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经柔性高压直流输电并网的海上风电送出线路拟功率和差波形比较式纵联保护

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电力自动化设备 2024年

作者：刘乃皓高厚磊徐彬彭放袁通山东大学电气工程学院

经柔性高压直流输电并网的海上风电送出线路在故障情况下呈现出的两端电流存在较大相角差等故障特性导致传统纵联保护面临不能正确动作的风险。根据电路中的拟功率定理，分别利用线路两端故障前后电压、电流瞬时值列写拟功率表达式，并... 详细信息

经柔性高压直流输电并网的海上风电送出线路在故障情况下呈现出的两端电流存在较大相角差等故障特性导致传统纵联保护面临不能正确动作的风险。根据电路中的拟功率定理，分别利用线路两端故障前后电压、电流瞬时值列写拟功率表达式，并对两表达式进行求和与做差运算，得到拟功率和与拟功率差。分析表明，发生区内故障时两者波形相似性高，波形接近完全重合；发生区外故障时，两者含有成分不同，相似性较差，据此形成拟功率和差波形比较式纵联保护的保护判据。利用EMTP-RV软件搭建经柔性高压直流输电并网的海上风电场模型，对不同故障类型、过渡电阻、噪声、数据窗长、控制方式、同步误差进行仿真验证，理论分析与仿真结果表明所提保护方法具有较强的适应性。

关键词：海上风场拟功率和拟功率差肯德尔相关系数相似性送出线路

构网逆变电源故障穿越控制策略及其对保护影响的研究综述

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电网技术 2024年

作者：彭放高厚磊郭一飞方月明宋浩然罗瑞徐彬山东大学电气工程学院英国阿伯丁大学工程学院

构网（grid-forming，GFM）逆变电源（inverter-based resources，IBRs）可模拟传统同步电机行为，自主提供电压以及惯量支撑，是实现高比例新能源接入电网的必然途径。继电保护是保障电力系统安全稳定运行的第一道防线，其动作性能取... 详细信息

构网（grid-forming，GFM）逆变电源（inverter-based resources，IBRs）可模拟传统同步电机行为，自主提供电压以及惯量支撑，是实现高比例新能源接入电网的必然途径。继电保护是保障电力系统安全稳定运行的第一道防线，其动作性能取决于对系统故障特征的辨识能力，而构网逆变电源主导下电力系统的故障特征则与逆变电源的物理极限和控制策略高度相关。本文首先梳理了典型构网逆变电源在正常及故障穿越时的控制策略及特点；进而归纳了电源的简化等值模型及故障特性分析研究成果；最后，总结了构网型逆变电源并网系统相关的保护技术研究现状，初步评述了构网逆变电源对当前保护技术的影响以及该领域未来所面临的问题。

关键词：构网控制故障穿越保护适应性新型电力系统

基于拟功率定理的海上风电柔直并网线路纵联保护

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电力系统自动化 2023年第22期47卷 44-54页

作者：徐彬高厚磊袁通彭放山东大学电气工程学院山东省济南市250061

面向海上风电场柔性直流并网线路,针对不同的故障位置,分析了其对称故障和不对称故障的故障特征。根据故障特征以及拟功率定理,通过对线路两侧拟功率进行重新构造和特征分析,提出了一种基于二倍频分量的分相拟功率纵联保护。搭建了含有... 详细信息

面向海上风电场柔性直流并网线路,针对不同的故障位置,分析了其对称故障和不对称故障的故障特征。根据故障特征以及拟功率定理,通过对线路两侧拟功率进行重新构造和特征分析,提出了一种基于二倍频分量的分相拟功率纵联保护。搭建了含有4个风电集群的800 MW柔性直流并网海上风电场模型,仿真和评估了不同故障类型、过渡电阻、故障位置、负序控制策略等因素对保护方案的影响。理论分析和仿真结果表明,其不受故障类型和故障位置以及电源控制策略等因素的影响,耐过渡电阻能力较强。相比常规纵联保护,动作速度更快,灵敏度更高,适用于两侧均为电力电子型电源的线路。

