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适用于不同边界结构柔性直流电网的行波保护

中国电机工程学报 2024年

作者：赵振廷吴昇阳沈毅李银红强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)

随着柔性直流电网的发展，其边界结构将发生改变，从“有边界电网”转变为“无边界电网”。如果在配置保护时，能够在原理上尽量适用于两种边界结构，则可以大大降低电网结构变化时保护验证的繁复性、提升保护应用的经济性。为提升线路... 详细信息

随着柔性直流电网的发展，其边界结构将发生改变，从“有边界电网”转变为“无边界电网”。如果在配置保护时，能够在原理上尽量适用于两种边界结构，则可以大大降低电网结构变化时保护验证的繁复性、提升保护应用的经济性。为提升线路行波保护对不同边界结构的适用性，本文提出了一种新型的行波保护方案。该保护方案主要通过非故障极电流首行波积分(first current integration of non-fault pole， FCINP)实现。基于FCINP在不同边界结构电网下的距离特性和边界特性，可有效地提升保护在有边界电网和无边界电网下的故障识别性能，从而提升保护适用性。所提保护在基于PSCAD/EMTDC直流电网仿真模型中进行了性能验证。

关键词：行波保护无边界电网有边界电网非故障极电流首行波积分

应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案

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电力自动化设备 2024年第1期44卷 188-195页

作者：高钰堃赵明李本瑜石恒初李银红陈金富华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室湖北武汉430074 云南电力调度控制中心云南昆明650011

变电站二次直流失电会导致本站继电保护装置等设备失去供电电源而无法动作,本站出线发生故障时需要依靠上级变电站的远后备保护进行切除。针对变电站二次直流失电情况下超高压输电线路发生相间短路故障时保护远后备灵敏度不足的问题,提... 详细信息

变电站二次直流失电会导致本站继电保护装置等设备失去供电电源而无法动作,本站出线发生故障时需要依靠上级变电站的远后备保护进行切除。针对变电站二次直流失电情况下超高压输电线路发生相间短路故障时保护远后备灵敏度不足的问题,提出了一种应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案。首先,根据超高压电网相间故障时负序电流的自然分布特性,探讨了反时限负序过流保护的远后备应用可行性和相间距离保护的补充特性,确定了相间故障远后备保护的构成思路。接着,研究了助增系数和负序电流对反时限负序过流保护整定时间定值的影响,讨论了临界助增系数的确定方法和反时限负序过流保护的时间定值整定方法。然后,提出了反时限负序过流保护为主、相间距离保护为辅的应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案。最后,以IEEE 39节点系统和某实际500 kV电网作为仿真算例,对所提方案的有效性进行验证。

关键词：变电站直流失电相间故障继电保护反时限特性负序电流助增系数远后备

适用于含新能源交流电网继电保护整定计算的故障计算方法研究

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电网技术 2024年

作者：郑心怡张健康李怀强任龙飞胡勇李银红国家电网西北电力调控分中心强电磁工程与新技术国家重点实验室华中科技大学电气与电子工程学院

基于阻抗矩阵的故障计算方法以其计算量小、适用于局部求解等特性，在交流电网继电保护整定计算中得到了广泛应用。新能源的大范围接入改变了整定计算中故障计算的局部性特征，增加了故障计算所需内存、降低了故障计算效率。针对这一问... 详细信息

基于阻抗矩阵的故障计算方法以其计算量小、适用于局部求解等特性，在交流电网继电保护整定计算中得到了广泛应用。新能源的大范围接入改变了整定计算中故障计算的局部性特征，增加了故障计算所需内存、降低了故障计算效率。针对这一问题，本文基于含新能源的故障计算公式，根据新能源对故障节点的影响因素，提出了适用于含新能源交流电网继电保护整定计算的故障计算方法。首先，从网络结构方面，筛选对故障电气量具有强影响的新能源，构建初始计算域；其次，从新能源输出方面对初始计算域进一步增补和修正；最后，经过逐层外扩，形成最终计算域。在保证工程所需计算精度的同时，降低了矩阵元素使用率，减少了故障计算的计算量，提高了计算效率。在IEEE39节点、IEEE118节点系统中验证了该方法的准确度和计算效率。

