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基于介质碳化通道电阻与温度映射关系的光伏直流汇集系统早期故障判别

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电网技术 2024年第4期48卷 1645-1653,I0075,I0077,I0078页

作者：张旸贾科张恬昕施志明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 新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

光伏中压直流汇集系统中,极间短路故障过流很可能迫使换流器在几毫秒内闭锁,保护来不及动作,引发整个系统停运。该问题可通过提前识别并隔离直流线路中的早期故障来解决。然而在直流线路上,早期故障与绝缘缺陷尚缺乏明确的边界,故障检... 详细信息

光伏中压直流汇集系统中,极间短路故障过流很可能迫使换流器在几毫秒内闭锁,保护来不及动作,引发整个系统停运。该问题可通过提前识别并隔离直流线路中的早期故障来解决。然而在直流线路上,早期故障与绝缘缺陷尚缺乏明确的边界,故障检测判据的阈值难以给定。为此,该文提出了基于碳化通道电阻与温度映射关系的早期故障边界给定原则。基于早期故障发展机理,建立了电缆早期故障实验拟合模型,选取介质碳化通道电阻为故障特征量。在计及系统电压控制约束条件下,解析电缆层间温差与碳化通道电阻的映射关系,进而确定早期故障边界。在此基础上提出了基于故障介质碳化通道电阻值的早期故障判据。仿真结果证明了早期故障边界的合理性以及早期故障判据的有效性,能够为光伏中压直流汇集系统的持续安全运行提供保障。

关键词：直流汇集系统早期故障故障边界故障判别

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基于故障电荷量比较和证据理论的输电网广域保护算法

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电网技术 2024年

作者：胡婷贾科毕天姝董学正新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

为了降低广域保护信息传输的通信量，并提高在信息丢失和错误较多情况下算法的容错性，该文提出了一种基于故障电荷量比较和改进证据理论融合的广域保护算法。该方法电气量信息采用故障电荷量比较，通过就地积分保留两侧故障电流的正负... 详细信息

为了降低广域保护信息传输的通信量，并提高在信息丢失和错误较多情况下算法的容错性，该文提出了一种基于故障电荷量比较和改进证据理论融合的广域保护算法。该方法电气量信息采用故障电荷量比较，通过就地积分保留两侧故障电流的正负特征；开关量信息仅使用距离保护Ⅱ、Ⅲ段启动信息，将故障关联系数和门槛值进行比较，并综合考虑所有正方向邻线对本线路的基本概率分配，最后利用改进的证据理论进行融合判断，从而可靠识别出故障线路。仿真结果表明，与传统算法相比，该算法所需通信量少，且在复杂工况、多位信息丢失和错误情况下仍能够准确识别故障线路。

关键词：广域保护证据理论故障识别容错性

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风电接入海上换流站的交流汇集出线高速保护

中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4775-4787,I0014页

作者：温志文刘昊霖贾科张旸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

风电接入海上换流站的交流汇集出线双端均是电力电子电源,短路电流均呈现幅值受限和相角受控的特征,导致差动保护动作性能下降,存在拒动的风险。针对上述问题,分析了柔直换流站和风机变流器在故障暂态期间的故障特性,证实了区内故障线... 详细信息

风电接入海上换流站的交流汇集出线双端均是电力电子电源,短路电流均呈现幅值受限和相角受控的特征,导致差动保护动作性能下降,存在拒动的风险。针对上述问题,分析了柔直换流站和风机变流器在故障暂态期间的故障特性,证实了区内故障线路两侧短路电流频谱特征存在很大的差异,基于此,利用时频能量系数衡量线路两侧短路电流的时频特性差异,提出适用于风电接入海上换流站交流汇集出线的高速保护原理。该时频能量系数综合幅值、频率和相角差异,具有较强的耐受过渡电阻和系统噪声的能力。所提保护衡量故障暂态的故障特性差异,理论上可以在5 ms内快速可靠识别区内外故障,硬件在环实验结果验证了所提保护的有效性。

关键词：海上风电故障特征时频能量系数高速保护

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规模化新能源场站接入弱电网场景的故障暂态电压支撑控制

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中国电机工程学报 2024年

作者：张旸贾科毕天姝蒋欣颖刘芸新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学)

