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行波特性分析及行波差动保护技术挑战与展望

电力系统自动化 2018年第19期42卷 184-191页

作者：董新洲雷傲宇汤兰西王宾施慎行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北京市100084

行波差动保护以行波电气量构成,具有两个特点:行波是电压和电流的组合电气量,天然地包含了分布电容电流;行波是运动电磁场,传输时延是运动的必然属性。因此行波差动保护与电压等级、分布电容电流和线路长度无关。行波差动保护可以按照... 详细信息

行波差动保护以行波电气量构成,具有两个特点:行波是电压和电流的组合电气量,天然地包含了分布电容电流;行波是运动电磁场,传输时延是运动的必然属性。因此行波差动保护与电压等级、分布电容电流和线路长度无关。行波差动保护可以按照暂态电气量构成,也可以按照稳态电气量构成,前者动作速度快,后者抗干扰能力强。行波差动保护可以应用于交流线路,也可以应用于直流线路。文中首先综述了国内外行波差动保护技术的研究现状,然后系统地总结了行波特性,接着指出了行波差动保护实际应用面临的挑战,最后重点分析了行波差动保护在特高压交流输电线路、直流输电线路和半波长交流输电线路上的应用,并展望了行波差动保护的发展前景。

关键词：继电保护行波差动保护特高压交流输电直流输电半波长交流输电

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基于暂态行波的接地选线装置及其现场试验

电力自动化设备 2008年第6期28卷 118-121页

作者：王侃施慎行杨建明董新洲清华大学电力系统国家重点实验室北京100084

将基于暂态行波的接地选线技术应用于现场,实现了基于电流行波的配电系统故障选线装置SL-11,并在现场对装置进行了多次试验。介绍了基于暂态电流行波的故障选线基本原理,其不受中性点接地方式的影响,设计了装置硬件和选线算法,解决了暂... 详细信息

将基于暂态行波的接地选线技术应用于现场,实现了基于电流行波的配电系统故障选线装置SL-11,并在现场对装置进行了多次试验。介绍了基于暂态电流行波的故障选线基本原理,其不受中性点接地方式的影响,设计了装置硬件和选线算法,解决了暂态行波获取和分析问题。最后,分析了行波选线装置现场试验情况。现场试验结果表明:基于暂态行波的故障选线原理是正确的,基于高速采样技术和小波算法的行波选线装置是可行的,行波选线装置SL-11能够满足现场运行的需要。

关键词：暂态行波选线装置现场试验运行中性点非有效接地

符合IEC61850标准的行波电流选线装置研制

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电力自动化设备 2011年第3期31卷 131-134页

作者：施慎行任立刘泽宇董新洲清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统国家重点实验室北京100084 北京衡天北斗科技有限公司北京100084

基于故障行波理论和IEC61850标准,研制了中性点非有效接地系统数字化变电站中的单相接地故障行波选线装置。介绍了单相接地故障行波选线原理,故障线路电流初始行波幅值最大,极性与非故障线路相反。建立了符合IEC61850标准的数字化变电... 详细信息

基于故障行波理论和IEC61850标准,研制了中性点非有效接地系统数字化变电站中的单相接地故障行波选线装置。介绍了单相接地故障行波选线原理,故障线路电流初始行波幅值最大,极性与非故障线路相反。建立了符合IEC61850标准的数字化变电站中通用选线装置模型,一个包括3个逻辑节点的逻辑设备。设计了基于故障电流初始行波的选线装置硬件方案和软件流程,包括基于小波变换的故障行波算法和基于小波变换模极大值的选线判据。并设计了符合IEC61850标准中制造报文规范(MMS)的通信单元。在某数字化变电站的成功投运,证明了装置的可行性。

关键词：单相接地暂态行波选线装置 IEC61850

利用波前广义Logistic函数拟合的直流输电线路快速保护原理

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中国电机工程学报 2019年第11期39卷 3168-3176页