关键词：海上风电场柔性直流拟功率定理故障纵联保护

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免疫同步误差的有源配电网多端纵联保护方法

电网技术 2023年第12期47卷 4847-4855页

作者：袁通高厚磊彭放李林电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 山东省济南市250061

双端及多端电流差动保护理论上是解决有源配电网保护问题的有效手段,然而配电网难以为其提供对应的数据同步服务,电流差动保护的安全性无法保障。针对此问题,该文将电路理论中具有普遍意义的拟功率定理引入有源配电网,提出基于拟功率定... 详细信息

双端及多端电流差动保护理论上是解决有源配电网保护问题的有效手段,然而配电网难以为其提供对应的数据同步服务,电流差动保护的安全性无法保障。针对此问题,该文将电路理论中具有普遍意义的拟功率定理引入有源配电网,提出基于拟功率定理的有源配电网故障识别方法;在此基础上,研究拟功率信号区内外故障的波形特征,进而设计了一种适用于双端及多端系统且免疫同步误差的保护判据;结合所提保护启动策略,能够实现在无任何同步设备的条件下可靠快速地切除故障。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提保护方案不受分布式电源(distributedgenerator,DG)类型、系统运行模式的影响,在多端异步采样的情况下依然保持较高的安全性。

关键词：有源配电网拟功率定理纵联保护多端同步误差

突变量与形态学相结合的配电网故障时刻检测方法

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电力系统保护与控制 2022年第12期50卷 54-62页

作者：张运驰高厚磊袁通向岷江山东大学电气工程学院山东济南250061 国网济南供电公司山东济南250012

在配网应用中,以故障时刻为同步基准的差动保护需要精准地检测故障发生时刻。而常见的相电流突变量故障时刻检测方法的误差受故障发生时刻、分布式电源故障特性等因素的影响较大,会给差动保护带来较大的同步误差。为此,提出了适用于配... 详细信息

在配网应用中,以故障时刻为同步基准的差动保护需要精准地检测故障发生时刻。而常见的相电流突变量故障时刻检测方法的误差受故障发生时刻、分布式电源故障特性等因素的影响较大,会给差动保护带来较大的同步误差。为此,提出了适用于配电网故障时刻自同步原理的精确故障时刻检测方法。首先以传统相电流突变量检测算法为基础选取数据窗,然后对窗内数据应用改进多分辨形态梯度算子进行处理,得到凸显波形突变情况的梯度信号。之后利用该梯度信号的极值点位置提取故障发生时刻。最后PSCAD仿真以及现场试验数据验证结果表明,该方法检测精度高、稳定性好,可有效减小因故障时刻检测而产生的同步误差。

关键词：配网差动保护自同步原理同步误差故障时刻检测改进多分辨形态梯度

基于电流变化量相似性的海上风电场交流送出线路纵联保护

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电力系统保护与控制 2023年第9期51卷 65-75页

作者：刘乃皓高厚磊徐彬彭放山东大学电气工程学院山东济南250061

交流送出线路是海上风电经柔直并网的重要组成部分。该线路故障时,呈现出明显区别同步机电源的故障特征,使得传统纵联保护难以满足可靠性与灵敏性的要求。结合故障后交流送出线路两侧电流变化量的特点,提出一种利用电流变化量相似性的... 详细信息

交流送出线路是海上风电经柔直并网的重要组成部分。该线路故障时,呈现出明显区别同步机电源的故障特征,使得传统纵联保护难以满足可靠性与灵敏性的要求。结合故障后交流送出线路两侧电流变化量的特点,提出一种利用电流变化量相似性的纵联保护原理。以Kendall算法为基础,对交流送出线路内、外部故障时风场侧与柔直侧电流变化量的相关性进行定性分析,提出基于线路两侧电流变化量相关系数的保护判据。利用EMTP-RV仿真软件搭建了海上风电柔直并网系统模型。通过对故障类型、过渡电阻、分布电容、噪声、采样频率、数据窗长以及控制策略的仿真分析,验证了该方法的有效性与可行性。

