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基于线路残余能量的柔直输电线路极间故障重合闸

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中国电机工程学报 2023年第17期43卷 6562-6575页

作者：李再男贾科李俊涛毕天姝新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

在线路残余能量激励下,电弧会持续燃弧一段时间,现有重合闸等待瞬时性电弧自然熄灭后启动,耗时过长,不利于系统快速恢复供电。基于此,提出一种考虑主动消弧的自适应重合闸。提出引入接地开关,可增加线路电流分量,加快消散线路残余能量,... 详细信息

在线路残余能量激励下,电弧会持续燃弧一段时间,现有重合闸等待瞬时性电弧自然熄灭后启动,耗时过长,不利于系统快速恢复供电。基于此,提出一种考虑主动消弧的自适应重合闸。提出引入接地开关,可增加线路电流分量,加快消散线路残余能量,降低电弧燃弧概率。针对瞬时性电弧熄弧速度的差异性,建立多次主动消弧方案。进一步借助皮尔逊相关系数表征差异性辨识故障性质。最后,在PSCAD软件中搭建柔性直流输电系统,与现有直流重合闸相比,提出的重合闸可加速降低线路残余能量,促进电弧熄灭,最长减少170ms的停电时间。

关键词：柔性直流系统极间故障主动消弧重合闸

基于故障行波差异性的柔性直流输电线路纵联保护

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中国电机工程学报 2023年

作者：贾科姚昆鹏刘子奕陈淼李再男毕天姝国网天津市电力公司高压分公司新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

柔性直流输电对解决大规模新能源的消纳问题具有重要意义，其中行波保护是保障系统安全的关键。然而采用行波幅值比较判据区内外故障的保护对故障前、反行波幅值关系分析并不严谨，行波反射关系式仅在复频域下成立，若将此关系推广到时... 详细信息

柔性直流输电对解决大规模新能源的消纳问题具有重要意义，其中行波保护是保障系统安全的关键。然而采用行波幅值比较判据区内外故障的保护对故障前、反行波幅值关系分析并不严谨，行波反射关系式仅在复频域下成立，若将此关系推广到时域中可能影响保护的动作性能，给系统安全埋下隐患。针对这一问题，本文首先从理论上分析了行波幅值比较式方向纵联保护的不足，并从区内故障验证出保护失效的边界。为具体揭示故障前、反行波的差异性，本文定量分析电压反行波与电流行波在一定时间内的极性，进而提出了一种采用多点均值的电压行波方向识别判据并构成纵联保护。大量仿真结果表明所提保护能够快速、可靠地识别线路区内外故障，具有较强的耐受过渡电阻能力与抗干扰能力。

关键词：柔性直流输电行波差异性多点均值纵联保护

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柔性中压直流配电网线路加速纵联保护

电力系统自动化 2021年第9期45卷 80-88页

作者：李再男段建东路文超杜晓通西安理工大学电气工程学院陕西省西安市710048

分布式能源蓬勃发展和城市直流负荷快速增长,进一步夯实柔性直流配电网在城市的重要地位。文中以四端柔性中压直流配电网为研究对象,针对架空线频发的瞬时故障,提出具有速动性工程需求的加速纵联保护方案。该保护方案由启动方案、重合... 详细信息

分布式能源蓬勃发展和城市直流负荷快速增长,进一步夯实柔性直流配电网在城市的重要地位。文中以四端柔性中压直流配电网为研究对象,针对架空线频发的瞬时故障,提出具有速动性工程需求的加速纵联保护方案。该保护方案由启动方案、重合闸后瞬时性故障判别、永久性故障类型和故障区域识别组成。为降低加速保护第1次动作造成的误动,设计启动方案用于避免干扰、断线和功率翻转等情况。直流断路器在故障后1~2 ms内启动跳闸,确保换流器中电力电子器件不受破坏且故障后不闭锁。重合直流断路器后识别为永久性故障时,利用重合后的电压电流故障信息,准确识别出故障类型和故障区域。在PSCAD上搭建四端直流配电网进行大量仿真测试,仿真结果表明所提加速保护方案可靠有效。

关键词：柔性直流配电网加速保护双端量保护直流断路器

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半桥型MMC直流侧故障的两级主动限流控制

中国电机工程学报 2023年第21期43卷 8400-8410页

作者：李再男贾科刘鑫钮厚敏刘昊霖毕天姝新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

半桥型MMC-HVDC系统直流线路发生短路故障后,故障电流骤升,对直流断路器的开断能力提出严苛要求。针对该问题,该文基于桥臂电流特征,提出一种适用于直流故障的两级主动限流控制,为直流断路器开断故障电流提供了良好条件。基于桥臂电流... 详细信息

