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多相补偿距离继电器在振荡且伴随单相接地故障下的动作性能分析

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中国电机工程学报 2013年第34期33卷 214-222页

作者：崔柳董新洲施慎行王宾 DOMINIK Bak 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

被广泛应用于电力系统的距离保护多采用阻抗距离继电器为核心元件。阻抗距离继电器受系统振荡影响,需配合振荡闭锁元件构成保护,使得距离保护变得复杂。以多相补偿距离继电器为核心的距离保护能够防止振荡对距离保护的影响而无需时间闭... 详细信息

被广泛应用于电力系统的距离保护多采用阻抗距离继电器为核心元件。阻抗距离继电器受系统振荡影响,需配合振荡闭锁元件构成保护,使得距离保护变得复杂。以多相补偿距离继电器为核心的距离保护能够防止振荡对距离保护的影响而无需时间闭锁元件。因此,对多相补偿距离继电器动作特性进行深入分析是十分必要的。通过分析多相补偿距离继电器的动作判据,给出了多相补偿距离继电器包含的3个元件在系统振荡且发生单相接地故障情况下的动作特性,包括反映故障相元件的拒动范围和反映非故障相元件的误动范围,并指出了其在构成距离保护II段、III段时的不足。PSCAD仿真结果验证了所得结论。

关键词：距离保护电力系统振荡多相补偿距离继电器单相接地故障

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近似熵在配电网继发性故障检测中的应用研究

电力系统保护与控制 2015年第17期43卷 15-21页

作者：姜博董新洲施慎行清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京100084

为克服中性点非有效接地系统中继发性故障检测困难的问题,提出了一种基于母线电压近似熵的中性点非有效接地配电网继发性故障检测方法。通过对母线三相电压进行近似熵计算,判断是否在计算时间窗内发生继发性故障,并进行继发性故障选相... 详细信息

为克服中性点非有效接地系统中继发性故障检测困难的问题,提出了一种基于母线电压近似熵的中性点非有效接地配电网继发性故障检测方法。通过对母线三相电压进行近似熵计算,判断是否在计算时间窗内发生继发性故障,并进行继发性故障选相。所提方法仅需要电压信息,既能够识别不同线路同名相的继发性单相接地故障,也能够识别不同线路异名相的间歇性单相接地故障。首次故障与继发性故障之间的检测时间分辨率可达到毫秒级水平,大量基于ATP/EMTP的典型故障仿真结果验证了该判据的正确性。

关键词：继发性故障配电线路中性点非有效接地单相接地故障近似熵

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半波长输电线路短路故障后的故障方向特性

电网技术 2017年第12期41卷 3832-3838页

作者：雷傲宇董新洲冯腾汤兰西电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

半波长交流输电作为超远距离输电技术受到广泛关注。半波长交流输电线路的故障特征与传统输电线路不同,原有的方向元件应用到半波长交流输电线路时需要重新研究。通过理论推导和仿真分析,研究了半波长线路发生故障后,稳态工频量、故障... 详细信息

半波长交流输电作为超远距离输电技术受到广泛关注。半波长交流输电线路的故障特征与传统输电线路不同,原有的方向元件应用到半波长交流输电线路时需要重新研究。通过理论推导和仿真分析,研究了半波长线路发生故障后,稳态工频量、故障突变量和故障行波量表征的故障方向特性。与常规输电线路相比,半波长线路反向故障时,稳态工频量(零序量)和故障突变量的电压电流相位差不再位于(45°,90°)之间。此外,用故障行波量表征半波长线路故障后的故障方向时,不能像常规输电线路一样采用几十上百kHz的频带,而应该用相对较低的频带。研究结果表明稳态工频量、故障突变量和故障行波量基本上仍可以表示半波长线路故障后的故障方向,不过在具体的故障方向特性上不同于常规输电线路,为方向元件应用于半波长输电线路奠定基础。

