲线。这项研究可以提高ZCB对直流输配电线路故障的响应的可靠性。它还可以帮助电力系统设计人员/运营商在DC电力系统网络中使用ZCB保持可靠的保护。该方程可用于生成各种负载功率要求的新CLL曲线。这项研究可以提高ZCB对直流输配电线路故障的响应的可靠性。它还可以帮助电力系统设计人员/运营商在DC电力系统网络中使用ZCB保持可靠的保护。该方程可用于生成各种负载功率要求的新CLL曲线。这项研究可以提高ZCB对直流输配电线路故障的响应的可靠性。它还可以帮助电力系统设计人员/运营商在DC电力系统网络中使用ZCB保持可靠的保护。