半桥型MMC-HVDC系统直流线路发生短路故障后,故障电流骤升,对直流断路器的开断能力提出严苛要求。针对该问题,该文基于桥臂电流特征,提出一种适用于直流故障的两级主动限流控制,为直流断路器开断故障电流提供了良好条件。基于桥臂电流变化率构造了第一级控制,快速启动限流控制,改善了现有限流方案投入速度慢的问题。随后提出限流抑制曲线,并以此构造了第二级控制,快速自适应动态降低MMC出口电压幅值,增强了抑制直流故障电流增加的效果。在PSCAD对所提主动限流控制性能验证,结果表明,该文所提限流控制启动速度快,在0.1ms内投入限流控制。同时,相比电流变化率和电压整定值改变的限流方案,可进一步将故障电流最大幅值降低超过30%,限流效果更好。

关键词：故障限流桥臂电流两级主动限流控制限流抑制曲线

基于时域有限积分法的一二次融合配电开关雷击磁场分析

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高压电器 2021年第9期57卷 72-79页

作者：张志华路文超李再男段建东国网陕西省电力公司电力科学研究院西安710110 西安理工大学电气工程学院西安710048

一二次融合配电开关屡次出现因各种电磁干扰导致的二次回路信号误差,甚至开关误动或拒动的现象,而目前仅考虑了设备正常运行状态下电磁干扰。文中首先阐述一二次融合配电开关的电磁干扰机理,选择时域有限积分法进行开关电磁场分析;搭建... 详细信息

一二次融合配电开关屡次出现因各种电磁干扰导致的二次回路信号误差,甚至开关误动或拒动的现象,而目前仅考虑了设备正常运行状态下电磁干扰。文中首先阐述一二次融合配电开关的电磁干扰机理,选择时域有限积分法进行开关电磁场分析;搭建大电流暂态发生装置模拟配电网雷电冲击下的电磁干扰,获取稳定的干扰信号;这些干扰信号用于电磁仿真软件CST MWS建模,分析某型号10 kV户外配电开关在电磁干扰下柱上开关和二次回路周围的磁场分布。仿真结果表明,在所提出的冲击干扰下,配电开关互感器侧瞬时磁场强度可达1300 A/m,FTU附近的瞬时磁场强度可达108.5 A/m,远超相关行业标准的规定值,在实际中极有可能造成二次设备出现故障。

关键词：一二次融合配电开关电磁干扰直击雷时域有限积分法

半桥型MMC直流侧故障恢复过程过流机理及抑制方法

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电力系统自动化 2023年第23期47卷 180-188页

作者：李再男贾科刘子奕孙均磊刘昊霖毕天姝新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市102206

直流侧发生短路故障后,半桥型模块化多电平换流器(MMC)易闭锁,故障恢复期间不当解锁导致桥臂过流,MMC存在连续闭锁风险,引发系统性安全问题。针对该问题,文中理论分析了故障恢复期间绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的解锁过流机理,并提出了一... 详细信息

直流侧发生短路故障后,半桥型模块化多电平换流器(MMC)易闭锁,故障恢复期间不当解锁导致桥臂过流,MMC存在连续闭锁风险,引发系统性安全问题。针对该问题,文中理论分析了故障恢复期间绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的解锁过流机理,并提出了一种新的故障恢复控制。首先,指出欠阻尼状态的故障回路必然导致IGBT闭锁。其次,揭示了故障恢复期间IGBT解锁过流的根源是直流侧和交流侧的压差。进一步,提出了故障恢复控制,在闭锁期间切除功率外环,抬高交流侧调制波以减少压差,抑制桥臂电流。计及闭锁期间子模块电容电压和重合闸时序,构建了自适应外环参考值曲线,解决功率盈余造成的过压问题。结果表明,和现有串联交流侧启动电阻方法相比,在不同工况下所提故障恢复控制最低可将桥臂电流峰值由1.57 p.u.降至0.79 p.u.,解锁后调控功率侧MMC直流电压为额定值,有助于加快故障恢复。

关键词：绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 闭锁解锁过流故障恢复

基于故障行波差异性的柔性直流输电线路纵联保护

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中国电机工程学报 2024年第7期44卷 2616-2627,I0009页

作者：贾科姚昆鹏刘子奕陈淼李再男毕天姝新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 国网天津市电力公司高压分公司天津市河北区300232