关键词：半波长输电线路特高压故障方向方向元件

电力线路行波差动保护与电流差动保护的比较研究

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电力系统保护与控制 2018年第1期46卷 1-8页

作者：董新洲雷傲宇汤兰西电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京100084

线路电流差动保护的基础是线路的RL集中参数模型和电荷连续性。行波差动保护的基础是线路的分布参数模型和行波传输不变性。针对两类差动保护在电力线路上的应用进行了详细的理论和仿真对比研究。指出二者的根本区别在于行波差动保护考... 详细信息

线路电流差动保护的基础是线路的RL集中参数模型和电荷连续性。行波差动保护的基础是线路的分布参数模型和行波传输不变性。针对两类差动保护在电力线路上的应用进行了详细的理论和仿真对比研究。指出二者的根本区别在于行波差动保护考虑了线路的分布参数特性和空间传播特性,而电流差动保护把线路看成节点,完全忽略了分布参数特性和空间传播特性,差动电流是行波差动电流的退化形式。对于特高压长距离输电线路,行波差动保护相比于电流差动保护有明显的性能优势。对于高压和超高压输电线路,行波差动保护和电流差动保护性能无显著差别,电流差动保护可以胜任该类线路。

关键词：继电保护电力线路行波差动保护电流差动保护分布电容电流

极化电流行波方向继电器在带并联电抗器输电线上的特性

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电力系统自动化 2013年第21期37卷 169-175页

作者：任立董新洲施慎行王宾 Dominik BAK 清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084

由于传统的光纤电流差动保护无法直接应用于带并联电抗器的输电线路,均需要进行补偿。基于极化电流行波方向继电器应用于带并联电抗器的线路,文中深入分析了并联电抗器上的行波过程、传输频域分析以及对基于小波变换的极化电流行波方向... 详细信息

由于传统的光纤电流差动保护无法直接应用于带并联电抗器的输电线路,均需要进行补偿。基于极化电流行波方向继电器应用于带并联电抗器的线路,文中深入分析了并联电抗器上的行波过程、传输频域分析以及对基于小波变换的极化电流行波方向继电器的影响。结果表明,带并联电抗器的线路不会影响暂态行波波头的方向,同时也不会影响工频行波波头的提取。因此,基于极化电流行波方向继电器的保护能够直接适用于带有并联电抗器的线路。电磁暂态程序(EMTP)的仿真和实际装置的测试结果均表明了该保护在带并联电抗器线路上的优良特性。

关键词：极化电流行波并联电抗器小波变换行波保护

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不依赖GNSS的输电线路双端行波故障测距

中国电机工程学报 2024年第10期44卷 3766-3776,I0002页

作者：亓臻康王浩宗董新洲洪启腾电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 思克莱德大学英国格拉斯哥G11RD

双端行波故障测距技术是实现输电线路快速故障恢复的有效手段。传统双端行波测距方法依赖全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)同步线路两侧采样数据,存在信号误差、丢失等风险。基于行波的传播时延和时移不变性... 详细信息

双端行波故障测距技术是实现输电线路快速故障恢复的有效手段。传统双端行波测距方法依赖全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)同步线路两侧采样数据,存在信号误差、丢失等风险。基于行波的传播时延和时移不变性,该文提出一种不依赖GNSS的双端行波故障测距方案。理论层面,定量分析时间同步误差及其对故障前工频方向行波相角关系的影响,推导证明通过本地计算方向行波相量进行双端故障测距的可行性。算法层面,首先,通过小波变换检测故障初始行波到达时间;其次,通过对故障前工频方向行波的傅里叶变换求解附加相角差,进而完成双端测距。仿真结果表明,在考虑电压互感器传变特性的条件下,所提方案在不同故障情况、采样频率和噪声干扰等影响下均保持了良好的测距性能。由于无须增设GNSS、硬件时间戳等辅助硬件设备,所提方案便于现存设备的技术更新与工程应用。

