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直流输电系统故障控制策略和线路保护方案研究

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直流输电系统故障控制策略和线路保护方案研究

作者：邱宏逸华北电力大学

学位级别：硕士

随着“碳中和,碳达峰”政策的推行,考虑我国可再生能源和负荷需求的逆向分布,高压直流输电凭借其大容量、长距离输电的优势得到新的发展机遇。传统常规高压直流输电技术发展较为成熟,具有容量大、损耗小等技术优势,但其具有换相失败的风... 详细信息

随着“碳中和,碳达峰”政策的推行,考虑我国可再生能源和负荷需求的逆向分布,高压直流输电凭借其大容量、长距离输电的优势得到新的发展机遇。传统常规高压直流输电技术发展较为成熟,具有容量大、损耗小等技术优势,但其具有换相失败的风险,尤其是后续换相失败可能导致直流系统的闭锁停运。混合直流输电技术结合了传统常规直流输电电压等级高、成本低和柔性直流输电无换相失败风险的优势,成为了高压直流输电新的发展趋势。本文以高压直流输电系统为研究对象,首先对于常规高压直流系统,提出了抑制后续换相失败的方法;其次针对混合高压直流系统,开展了多端混合直流线路的主、后备保护方案的研究。所做具体工作如下:第一,针对常规高压直流输电系统在交流故障期间存在的后续换相失败问题,首先在分析现有抑制连续换相失败策略的基础上,指出低压限流环节(VDCOL)及其优化策略存在电压检测滞后的局限。然后,提出一种基于小波变换的故障检测法,能够正确识别短路故障并能排除雷击影响,根据检测结果迅速降低直流电流指令,并与VDCOL相配合,达到促进换相的目的。最后,在PSCAD/EMTDC软件中的CIGRE直流标准测试模型实现该方法,验证了其有效性,且该方法不与VDCOL环节冲突,且能和VDCOL优化策略结合使用,优势互补。第二,针对多端混合直流系统线路主保护存在的问题,提出一种基于初始电流行波相位的多端混合直流线路单端保护方案。首先基于多端混合直流输电线路发生不同位置和类型的故障工况,推导直流线路发入射电压行波的解析式并计算其高频段相位。其次结合线路边界行波折反射原理,提出利用初始电流行波相位的区内外识别判据,另外根据低频段雷击入射行波相位特性,构造雷击干扰识别判据。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建昆柳龙多端混合直流系统模型进行仿真验证,结果表明所提保护仅利用单端量信息即可满足故障判断和选线要求,满足速度性的同时具备一定的抗过渡电阻能力(500Ω)。第三,针对多端混合直流系统线路后备保护的要求和特殊的边界特性,提出一种基于测量波阻抗相位特性的多端混合直流线路纵联保护原理。首先推导不同故障位置测点处测量波阻抗表达式,发现在高频段内,测量点处测量波阻抗相位在区内、外故障条件下差异显著,且相位特征与故障距离、类型和过渡电阻等因素无关;接着利用S变换提取测量波阻抗相位信息,并结合行波高低频能量比判据,实现故障识别。最后在PSCAD/EMTDC中进行大量测试,分析各种因素对保护性能的影响,结果表明,所提保护具有较强的耐受过渡电阻能力(1000Ω)和抗噪声能力(20d B)。最后,总结了论文所做工作与未来研究的展望。

关键词：高压直流输电后续换相失败多端混合直流行波相位继电保护 S变换

基于反射系数和模型匹配的柔性直流电网单端量线路保护

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电力系统自动化 2023年第11期47卷 101-109页

作者：戴志辉秦昊宇李杭泽邱宏逸邱晓璇华北电力大学电气与电子工程学院河北省保定市071003

针对柔性直流电网线路保护区内远端高阻故障拒动、雷击干扰误动的问题,提出一种基于反射系数和模型匹配的单端量线路保护。首先,根据电压行波反射系数构成方向判据,避免反方向故障或雷击下保护误动;其次,利用电压行波传递函数解析区内... 详细信息

针对柔性直流电网线路保护区内远端高阻故障拒动、雷击干扰误动的问题,提出一种基于反射系数和模型匹配的单端量线路保护。首先,根据电压行波反射系数构成方向判据,避免反方向故障或雷击下保护误动;其次,利用电压行波传递函数解析区内短路故障,以及正方向区外故障或正方向雷击下保护处故障电压首行波满足的函数模型,根据故障首行波与基准函数模型之间匹配程度的不同,设计了一种基于模型匹配的识别判据;然后,结合启动判据和选极判据形成完整的单端量线路保护方案;最后,PSCAD仿真结果验证了所提保护方案可靠性高,能耐受500Ω过渡电阻和20 dB噪声。

关键词：柔性直流电网单端量线路保护行波反射系数模型匹配

基于电压行波折射系数的柔性直流电网线路纵联保护

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电网技术 2022年第12期46卷 4676-4689页

