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双极MMC-HVDC系统故障限流及换流器快速重启策略研究

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中国电机工程学报 2017年第S1期37卷 21-29页

作者：王江天王兴国马静周泽昕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 电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院) 北京市海淀区100192

随着模块化多电平换流器直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)的快速发展,远距离大容量架空线直流输电系统随之出现。相比于电缆线路,架空线输电易发生短路、闪络等瞬时故障,必须采取相应措施限制故障电流,避免... 详细信息

随着模块化多电平换流器直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)的快速发展,远距离大容量架空线直流输电系统随之出现。相比于电缆线路,架空线输电易发生短路、闪络等瞬时故障,必须采取相应措施限制故障电流,避免系统停运。针对架空线真双极MMC-HVDC系统,分别从交流系统和换流阀的角度分析架空线路单极接地故障的等值电路模型和故障特性,推导故障电流的解析表达式。提出了一种新型故障限流模块,可有效抑制闭锁后短路电流幅值。依靠该限流模块的限流能力,设计了换流站快速重启策略。仿真结果证明,该限流方案可有效限制桥臂电流的大小及上升速率,消除系统交流侧及换流器内部续流二极管的过流危害,减小直流断路器的动作难度,加速故障极换流站重启,减少系统停运时间。

关键词：模块化多电平换流器直流输电真双极系统架空线故障限流换流站重启

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输电线路突变量电流差动继电器

中国电机工程学报 2013年第1期33卷 146-152页

作者：柳焕章周泽昕周春霞杜丁香王兴国华中电网有限公司湖北省武汉市430077 中国电力科学研究院北京市海淀区100192

为提高突变量差动保护的性能,提出了全新的突变量差动保护方案,包括纯电流突变量差动继电器、不灵敏电流突变量差动继电器、灵敏电流突变量差动继电器和突变量零序电流差动继电器。该保护方案中利用递推傅里叶算法计算突变量,随故障后... 详细信息

为提高突变量差动保护的性能,提出了全新的突变量差动保护方案,包括纯电流突变量差动继电器、不灵敏电流突变量差动继电器、灵敏电流突变量差动继电器和突变量零序电流差动继电器。该保护方案中利用递推傅里叶算法计算突变量,随故障后数据窗的移动自适应修改动作特性,提高继电器的动作速度;在制动量中引入灵敏系数,实时修正动作特性,提高区外短路时保护的可靠性和区内故障时的灵敏度;针对弱馈线路,设计了一种突变量差动阻抗继电器来开放突变量电流差动继电器。方案中的4个突变量继电器,在动作时间上形成了良好的反时限特性。动模试验结果表明本方案动作迅速,不受电压互感器(voltage transformer,VT)断线影响,且耐过渡电阻能力强。

关键词：输电线路突变量电流差动继电器阻抗差动继电器递推算法自适应制动算法

基于差动电流能量比的新能源场站送出线路纵联保护

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电网技术 2024年第2期48卷 851-857页

作者：余越王聪博樊沛林周泽昕电网安全全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

电力电子装置在新能源电力系统中的广泛应用,改变了传统电力系统的故障特性,使得传统保护动作性能下降、甚至存在误动和拒动风险,从而给电网的安全稳定运行带来挑战。该文通过分析区内外故障后差流与分布电容电流的异同,明确了线路分布... 详细信息

电力电子装置在新能源电力系统中的广泛应用,改变了传统电力系统的故障特性,使得传统保护动作性能下降、甚至存在误动和拒动风险,从而给电网的安全稳定运行带来挑战。该文通过分析区内外故障后差流与分布电容电流的异同,明确了线路分布式电容电流与故障后差动电流的能量存在明显差异,然后利用区外故障时差动电流与分布式电容电流能量基本一致,而区内故障时差流能量与分布式电容电流能量差异很大的特点,提出了基于差动电流能量比的纵联保护新判据,仿真结果验证了保护算法的可行性。所提方法可解决新能源接入后差动保护动作性能下降问题,适应不同类型新能源场站,具有较好的耐受过渡电阻能力,与现有基于新能源暂态电流特征的保护相比,在新能源电源弱出力时动作性能更好。