关键词：输电线路行波故障测距全球导航卫星系统非同步数据行波传播

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基于改进多目标粒子群算法的有源配电网储能优化配置

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电力系统保护与控制 2022年第10期50卷 11-19页

作者：闫群民董新洲穆佳豪马永翔陕西理工大学电气工程学院陕西汉中723001 清华大学电机系北京100084

储能系统可解决分布式电源加入配电网所产生的不良影响,而储能系统的合理配置是其有效应用的前提。以电网脆弱性衡量指标、有功网损、储能额定容量三个方面,考虑规划与运行之间的耦合性建立储能系统在有源配电网中的多目标选址定容模型... 详细信息

储能系统可解决分布式电源加入配电网所产生的不良影响,而储能系统的合理配置是其有效应用的前提。以电网脆弱性衡量指标、有功网损、储能额定容量三个方面,考虑规划与运行之间的耦合性建立储能系统在有源配电网中的多目标选址定容模型。提出改进的多目标粒子群算法用于求解。该算法在种群更新过程中引入准对立学习策略以增强解的覆盖范围和收敛速度,并根据迭代次数采用自适应分裂策略分离过早聚集的粒子,从而增强粒子多样性,保证了算法跳出局部最优的能力。通过在IEEE33节点配电系统上进行分析,验证了所提模型及算法在优化分布式储能选址定容及运行策略中的合理性,并能有效改善电网的运行经济性与脆弱性,具有更强的全局寻优能力。

关键词：储能系统优化配置有源配电网电网脆弱性多目标粒子群算法

混合多端直流输电线路快速保护及自适应重启方法实用化研究

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中国电机工程学报 2021年第11期41卷 3873-3884页

作者：张晨浩宋国兵董新洲黄金海西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084 许继电气股份有限公司河南省许昌市461000

混合多端直流被用于解决多直流馈入导致的逆变侧同时换相失败问题。快速保护与自愈技术是混合多端直流输电技术发展的关键。该文将行波在混合多端系统不同线路边界处的折反射等效为传递函数,在此基础上分别推导出混合多端系统不同线路... 详细信息

混合多端直流被用于解决多直流馈入导致的逆变侧同时换相失败问题。快速保护与自愈技术是混合多端直流输电技术发展的关键。该文将行波在混合多端系统不同线路边界处的折反射等效为传递函数,在此基础上分别推导出混合多端系统不同线路边界处的故障电压及其首极值时间表达式。结果表明区内故障时故障电压的首极值时间小于区外故障时故障电压的首极值时间,由此提出基于故障电压首极值时间的直流线路快速保护方案。同时,为了提高直流系统的不间断供电能力,在保护动作清除故障后,利用特征信号注入的方法判别故障性质,自适应的重启直流系统。将所提出的快速保护和自适应重启算法写入超高速保护样机,并在乌东德混合三端RTDS仿真平台做全系统闭环测试。测试结果表明,所提出的快速保护方案能快速可靠的识别直流线路的区内、外故障,耐过渡电阻能力达500Ω,提出的自适应重启方法可正确判别直流线路故障性质,提高直流系统的供电可靠性。

关键词：混合多端直流快速保护自适应重启超高速保护样机全系统闭环测试

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波阻抗方向继电器的实现方案

电力系统自动化 2001年第12期25卷 20-23页

作者：董新洲郭效军张言苍葛耀中贺家李清华大学电机系北京100084 国电南京自动化股份有限公司南京210003 西安交通大学电力系西安710049 天津大学电力系天津300072

根据波阻抗方向继电器的基本原理和特点 ,提出了其实现方案 ,设计了基于高速同步数据采集技术和数字信号处理技术的硬件构成方案 ,设计了软件框图和程序流程 ,方案设计中考虑了该继电器和其他继电器的配合。

关键词：继电保护波阻抗方向继电器输电线路距离保护 DSP 电力系统