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基于瞬时功率相平面的柔性直流电网后备保护

高电压技术 2023年第3期49卷 1273-1283页

作者：王洪彬周念成廖建权范炳昕宋佳航倪静怡输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 四川大学电气工程学院成都610065

基于双端信息的柔性直流电网保护方法具有无需整定阈值、耐受过渡电阻能力强、保护线路全长、可靠性高等优势,可以弥补单端信息保护的缺陷。为实现直流电网线路故障的全范围检测,同时实现后备保护与主保护的协调配合,提出了一种基于故... 详细信息

基于双端信息的柔性直流电网保护方法具有无需整定阈值、耐受过渡电阻能力强、保护线路全长、可靠性高等优势,可以弥补单端信息保护的缺陷。为实现直流电网线路故障的全范围检测,同时实现后备保护与主保护的协调配合,提出了一种基于故障分量瞬时功率相平面的直流电网线路双端保护方法。首先建立多端柔性直流电网模型,利用回路分析法推导短路故障电流和电压,计算故障分量瞬时功率。然后分析不同故障类型下正负极故障分量瞬时功率的和差特征,分别利用功率差与功率和构造相平面,实现故障区域识别与故障选极。同时通过引入低电压判据,对故障分量瞬时功率重新进行计算,消除线路出口处存在保护死区的问题。该保护方法具有良好的选择性,能够保护线路全长,且具有较好的耐受过渡电阻能力。

关键词：柔性直流电网后备保护瞬时功率相平面故障区域识别故障选极

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计及旁路子模块的MMC损耗均衡控制策略

中国电机工程学报 2023年第21期43卷 8456-8467页

作者：罗永捷李奇芬黄鹏宋勇辉贾赞王强钢输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

子模块故障是模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的常见故障类型。故障子模块旁路后,各桥臂处于不对称运行状态,导致损耗分布不均和结温异常,降低换流阀运行效率与可靠性;在子模块数量较少的中低压MMC中更为凸显。... 详细信息

子模块故障是模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的常见故障类型。故障子模块旁路后,各桥臂处于不对称运行状态,导致损耗分布不均和结温异常,降低换流阀运行效率与可靠性;在子模块数量较少的中低压MMC中更为凸显。为解决上述问题,该文推导MMC在不同旁路子模块占比下的桥臂电流解析式,进而量化分析故障桥臂及健全桥臂的损耗分布差异性。在此基础上,针对采用载波相移脉宽调制的中低压MMC,提出一种考虑桥臂旁路子模块的损耗均衡控制策略,结合零序电压和最优环流注入从开关器件的耐受电压和瞬时电流,抑制故障桥臂中健全子模块损耗升高,使各桥臂损耗趋于均衡,从而提升系统运行经济性与可靠性。最后,在Matlab/Simulink仿真中分析多工况情况,验证损耗特性的正确性与所提控制策略的有效性。

关键词：模块化多电平换流器子模块旁路损耗特性损耗均衡控制

基于串并联型潮流控制器的互联双极直流电网不平衡功率控制

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电力系统自动化 2022年第23期46卷 160-169页

作者：王洪彬周念成廖建权郭春生王强钢范炳昕输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市400044 四川大学电气工程学院四川省成都市610065

互联双极直流电网的不平衡潮流将增大网络的损耗甚至影响系统的正常运行。文中提出一种基于串并联型潮流控制器(SP-PFC)的互联双极直流电网不平衡功率抑制策略。首先,介绍了SP-PFC的拓扑及工作模式,然后推导了恒功率控制下SP-PFC的输出... 详细信息

互联双极直流电网的不平衡潮流将增大网络的损耗甚至影响系统的正常运行。文中提出一种基于串并联型潮流控制器(SP-PFC)的互联双极直流电网不平衡功率抑制策略。首先,介绍了SP-PFC的拓扑及工作模式,然后推导了恒功率控制下SP-PFC的输出电压和线路电流表达式。由于SP-PFC的输出电压和电流呈非线性关系,在额定工作点处将SP-PFC进行线性化,并对比了线性和非线性模型的区别。在此基础上,分析了不平衡负荷及受端电压对SP-PFC输出电压和线路电流的影响。建立了含SP-PFC的双极直流电网小信号模型,分析了含SP-PFC的双极直流电网的稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建了含SP-PFC的双极直流电网仿真模型,对SP-PFC抑制不平衡功率的有效性进行了验证。

关键词：柔性互联双极直流电网直流配电网潮流控制器不平衡潮流恒功率控制

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面向多元负荷和优质供电的虚拟增容配电变压器:概念、应用与展望