在规模化新能源场站接入弱电网的场景中，网侧难以在故障期间提供电压支撑，可能导致新能源大面积脱网，并引发系统性安全问题。因此，亟需研究新能源场站的故障暂态电压支撑控制技术。然而，现有的新能源低穿控制策略仅能确保自身的安... 详细信息

在规模化新能源场站接入弱电网的场景中，网侧难以在故障期间提供电压支撑，可能导致新能源大面积脱网，并引发系统性安全问题。因此，亟需研究新能源场站的故障暂态电压支撑控制技术。然而，现有的新能源低穿控制策略仅能确保自身的安全穿越，对系统侧的安全性考虑不足。针对该问题，提出了一种基于扩展可控边界的新能源场站故障暂态电压支撑控制策略。计及了系统故障扰动传播影响，构建了新能源场站的扩展可控边界，并提出了一种基于分群离散映射矩阵的控制指令计算方法。参考我国南疆“新能源接入极弱电网示范运行基地”的典型场景，在PSCAD搭建了相应的仿真算例。验证结果表明，在所提方法下，新能源场站能够为系统提供安全、尽限、快速、灵活的故障暂态电压支撑能力。相比现行国标，在场站并网点电压跌落不低于0.4p.u.的情况下，新能源场站的故障暂态电压支撑能力至少提高40%以上。

关键词：新能源场站故障可控边界分群离散映射矩阵故障暂态电压支撑控制

接入换流站的新能源交流汇集系统低电压穿越方法

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电网技术 2024年第6期48卷 2385-2393,I0038,I0039页

作者：贾科董学正毕天姝王浩远钮厚敏新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

当接入换流站的新能源交流汇集系统发生故障时,线路双端电力电子装置交互影响可能导致设备低电压穿越失败。为解决上述问题,针对线路两端为不同类型电力电子装置的汇集系统,在考虑不同线路控制环节耦合及其输出功率叠加特性的基础上,对... 详细信息

当接入换流站的新能源交流汇集系统发生故障时,线路双端电力电子装置交互影响可能导致设备低电压穿越失败。为解决上述问题,针对线路两端为不同类型电力电子装置的汇集系统,在考虑不同线路控制环节耦合及其输出功率叠加特性的基础上,对系统故障特性进行了分析,剖析了换流站的过流机理,进而提出基于分段降压控制的低电压穿越方法;通过对换流站故障后的输出电流进行分区划分,利用区间阈值构成判据,实现降压幅度的动态自适应选取,同时整定了以交流电流为特征的低穿边界条件,最终解决了低穿期间换流站过流闭锁的问题。在PSCAD中搭建了接入换流站的新能源交流汇集系统的精细化模型,仿真验证了所提控制方法的有效性。

关键词：分段降压 VF控制汇集系统低电压穿越

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基于熵权法的新能源发电并网变流器灵活性评估

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中国电机工程学报 2024年

作者：孟铁强张兴肖宇李飞贾科毕天姝合肥工业大学电气与自动化工程学院华北电力大学电气与电子工程学院

为实现新能源发电系统的高效稳定运行，其并网变流器具有应对源侧与网侧变化的适应能力是尤为关键的。而这种适应能力可以通过灵活性进行表征，因此科学评估出并网变流器在不同工况下的灵活性水平至关重要。本文提出将熵权法应用于并网... 详细信息

为实现新能源发电系统的高效稳定运行，其并网变流器具有应对源侧与网侧变化的适应能力是尤为关键的。而这种适应能力可以通过灵活性进行表征，因此科学评估出并网变流器在不同工况下的灵活性水平至关重要。本文提出将熵权法应用于并网变流器的灵活性评估，初探并网变流器灵活性评估体系，以考虑小信号稳定性与暂态稳定性的有功与无功出力为灵活性指标。基于实际应用的大功率并网变流器，分析其在不同的电网状况、控制策略以及过流能力下的灵活性指标数据，从而科学评估并网变流器的灵活性水平，揭示了采用单一控制算法的并网变流器灵活性不足问题，为设计自适应控制的灵活并网变流器提供理论依据。

关键词：并网变流器灵活性评估熵权法自适应控制

基于故障分量时频突变特征的海上风电直流升压送出线路纵联保护

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电力系统保护与控制 2024年第18期52卷 1-11页