作者：张晨浩宋国兵董新洲杨黎明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 国电南京自动化股份有限公司江苏省南京市210003 IEEE 中国电机工程学会

直流输电尤其是柔性直流输电对继电保护的快速动作提出更高要求。直流输电线路发生故障后,故障点处电气量包含全频带信号,故障点产生的行波在向线路两端传播的过程中,受到输电线路参数频变特性的影响发生色散,传播至线路首端的故障行波... 详细信息

直流输电尤其是柔性直流输电对继电保护的快速动作提出更高要求。直流输电线路发生故障后,故障点处电气量包含全频带信号,故障点产生的行波在向线路两端传播的过程中,受到输电线路参数频变特性的影响发生色散,传播至线路首端的故障行波波前中将包含故障信息。该文基于行波波前的故障信息分析,利用行波波前畸变程度与故障距离、行波波前幅值与过渡电阻的关系,构造广义Logistic函数对零模故障电流波前进行拟合以提取故障信息,得到的拟合系数能反映故障距离和过渡电阻大小,据此提出一种新的直流输电线路快速保护原理。仿真验证表明,该原理动作快速准确,耐过渡电阻能力强。

关键词：直流输电线路行波波前行波色散广义Logistic函数拟合快速保护

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柔性直流电网线路超高速行波保护原理与实现

电网技术 2018年第10期42卷 3176-3186页

作者：汤兰西董新洲施慎行孔明邱宇峰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 全球能源互联网研究院有限公司北京市昌平区102209

柔性直流电网对于灵活消纳大规模可再生能源具有重要意义。柔性直流电网直流线路发生故障时,故障电流增长速度很快且完全不可控,再加上直流断路器难以开断大电流,因此要求直流线路保护必须具有极快的动作速度。文章分析了直流线路发生... 详细信息

柔性直流电网对于灵活消纳大规模可再生能源具有重要意义。柔性直流电网直流线路发生故障时,故障电流增长速度很快且完全不可控,再加上直流断路器难以开断大电流,因此要求直流线路保护必须具有极快的动作速度。文章分析了直流线路发生故障后的故障行波特征,在此基础上提出基于单端量初始行波的保护方案;分析了雷击干扰的行波特征,提出了雷击干扰的快速识别方法,在保证保护动作速度的同时极大地提升保护可靠性。根据所提的线路保护方案,设计并实现了保护装置样机。通过大量测试验证了保护样机的性能。

关键词：柔性直流直流电网线路保护故障行波雷击干扰

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智能配电变电站集成保护控制信息共享分析

中国电机工程学报 2011年第S1期31卷 1-6页

作者：王宾董新洲许飞曹润彬刘琨薄志谦电力系统及发电设备安全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 阿尔斯通电网公司

分布式新能源的大量馈入及用户供电质量的提高要求智能配电变电站提供更加灵活、快速、可靠的保护与控制功能。跨间隔信息的实时共享融合能有效提高变电站的保护测控性能,但需要解决过程总线站域保护控制信息交换的高度实时性和稳定可... 详细信息

分布式新能源的大量馈入及用户供电质量的提高要求智能配电变电站提供更加灵活、快速、可靠的保护与控制功能。跨间隔信息的实时共享融合能有效提高变电站的保护测控性能,但需要解决过程总线站域保护控制信息交换的高度实时性和稳定可靠性。针对智能配电变电站站域保护控制通信的需求,基于OPNET软件仿真建模,并基于实际开发的集成保护试验平台测试了过程总线多间隔信息共享的通信特性,分析了延时原因,给出了满足实时性和可靠性要求的最大跨间隔信息共享数量,提出了跨间隔信息共享通信的改进措施。该研究结果对智能变电站站域保护控制系统的实现奠定了通信基础。

关键词：智能配电变电站集成保护与控制系统信息共享实时性

基于Adaboost的高压直流线路连续换相失败预警方法

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电力系统保护与控制 2019年第19期47卷 69-77页