关键词：新能源并网故障分析纵联保护能量比值

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新能源经柔直送出场景下功角变化导致比相式距离保护不正确动作机制分析

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中国电机工程学报 2023年第5期43卷 1730-1738页

作者：周泽昕于溯李勇王兴国柳焕章中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192 华中电网有限公司湖北省武汉市430077

新能源电源经柔性直流输电线路接入交流系统已经成为电力系统中的典型场景。以基于模块化多电平换流器的柔性直流(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)受端交流线路配置的正序电压为极化电压的比相式... 详细信息

新能源电源经柔性直流输电线路接入交流系统已经成为电力系统中的典型场景。以基于模块化多电平换流器的柔性直流(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)受端交流线路配置的正序电压为极化电压的比相式距离保护为研究对象,结合受端换流器的控制策略,分析了新能源经柔性高压直送出系统中柔直受端交流线路发生短路故障场景下该保护的适应性:在发生相间金属性短路故障情况下,距离保护存在区内短路拒动以及反向区外短路误动的风险。为探究保护不正确动作机制,首先在电压平面上分析了参量变化对距离保护动作行为的影响,揭示了距离保护内在的系统功角与短路容量约束,推导了距离保护正确动作的功角边界。通过将柔直侧系统进行合理等值,受端交流线路发生相间金属性短路故障后,受端换流器控制策略使得系统等值功角增大,距离保护特性位于动作边界,存在拒动/误动风险。利用RTDS建立了风电经柔直送出系统的仿真模型,分析了受端交流线路故障后系统的等值功角特征,验证了距离保护的不正确动作特性。

关键词：柔性直流输电比相式距离保护不正确动作电压平面系统功角

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具备应对过负荷能力的距离保护原理

电网技术 2014年第11期38卷 2943-2947页

作者：柳焕章周泽昕王德林王兴国华中电网有限公司湖北省武汉市430077 中国电力科学研究院北京市海淀区100192 国家电力调度控制中心北京市西城区100031

针对大停电事故中距离保护因过负荷误动的问题,通过比较电压平面和阻抗平面上的过负荷特征,提出了基于电压平面的距离保护应对过负荷策略。本策略分2部分:基于Ucosφ的过负荷与相间故障识别方法,过负荷时Ucosφ较大,相间故障时Ucosφ较... 详细信息

针对大停电事故中距离保护因过负荷误动的问题,通过比较电压平面和阻抗平面上的过负荷特征,提出了基于电压平面的距离保护应对过负荷策略。本策略分2部分:基于Ucosφ的过负荷与相间故障识别方法,过负荷时Ucosφ较大,相间故障时Ucosφ较小;基于正序补偿电压和相补偿电压相位特征的过负荷与单相接地故障识别方法,单相经过渡电阻接地故障时,正序补偿电压超前相补偿电压相位,线路过负荷时,正序补偿电压与相补偿电压相位一致。根据上述特征实现了过负荷与故障的区分,避免了距离保护因过负荷误动。

关键词：输电线路距离保护过负荷电压平面正序补偿电压相补偿电压 Ucosφ

基于厚板的弹性环式挤压油膜阻尼器建模及动力学特性系数识别

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航空动力学报 2019年第3期34卷 635-642页

作者：王震林刘占生张广辉周泽新哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

利用数值方法完善了弹性环式挤压油膜阻尼器(elastic ring squeeze film damper,ERSFD)的流固耦合计算模型,其中利用雷诺方程建立油膜的控制方程,利用厚板单元建立了弹性环的运动方程并采用分时迭代方法实现了弹性环-油膜的控制方程的... 详细信息

利用数值方法完善了弹性环式挤压油膜阻尼器(elastic ring squeeze film damper,ERSFD)的流固耦合计算模型,其中利用雷诺方程建立油膜的控制方程,利用厚板单元建立了弹性环的运动方程并采用分时迭代方法实现了弹性环-油膜的控制方程的耦合求解从而获得瞬时内外油膜的压力,并进一步识别了油膜以及ERSFD的动力学特性系数。结果表明ERSFD的阻尼系数受凸台高度影响最大,凸台高度从0.15mm增加到0.30mm,ERSFD的阻尼系数从5790(N·s)/m减小到718(N·s)/m;ERSFD刚度系数则主要取决于弹性环的厚度以及凸台数目,弹性环厚度从0.8mm增加到1.0mm,ERSFD的刚度从1.44×106 N/m增加到2.51×106 N/m。