关键词：大规模海上风电场电流变化量 Kendall相关系数纵联保护交流送出线路

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基于特勒根定理的风场送出线路新型纵联保护

电力系统保护与控制 2023年第6期51卷 117-126页

作者：武奕彤高厚磊袁通刘震彭放山东大学电气工程学院山东济南250061

双馈风机和永磁直驱风机广泛应用于陆上风电场。受控制策略影响,送出线路故障时风场侧故障特性与同步机电源差异显著,使传统纵联保护性能下降。特勒根定理建立于基尔霍夫电压、电流定律,仅与电路拓扑结构有关,对含线性/非线性、时变/时... 详细信息

双馈风机和永磁直驱风机广泛应用于陆上风电场。受控制策略影响,送出线路故障时风场侧故障特性与同步机电源差异显著,使传统纵联保护性能下降。特勒根定理建立于基尔霍夫电压、电流定律,仅与电路拓扑结构有关,对含线性/非线性、时变/时不变元件的电路均能适用。将特勒根定理应用到陆上风场送出系统,建立了满足定理应用要求的线路故障拓扑结构图。以此为基础,分析了能够区分内、外部故障的特征量,提出了一种基于故障前后线路两端电压电流的新型纵联保护动作判据。利用风场多个故障案例的录波数据和基于PSCAD的仿真数据对所提判据进行验证及对比分析,证明了所提纵联保护方法的优越性和可行性。

关键词：风电送出系统故障特性特勒根定理纵联保护故障录波数据

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海上风电场及其关键技术发展现状与趋势

发电技术 2022年第2期43卷 227-235页

作者：徐彬薛帅高厚磊彭放电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 山东省济南市250061 国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北省唐山市063000

近年来,海上风电产业发展十分迅速,海上风电场数量不断增加、规模不断扩大。首先对正在运行的风电场主要组成部分的特点和风电场的规模进行了综述,然后,对风电机数量、装机容量、离岸距离和水深等海上风电场布局参数进行相关性分析。此... 详细信息

近年来,海上风电产业发展十分迅速,海上风电场数量不断增加、规模不断扩大。首先对正在运行的风电场主要组成部分的特点和风电场的规模进行了综述,然后,对风电机数量、装机容量、离岸距离和水深等海上风电场布局参数进行相关性分析。此外,还综合考虑了在建海上风电项目的相关数据,讨论了与海上风电场项目相关的海上风能技术的发展。数据显示,海上风力发电场规模和风力发电机额定容量在持续增长,同时海上风电场将向离岸更远、水深更深处发展。最后,对未来海上风电场的布局和容量等进行了展望。

关键词：海上风电场基础结构全球海上风电项目可再生能源风电场布局

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有源配电网电流差动保护判据研究

电力系统保护与控制 2023年第7期51卷 14-23页

作者：王宁韩国栋高厚磊倪广魁袁通刘继文国网山东省电力公司莱芜供电公司山东莱芜271100 山东大学电气工程学院山东济南250061

电流差动保护是解决有源配电网保护问题的有效手段。由于故障特征不同,应用于输电线路的差动保护判据不能直接移植到配电网中。针对上述问题,首先分析了有源配电网故障电流的幅相关系,并在幅相平面中给出适用于有源配电网的制动区域。... 详细信息

电流差动保护是解决有源配电网保护问题的有效手段。由于故障特征不同,应用于输电线路的差动保护判据不能直接移植到配电网中。针对上述问题,首先分析了有源配电网故障电流的幅相关系,并在幅相平面中给出适用于有源配电网的制动区域。进而提出了一种提升保护性能的扇形制动区设计方法。在此基础上,考虑有源配电网常见的CT饱和情形,进一步引入二次电流的谐波含量比和基波幅值比构造辅助判据。最后提出了抗CT饱和的整体电流差动保护方案。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果证明,与常规差动保护判据相比,该方案在保证可靠性的前提下具有更高的灵敏度,且具有很强的抗CT饱和能力,能够满足有源配电网的需求。

关键词：有源配电网电流差动保护幅相平面扇形制动区 CT饱和