柔性直流输电对解决大规模新能源的消纳问题具有重要意义,其中行波保护是保障系统安全的关键。然而采用行波幅值比较判据区内外故障的保护对故障前、反行波幅值关系分析并不严谨,行波反射关系式仅在复频域下成立,若将此关系推广到时域... 详细信息

柔性直流输电对解决大规模新能源的消纳问题具有重要意义,其中行波保护是保障系统安全的关键。然而采用行波幅值比较判据区内外故障的保护对故障前、反行波幅值关系分析并不严谨,行波反射关系式仅在复频域下成立,若将此关系推广到时域中可能影响保护的动作性能,给系统安全埋下隐患。针对这一问题,该文首先从理论上分析行波幅值比较式方向纵联保护的不足,并从区内故障验证出保护失效的边界。为具体揭示故障前、反行波的差异性,该文定量分析电压反行波与电流行波在一定时间内的极性,进而提出一种采用多点均值的电压行波方向识别判据并构成纵联保护。大量仿真结果表明,所提保护能够快速、可靠地识别线路区内外故障,具有较强的耐受过渡电阻能力与抗干扰能力。

关键词：柔性直流输电行波差异性多点均值纵联保护

一二次融合配电开关辐射磁场规律及其对智能传感器影响分析

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高压电器 2024年第3期60卷 8-16页

作者：路文超段建东成林郭琳云李再男西安理工大学电气工程学院西安710052 国网陕西省电力公司电力科学研究院西安710100 西安兴汇电力科技有限公司西安710116

一二次融合技术使得配电开关中二次智能传感单元近距离布置于一次高压电磁环境,配电开关因为电磁干扰产生大量故障。文中利用可控电弧放电原理,针对某型号10 k V一二次融合配电开关搭建了暂态电磁干扰模拟试验平台,获得了该户外一二次... 详细信息

一二次融合技术使得配电开关中二次智能传感单元近距离布置于一次高压电磁环境,配电开关因为电磁干扰产生大量故障。文中利用可控电弧放电原理,针对某型号10 k V一二次融合配电开关搭建了暂态电磁干扰模拟试验平台,获得了该户外一二次融合配电开关干扰信号,其中重点研究了智能传感器附近空间磁场规律;对配电终端(FTU)进行了屏蔽效能分析,计算了传感器合并单元电源线受扰情况。结果表明:一二次融合配电开关中智能传感器可能在持续强暂态电磁骚扰下发生严重故障,文中所研究的电磁暂态模拟试验系统可对智能传感器抗强电磁干扰能力进行考核,现有标准不能满足一二次融合结构下智能传感类设备抗强电磁干扰能力检测需求。

关键词：一二次融合电磁干扰球隙击穿智能传感器

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面向空间机械臂操作任务的模仿学习策略

哈尔滨工业大学学报 2020年第6期52卷 111-118页

作者：李重阳蒋再男刘宏蔡鹤皋机器人技术与系统国家重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

为提高空间机械臂克服空间扰动的能力,降低关节力矩波动和能量消耗,提出了一种基于动力学约束的空间机械臂模仿学习策略.该策略分为两个阶段:第一阶段为基于高斯过程的模仿学习,利用运动学实例,采用高斯过程算法建立当前任务的运动模型... 详细信息

为提高空间机械臂克服空间扰动的能力,降低关节力矩波动和能量消耗,提出了一种基于动力学约束的空间机械臂模仿学习策略.该策略分为两个阶段:第一阶段为基于高斯过程的模仿学习,利用运动学实例,采用高斯过程算法建立当前任务的运动模型,再根据当前环境,通过运动模型生成当前任务的期望轨迹分布.第二阶段为基于动力学约束的控制器设计,该控制器以第一阶段输出的期望轨迹分布为输入,以关节期望力矩为输出,在保证轨迹符合任务要求的同时,生成更加平滑的关节控制力矩.采用该模仿学习策略,用天宫二号空间机械臂在轨操控电动工具来定位螺钉,实验验证了该模仿学习策略的有效性.实验结果表明,与传统模仿学习加计算力矩控制的策略相比,采用基于动力学约束的空间机械臂模仿学习策略,机械臂的大负载关节力矩波动的峰-峰值可减少45%,波峰数可减少40%,能耗可减少31%,且关节力矩、加速度和速度更加平滑.该策略不仅克服了环境位置变化的不利因素,而且还降低了关节的力矩波动和能量消耗,提高了空间机械臂运行的平滑性,对高性能空间机械臂的在轨服务应用具有重要意义.

关键词：空间机械臂模仿学习高斯过程线性二次跟踪型马氏范数