关键词：动力学特性系数弹性环式挤压油膜阻尼器流固耦合有限单元法雷诺方程

基于三序差动电流相近原理的零序电流差动选相

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电力系统自动化 2013年第16期37卷 92-95页

作者：柳焕章王兴国李明周泽昕杜丁香华中电网有限公司湖北省武汉市430077 电网安全与节能国家重点实验室中国电力科学研究院北京市100192

提出了一种基于三序差动电流相近原理的零序电流差动选相元件,利用相量图分析了输电线路接地故障时各相三序差动电流的电气特征。分析表明,单相接地故障时故障相三序差动电流大小相等、方向相同。根据该特征,通过比较三序差动电流识别... 详细信息

提出了一种基于三序差动电流相近原理的零序电流差动选相元件,利用相量图分析了输电线路接地故障时各相三序差动电流的电气特征。分析表明,单相接地故障时故障相三序差动电流大小相等、方向相同。根据该特征,通过比较三序差动电流识别单相接地故障相,选相判据中选取零序差动电流作为极化量,自适应调整选相判据的动作区,保证两相接地故障时选相判据不动作。利用RTDS进行了仿真验证,仿真结果与理论分析一致,该选相元件灵敏度高,不受负荷电流的影响,能够准确识别单相接地故障相。

关键词：零序电流差动保护选相元件单相接地灵敏度安全性

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特高压交流半波长输电线路保护体系

电网技术 2017年第10期41卷 3174-3179页

作者：周泽昕王兴国柳焕章郭雅蓉杜丁香电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院) 北京市海淀区100192 国网公司华中分部湖北省武汉市430077

特高压半波长线路输电距离长,电磁波及数据传输延时长,故障电气特征呈现非线性、非单调等特点,现有特高压保护原理及动作性能无法满足半波长线路需要。文章根据特高压半波长输电线路的时空特征,综合利用单端量保护和闭锁式、允许式、测... 详细信息

特高压半波长线路输电距离长,电磁波及数据传输延时长,故障电气特征呈现非线性、非单调等特点,现有特高压保护原理及动作性能无法满足半波长线路需要。文章根据特高压半波长输电线路的时空特征,综合利用单端量保护和闭锁式、允许式、测距式等双端量保护,构建了半波长线路继电保护方案,克服了半波长线路电磁波及数据传输延时对保护速动性的影响,动作速度完全满足现行特高压线路对保护动作时间的要求,实现了半波长线路全线故障的快速切除。

关键词：特高压半波长输电线路自由波能量保护假同步保护闭锁式保护允许式保护测距式保护保护配置

一种利用电流突变量采样值的电流互感器饱和识别方法

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电网技术 2016年第11期40卷 3574-3579页

作者：柳焕章王兴国周泽昕郭雅蓉杜丁香国网公司华中分部湖北省武汉市430077 中国电力科学研究院北京市海淀区100192

提出了基于电流突变量采样值的电流互感器饱和识别判据及电流互感器饱和期间故障开放判据,通过对故障后突变量采样值进行数据处理,建立电流互感器饱和识别平面,通过分区实现了区内、外故障与区外故障饱和的准确识别,提出了多侧差动保护... 详细信息

提出了基于电流突变量采样值的电流互感器饱和识别判据及电流互感器饱和期间故障开放判据,通过对故障后突变量采样值进行数据处理,建立电流互感器饱和识别平面,通过分区实现了区内、外故障与区外故障饱和的准确识别,提出了多侧差动保护转化为两侧差动的等值方法。利用RTDS建立了仿真模型并验证了判据的性能,仿真结果表明,电流互感器饱和识别判据适用于多端量电流差动保护,可以准确识别区外故障引起的电流互感器饱差动保护,可以准确识别区外故障引起的电流互感器饱和。

关键词：电流差动保护电流互感器饱和电流突变量采样值多端量电流差动