关键词：阻抗矩阵新能源故障计算逐层外扩计算效率

基于电压折射波幅值正负差异的柔性直流电网两段式行波保护

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电力系统自动化 2022年第3期46卷 129-136页

作者：陈田田李银红强电磁工程与新技术国家重点实验室华中科技大学湖北省武汉市430074

针对柔性直流电网线路行波保护在长线故障下难以兼顾速动性和耐受过渡电阻能力的问题,提出了一种基于电压折射波幅值正负差异的两段式行波保护方案。首先,通过分析故障行波在线路上的传播过程,推导了各折反射波的表达式,得出了区内外故... 详细信息

针对柔性直流电网线路行波保护在长线故障下难以兼顾速动性和耐受过渡电阻能力的问题,提出了一种基于电压折射波幅值正负差异的两段式行波保护方案。首先,通过分析故障行波在线路上的传播过程,推导了各折反射波的表达式,得出了区内外故障下线路端口电压折射波幅值的正负差异特性。然后,基于该特性,提出了两段式行波保护方案,以传统行波保护判据构成保护第Ⅰ段,采用端口电压幅值及回升时间构成行波保护第Ⅱ段。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,验证了该保护方案的有效性。

关键词：柔性直流电网两段式行波保护折射波速动性过渡电阻

基于R藤Copula-DBN时空相关性建模的风光荷功率概率预测

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电力自动化设备 2022年第3期42卷 113-120页

作者：廖芷燕李银红华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430074

计及时空相关性的多维风光荷功率概率预测可全面描述风光荷不确定性,为电力系统安全稳定和经济运行提供保障。提出一种基于R藤Copula-动态贝叶斯网络(DBN)时空相关性建模的风光荷功率概率预测方法。基于R藤Copula模型和传递熵刻画多维... 详细信息

计及时空相关性的多维风光荷功率概率预测可全面描述风光荷不确定性,为电力系统安全稳定和经济运行提供保障。提出一种基于R藤Copula-动态贝叶斯网络(DBN)时空相关性建模的风光荷功率概率预测方法。基于R藤Copula模型和传递熵刻画多维变量的空间相关性,建立初始状态的贝叶斯网络;将初始贝叶斯网络在时间点序列上进行延拓,构建可刻画风光荷功率时间自相关性和空间相关性的DBN;将所建模型应用于计及时空相关性的高维风光荷功率概率预测。算例仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：时空相关性动态贝叶斯网络 R藤Copula 概率预测

计及Crowbar状态改进识别的双馈风电场等值建模方法

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中国电机工程学报 2022年第2期42卷 603-613页

作者：吴志鹏曹铭凯李银红强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

故障过程中双馈风机Crowbar投入与不投入的暂态响应特性差异明显,因而在风电场等值中场内机组Crowbar状态是一个良好的机群划分指标。然而,双馈风电场与单台机组间故障特性的差异性,使得现有采用单机模型来识别场内机组Crowbar状态的方... 详细信息

故障过程中双馈风机Crowbar投入与不投入的暂态响应特性差异明显,因而在风电场等值中场内机组Crowbar状态是一个良好的机群划分指标。然而,双馈风电场与单台机组间故障特性的差异性,使得现有采用单机模型来识别场内机组Crowbar状态的方法存在识别不准确的问题,从而降低风电场等值建模精度。为此,该文提出一种计及Crowbar状态改进识别的双馈风电场等值建模方法。通过分析风电场故障特性,构建Crowbar状态特征向量;收集风电场各工况下的样本数据,建立基于支持向量机(support vector machine,SVM)的识别模型。在新工况下,依次以Crowbar状态识别结果和输入风速为分群指标对场内机组进行机群划分,从而建立风电场等值模型。仿真算例结果表明,该文提出的基于SVM的Crowbar状态识别方法在各个故障场景下相较于传统方法均有较好的识别效果,所建立的等值模型与详细模型故障暂态特性十分吻合,等值方法合理有效。

关键词：双馈风电场暂态响应支持向量机 Crowbar电阻等值模型

基于低电压穿越功率特性的双馈风电场多机等值方法

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电力系统自动化 2022年第19期46卷 95-103页