作者：张国辉李志中王宾刘萌董新洲国网山东省电力公司电力科学研究院山东济南250000 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

为解决连续换相失败机理解析表达缺失导致的LCC-HVDC连续换相失败预警困难的问题,运用统计学习建模的思想,基于Adaboost分类器构建了一种连续换相失败预警器。预警系统特征向量的设计考虑了单次换相失败的解析表达,充分利用仿真或现场... 详细信息

为解决连续换相失败机理解析表达缺失导致的LCC-HVDC连续换相失败预警困难的问题,运用统计学习建模的思想,基于Adaboost分类器构建了一种连续换相失败预警器。预警系统特征向量的设计考虑了单次换相失败的解析表达,充分利用仿真或现场历史积累的换相失败的实测数据进行统计学习,得出连续换相失败问题的非线性决策平面。PSCAD的CIGRE标准模型的多场景故障仿真数据验证表明,预警器可基于较小的故障数据集获得较高精度的预警信息,且所需现场实测数据少,具有工程实践的有效性与实用性。

关键词：连续换相失败故障预警统计学习 Adaboost

谐波引起的高压直流输电连续换相失败抑制方法研究

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电力系统保护与控制 2020年第5期48卷 33-41页

作者：张国辉景柳铭王宾刘萌董新洲国网山东省电力公司电力科学研究院山东济南250000 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

高压直流输电系统连续换相失败是引发交直流混联电网连锁故障的重要诱因。谐波造成的电压波形畸变导致换相面积减少,是引发连续换相失败的重要因素。现有换相失败抑制方法研究主要是针对换相电压工频幅值下降,缺乏对谐波影响的考虑。针... 详细信息

高压直流输电系统连续换相失败是引发交直流混联电网连锁故障的重要诱因。谐波造成的电压波形畸变导致换相面积减少,是引发连续换相失败的重要因素。现有换相失败抑制方法研究主要是针对换相电压工频幅值下降,缺乏对谐波影响的考虑。针对该问题,分析了谐波对连续换相失败的影响机理,计算了谐波对关断面积的影响因子,提出了一种考虑谐波的关断角整定值定量计算方法。所提算法在换相失败期间提高关断角控制器的指令值,提高后续阀组的关断裕度,抑制连续换相失败的发生。最后通过电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行验证。算例仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：高压直流输电系统连续换相失败电压波形畸变谐波

基于故障电压行波传播项指数系数的柔性直流输电线路单端行波保护原理

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中国电机工程学报 2021年第24期41卷 8424-8436页

作者：张晨浩宋国兵李洋闫吉飞董新洲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

柔性直流电网(voltage source converter-based high voltage DC,VSC-HVDC)对直流线路保护提出了高速动性和高可靠性的要求。首先,推导了柔直电网直流线路发生区内、外故障时线模故障分量电压行波的解析表达式,该解析表达式包含行波传... 详细信息

柔性直流电网(voltage source converter-based high voltage DC,VSC-HVDC)对直流线路保护提出了高速动性和高可靠性的要求。首先,推导了柔直电网直流线路发生区内、外故障时线模故障分量电压行波的解析表达式,该解析表达式包含行波传播项和直流线路边界项。理论证明了:线路发生区内故障时,线模故障分量电压行波传播项指数系数大于区外故障时的指数系数,且该指数系数不受过渡电阻影响。之后,引入Levenberg-Marquart(LM)算法提取指数系数构造了高灵敏度、高可靠性的单端快速保护方法及保护方案。最后,仿真验证了推导分析的正确性,验证了提取出的指数系数能有效反映故障位置,且其保护方案能快速可靠地识别不同距离、不同类型的故障,具有较高的耐过渡电阻能力。保护方案无需高采样频率。

关键词：高灵敏度单端量快速保护柔性直流电网(VSC-HVDC) Levenberg-Marquardt(LM)算法行波传播