作者：戴志辉秦昊宇邱宏逸王兴国郭雅蓉邱晓璇华北电力大学电气与电子工程学院河北省保定市071003 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

针对柔性直流电网线路纵联保护难以同时适应线路边界存在和不存在情况的问题,提出一种基于电压行波折射系数的柔性直流电网线路纵联保护。通过分析线路的1模波阻抗得到较为精确的故障分量1模电压行波。利用Peterson等效电路定量分析正... 详细信息

针对柔性直流电网线路纵联保护难以同时适应线路边界存在和不存在情况的问题,提出一种基于电压行波折射系数的柔性直流电网线路纵联保护。通过分析线路的1模波阻抗得到较为精确的故障分量1模电压行波。利用Peterson等效电路定量分析正方向故障时的电压行波折射系数,通过定性分析得到反方向故障下的电压行波折射系数,根据电压行波折射系数的差异构造故障识别判据。在此基础上,设计启动判据和选极判据,与故障识别判据一起形成完整的柔性直流电网线路纵联保护。最后,在PSCAD/EMTDC中进行仿真验证。结果表明,所提纵联保护可实现全线速动,能够耐受500Ω的过渡电阻和20dB的噪声,且对采样频率和数据同步要求低,工程适用性较强。

关键词：柔性直流电网线路纵联保护电压行波折射系数 Peterson等效电路

基于直流滤波器多频率单端电气量的高压直流线路保护

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高电压技术 2023年第2期49卷 702-712页

作者：戴志辉赵中秋王兴国郭雅蓉秦昊宇邱宏逸华北电力大学电力工程系保定071003 中国电力科学研究院有限公司北京100192

针对传统高压直流输电线路保护耐受过渡电阻能力有限、保护速动性不足的问题,提出一种基于线路边界元件的多频率单端电气量保护方案。首先基于附加网络分析了不同频率下电气故障分量幅值比的特征,得到在区内、外故障情况下,线路单侧边... 详细信息

针对传统高压直流输电线路保护耐受过渡电阻能力有限、保护速动性不足的问题,提出一种基于线路边界元件的多频率单端电气量保护方案。首先基于附加网络分析了不同频率下电气故障分量幅值比的特征,得到在区内、外故障情况下,线路单侧边界测点处特定高频电气量幅值比的差异。据此,利用多个特定频率电气故障分量的比值构造判据,准确有效地识别线路内部故障与整流侧和逆变侧区外故障。理论分析与仿真验证表明,该保护方案原理简单、计算量小,仅通过单端电气量即可准确识别区内、外故障,在保证良好耐受过渡电阻能力基础上能够可靠且快速保护线路全长。

关键词：高压直流单端保护线路保护边界元件故障分量高频暂态

基于测量波阻抗相位特性的多端混合直流线路保护方案

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电力工程技术 2023年第5期42卷 117-127,176页

作者：戴志辉邱宏逸王兴国郭雅蓉杨国峰华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003 中国电力科学研究院有限公司北京100192 国网新疆电力有限公司超高压分公司新疆乌鲁木齐830002

电网换相换流器和模块化多电平换流器(line commutated converter-modular multi-level converter,LCC-MMC)并联型多端混合直流输电系统结合了基于电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter-high voltage direct current,LCC-HVDC)与基于模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multi-level converter-HVDC,MMC-HVDC)的技术优势,但因其不一致的边界特性、特殊的汇流母线结构、不同的换流站控制策略,导致现有的线路保护方案难以直接应用。为此,文中提出一种基于测量波阻抗相位特性的多端混合直流线路保护方案。首先,推导不同故障位置测点处测量波阻抗表达式,发现在高频段内,测点处测量波阻抗相位在区内外故障条件下差异显著,且相位特征与故障距离、类型和过渡电阻等因素无关;接着,利用S变换提取测量波阻抗相位信息,并结合行波高低频能量比判据,实现故障识别;最后,在PSCAD中进行仿真验证。结果表明,所提保护能够区分T区母线与其相邻线路末端故障,在满足快速性的同时具备一定的耐受过渡电阻(500Ω)和抗噪声干扰(20 dB)能力,满足多端混合直流系统线路主保护要求。

关键词：多端混合直流波阻抗相位输电线路故障 S变换继电保护 T区母线

饱和铁芯型故障限流器对输电线路故障特征及保护的影响与对策

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华北电力大学学报（自然科学版） 2022年第4期49卷 1-13页

作者：戴志辉滕正伟邱宏逸邱晓璇秦昊宇华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003

目前,饱和铁芯型故障限流器(saturated iron-core superconductive fault current limiter, SISFCL)的研究忽略了其对输电线路故障特征、工频变化量距离保护、负序方向保护及断路器开断能力的影响。以含SISFCL的500 kV双端系统为例,系... 详细信息