作者：孙均磊贾科李再男张旸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) 北京102206

直流汇集送出系统具有效率高、体积小和无需无功补偿等优点,是未来远海风电场汇集送出的发展趋势。然而,相较于陆上架空线,送出海缆分布电容明显,区外故障时,长海缆分布电容电流使得线路两侧电流具有较大的差异,从而易导致基于暂态量的... 详细信息

直流汇集送出系统具有效率高、体积小和无需无功补偿等优点,是未来远海风电场汇集送出的发展趋势。然而,相较于陆上架空线,送出海缆分布电容明显,区外故障时,长海缆分布电容电流使得线路两侧电流具有较大的差异,从而易导致基于暂态量的传统纵联保护误动作。针对该问题,提出基于故障分量时频突变特征的纵联保护原理。通过分析直流送出线路、换流器的暂态电流频率特征,考虑区内外故障时两侧暂态故障电流的频段差异,选择合适的保护应用频段。利用小波变换对故障电流进行时频变换,通过Wasserstein距离构造区内外故障识别判据,解决了区外金属或低阻故障时基于暂态时域量的纵联保护误动作问题。在半实物仿真平台(real-time digital simulation, RTDS)中搭建海上风电直流汇集送出系统模型,对所提保护方案进行仿真验证。仿真结果表明,所提保护方法能够可靠识别区内外故障,保护动作时间小于5 ms,耐受过渡电阻达300Ω,抗噪声能力达20 dB。

关键词：时频特征 Wasserstein距离直流送出系统纵联保护

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不同倾斜方式对倾斜液化场地地震响应的影响分析

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岩土工程学报 2024年第4期46卷 728-736页

作者：张小玲赵显辉许成顺贾科敏北京工业大学建筑工程学院北京100124 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

在倾斜场地地震液化后,土体的侧向流动扩展引起的场地失效以及大变形问题的研究中,不同的倾斜方式会对试验结果产生一定的影响,而目前针对不同倾斜方式对倾斜液化场地土体地震动力响应影响评价的研究成果还较为少见。根据课题组开展的... 详细信息

在倾斜场地地震液化后,土体的侧向流动扩展引起的场地失效以及大变形问题的研究中,不同的倾斜方式会对试验结果产生一定的影响,而目前针对不同倾斜方式对倾斜液化场地土体地震动力响应影响评价的研究成果还较为少见。根据课题组开展的水平液化自由场振动台试验,首先基于OpenSees有限元平台建立了水平液化自由场有限元计算模型,在数值模型中考虑了模型箱对场地土地震响应的影响,通过对比数值计算结果与试验结果验证了数值模型的可靠性。在此基础上建立了倾斜液化自由场有限元计算模型,分别建立了层剪箱整体倾斜模型、层剪箱场地土倾斜模型和刚性箱场地土倾斜3种不同的数值模型来模拟振动台试验中采用的不同的倾斜方式。通过对比,分析了在0.3g汶川地震卧龙波作用下3个数值模型计算得到的自由场土体动力响应结果,并讨论了3种不同的倾斜方式对计算结果的影响,最后给出了针对倾斜液化场地地震动力响应数值模拟和振动台试验研究中的一些有参考价值的结论。

关键词：倾斜方式倾斜液化场地层剪箱模型刚性箱模型

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计及新能源耦合特性的柔直换流站短路电流解析

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电工技术学报 2024年

作者：刘昊霖贾科毕天姝李再男孙均磊新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学)

新能源大基地经柔直外送，柔直换流站提供的短路电流受新能源及自身控制特性的影响，耦合特性复杂，导致现有方法难以确保暂态特性计算精度。针对上述问题，本文采用了分区计算的思路对柔直换流站与新能源大基地交互影响进行解耦，并提... 详细信息

新能源大基地经柔直外送，柔直换流站提供的短路电流受新能源及自身控制特性的影响，耦合特性复杂，导致现有方法难以确保暂态特性计算精度。针对上述问题，本文采用了分区计算的思路对柔直换流站与新能源大基地交互影响进行解耦，并提出了复数域数理法对计及柔直换流站控制响应特性的dq分量进行解耦，最终计算得到了柔直换流站短路电流解析式。并在硬件在环实验平台中搭建了新能源大基地柔直送出系统测试平台，在不同故障场景下所提方法的计算误差均小于5%，验证了所提方法的有效性和准确性。

关键词：新能源柔直换流站短路电流复数域解耦