作者：吴志鹏裴建华李银红华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

为实现双馈风电场的多机等值,需要准确地将动态特性不同的机组区分开,但现有研究并未针对机组低电压穿越功率特性的不同建立定量机群划分指标。为此,提出了一种基于低电压穿越功率特性的双馈风电场多机等值方法。首先,基于典型低电压穿... 详细信息

为实现双馈风电场的多机等值,需要准确地将动态特性不同的机组区分开,但现有研究并未针对机组低电压穿越功率特性的不同建立定量机群划分指标。为此,提出了一种基于低电压穿越功率特性的双馈风电场多机等值方法。首先,基于典型低电压穿越控制策略,建立了表征机组输出功率特性的数学描述。然后,通过分析机组间功率动态特性的差异性,提出了一种两步分群方法:先以故障稳态有功功率能否恢复至故障前的值为分群指标,将所有机组分为两群;再利用聚类算法进一步划分机群,以降低等值误差。为提高等值方法对不同风速场景的适应性,引入近邻传播算法实现自适应分群。最后,基于10组实测风速场景,对比了所提方法和其他方法的功率曲线及其误差水平,仿真及计算结果验证了所提方法的有效性。

关键词：低电压穿越双馈风电场动态特性等值建模近邻传播算法

计及不同电压跌落和GSC馈出电流的DFIG精细化故障计算模型

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电力系统自动化 2023年第23期47卷 162-171页

作者：黄琛黄超李银红华中科技大学电气与电子工程学院湖北省武汉市430074 广西电网电力调度控制中心广西壮族自治区南宁市530023

当含双馈感应发电机(DFIG)的交流电网发生故障时,DFIG输出特性的精确性将影响到整个故障网络计算结果的准确性。首先,从DFIG的不同电压跌落出发,详细推导了撬棒保护投入、转子侧变流器(RSC)励磁控制和外环控制下DFIG定子侧输出电流的计... 详细信息

当含双馈感应发电机(DFIG)的交流电网发生故障时,DFIG输出特性的精确性将影响到整个故障网络计算结果的准确性。首先,从DFIG的不同电压跌落出发,详细推导了撬棒保护投入、转子侧变流器(RSC)励磁控制和外环控制下DFIG定子侧输出电流的计算公式。接着,考虑网侧变流器(GSC)的馈出电流,推导了GSC和RSC在不同控制策略下DFIG的输出电流表达式,进而提出了计及不同电压跌落和GSC馈出电流的DFIG精细化故障计算模型。最后,在MATLAB/Simulink平台中进行了DFIG并入无穷大系统和典型电网仿真来验证该精细化模型的准确性。仿真结果表明,所提精细化模型理论计算值与仿真值误差较小;与现有模型相比,该模型在应用于电网故障计算时具有更高的准确性。

关键词：故障计算双馈感应发电机故障特性分析电压跌落网侧变流器馈出电流精细化模型

不依赖边界元件的柔性直流电网反时限过流保护配置方案

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电力系统保护与控制 2023年第16期51卷 48-58页

作者：陈田田赵振廷李银红华中科技大学电气与电子工程学院强电磁工程与新技术国家重点实验室湖北武汉430074

现阶段柔性直流电网线路保护大多依赖边界元件,不适用于线路间无明显边界的“网孔结构”柔性直流电网。针对此类电网在远距离输电场景下的线路保护问题,提出了一套不依赖于边界元件的反时限过流保护配置方案。首先,通过分析故障电流的... 详细信息

现阶段柔性直流电网线路保护大多依赖边界元件,不适用于线路间无明显边界的“网孔结构”柔性直流电网。针对此类电网在远距离输电场景下的线路保护问题,提出了一套不依赖于边界元件的反时限过流保护配置方案。首先,通过分析故障电流的暂态特性,确定了不同故障位置下保护配置的思路。然后,基于保护要求,利用故障电流的波头特征,构造电阻补偿系数保证方案的耐过渡电阻能力,建立了适用于柔性直流电网故障特性的反时限过流保护动作方程,并确定了延时的计算和整定原则。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了该方案的有效性和适用性。结果表明,所提方案能够准确、可靠地识别故障,具有较强的耐过渡电阻能力。

关键词：柔性直流电网边界元件反时限过流保护电阻补偿系数