目前,饱和铁芯型故障限流器(saturated iron-core superconductive fault current limiter, SISFCL)的研究忽略了其对输电线路故障特征、工频变化量距离保护、负序方向保护及断路器开断能力的影响。以含SISFCL的500 kV双端系统为例,系统分析了输电线路发生不同类型、不同位置及不同初相角故障时的短路电流谐波特征,包括:频率分布、谐波含量、畸变率及时间衰减常数,深入研究了SISFCL对上述线路保护及断路器开断能力的影响并进行了仿真验证。结果表明:加装SISFCL后,故障稳态期间短路电流低频奇次谐波含量上升且不衰减,偶次谐波时间衰减常数增加,线路故障特征愈加复杂;SISFCL对距离保护、负序方向保护的正确动作产生不利影响,而对断路器的故障开断能力起到提升作用。最后,基于SISFCL对输电线路故障特征及保护的影响分析,提出了初步的应对策略。

关键词： SISFCL 故障特征谐波距离保护负序方向保护断路器应对策略

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基因编辑技术及其在糖生物学研究中的应用

中国生物化学与分子生物学报 2024年第4期40卷 433-452页

作者：章恩华邱宏中国科学院上海药物研究所南京中医药大学新中药学院

基因功能的解析是现代生物学研究的基本问题，基因的精准、高效和靶向编辑是基因功能研究不可或缺的手段。在过去的30多年，基因编辑实现了从基于同源重组修复技术的基因打靶技术(gene targeting)到基于锌指核酸酶、转录激活样效应因子... 详细信息

基因功能的解析是现代生物学研究的基本问题，基因的精准、高效和靶向编辑是基因功能研究不可或缺的手段。在过去的30多年，基因编辑实现了从基于同源重组修复技术的基因打靶技术(gene targeting)到基于锌指核酸酶、转录激活样效应因子核酸酶和CRISPR相关核酸酶等可编程核酸酶的可控编辑技术的革命性转变。这些技术的发展极大地促进了基因功能的研究并促生了疾病治疗的颠覆性技术。本文综述了CRISPR-Cas的分类、组成及其在细菌中发挥免疫防御作用的工作原理，重点综述了基于CRISPR-Cas系统的最新基因编辑工具包括基因转录编辑器、表观遗传编辑器、碱基编辑器、先导编辑器以及靶向RNA的RCas编辑系统。随后综述了基因编辑器的细胞和器官靶向递送策略，主要讨论了腺相关病毒、脂质纳米颗粒和细胞外囊泡的优劣。最后，本文综述了基因编辑技术在糖生物学研究中的应用，包括糖类物质功能、生物合成与机制，糖蛋白质组学分析，细胞糖芯片的构建和应用以及蛋白质糖基化工程改造。精确基因编辑技术的发展促进了糖类物质的生物合成机制、结构与功能研究，也正在推进转化糖科学研究。

关键词：基因编辑糖生物学细胞外囊泡 CRISPR-Cas系统

输入受限下无人直升机自适应固定时间滑模控制

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控制与决策 2024年

作者：贺战胜邱宏凌沈俊南京航空航天大学自动化学院

本文针对无人直升机系统存在的外界扰动和输入饱和问题,提出一种自适应固定时间滑模控制方法.通过设计分段函数保证滑模变量连续可微,消除控制器奇异性问题.同时,采用径向基神经网络估计并补偿直升机系统中的外界干扰和输入饱和误差.为... 详细信息

本文针对无人直升机系统存在的外界扰动和输入饱和问题,提出一种自适应固定时间滑模控制方法.通过设计分段函数保证滑模变量连续可微,消除控制器奇异性问题.同时,采用径向基神经网络估计并补偿直升机系统中的外界干扰和输入饱和误差.为改善跟踪性能,引入固定时间趋近律,确保跟踪误差固定时间内收敛至原点微小邻域,提高直升机系统的收敛速度与跟踪精度.最后,通过仿真实验验证所提控制方法的有效性和优越性.

关键词：固定时间控制滑模控制外界扰动输入饱和神经网络

研究生群体学术微信公众号知识付费意愿影响因素研究

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图书馆工作与研究 2024年第1期 62-71+105页

作者：王婧逸四川大学公共管理学院

文章基于MOA理论，从动机、机会、能力3个层面选择研究变量并构建模型，探究研究生群体学术微信公众号知识付费意愿的影响因素和中介效应。结果显示，研究生群体的主观规范、对知识提供者的认同、科研压力及消费能力对其学术微信公众号... 详细信息

文章基于MOA理论，从动机、机会、能力3个层面选择研究变量并构建模型，探究研究生群体学术微信公众号知识付费意愿的影响因素和中介效应。结果显示，研究生群体的主观规范、对知识提供者的认同、科研压力及消费能力对其学术微信公众号知识付费意愿具有正向影响，且科研压力能够通过工具性需求、对知识提供者的认同、主观规范和自我效能影响其付费意愿，据此提出提升研究生群体学术微信公众号知识付费意愿的建议。

关键词：知识付费付费意愿 MOA理论研究生学术微信公众号