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电工技术学报 2024年第21期39卷 6666-6686,6803页

作者：郭莹霏池源王强钢周念成罗永捷叶佳输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆400044

随着海量分布式新能源、柔性负荷、储能接入配电网,配电变压器在增强配电网多元负荷适应性及供电质量等方面将面临更严峻的挑战。为系统地梳理现有配电变压器在技术性、经济性等方面的优劣和异同,该文总结了其拓扑结构、关键技术、应用... 详细信息

随着海量分布式新能源、柔性负荷、储能接入配电网,配电变压器在增强配电网多元负荷适应性及供电质量等方面将面临更严峻的挑战。为系统地梳理现有配电变压器在技术性、经济性等方面的优劣和异同,该文总结了其拓扑结构、关键技术、应用场景及局限性。在考虑储能技术规模化应用的基础上,以现有配电变压器配合储能为硬件基础,提出对现有配电变压器进行“虚拟增容”的新概念——虚拟增容配电变压器,以探索传统配电变压器与储能元件信息物理融合的新模式、新场景。该文对虚拟增容配电变压器的概念进行了定义,并阐述了其拓扑结构与功能架构,进而探讨了虚拟增容配电变压器的应用场景与关键实现技术,以期为我国智能配电变压器的发展与研究提供新思路。

关键词：虚拟增容配电变压器储能智能配电网

基于深度学习的110kV电网监控信号语义解析及态势感知模型

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电力系统保护与控制 2023年第2期51卷 160-168页

作者：王洪彬周念成黄睿灵范炳昕王强钢输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆401123

新型电力系统的大力建设对电网监控信号的高效准确识别技术提出了更高的要求。首先分析了Soft-Masked BERT语言模型的基本原理,建立了基于Soft-Masked BERT的信号文本纠错模型。根据国家电网典型事件表梳理了包含常规与故障情况下的“... 详细信息

新型电力系统的大力建设对电网监控信号的高效准确识别技术提出了更高的要求。首先分析了Soft-Masked BERT语言模型的基本原理,建立了基于Soft-Masked BERT的信号文本纠错模型。根据国家电网典型事件表梳理了包含常规与故障情况下的“信号语义—电网事件”规则字典。综合上述模型建立了基于RNN的电网态势感知模型,提出了基于深度学习的电网监控信号语义解析及态势感知求解流程。最后,以某地110kV变电站实际监控信号为测试数据,利用所提RNN模型并结合Pycorrector工具包及Pytorch软件对该地区电网监控信号进行语义解析及态势感知仿真分析,验证了模型的有效性及正确性。

关键词：深度学习电网监控信号语义解析态势感知 RNN模型

基于三有源桥串并联直流潮流控制器的环形双极直流配电网不平衡潮流抑制

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电工技术学报 2022年第11期37卷 2837-2848页

作者：何大禄廖建权王强钢输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

环形双极直流配电网的潮流控制自由度不足,部分线路潮流不可控,且存在极间耦合问题。对此,提出一种基于三有源桥串并联直流潮流控制器(TAB-PFC)的不平衡潮流抑制策略,同时研究了TAB-PFC的解耦控制。首先分析了受端电压、新能源出力不平... 详细信息

环形双极直流配电网的潮流控制自由度不足,部分线路潮流不可控,且存在极间耦合问题。对此,提出一种基于三有源桥串并联直流潮流控制器(TAB-PFC)的不平衡潮流抑制策略,同时研究了TAB-PFC的解耦控制。首先分析了受端电压、新能源出力不平衡对正负极潮流及线路损耗的影响,推导了恒功率控制下TAB-PFC输出电压和线路电流的表达式,据此建立了含TABPFC的环形双极直流配电网的小信号模型。在此基础上,引入参数解耦矩阵实现正负极控制环路间的近似解耦,提高了控制系统的动态性能。在Matlab/Simulink中建立了含TAB-PFC的环形双极直流配电网的仿真模型,并搭建了实验平台。仿真和实验结果验证了TAB-PFC抑制不平衡潮流及参数解耦矩阵方法的有效性。

关键词：三有源桥(TAB) 直流潮流控制器环形双极直流配电网不平衡潮流抑制解耦控制

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直流配电网电能质量研究综述

电力系统自动化 2023年第7期47卷 193-207页

作者：王强钢周亦尧廖建权周念成张雪飞张渝输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市400044 四川大学电气工程学院四川省成都市610065

直流配电网供电容量大、可靠性高、可控性强,已成为电力系统重要的发展方向之一。电能质量是直流配电网规划设计与运行控制的关键问题。文中探讨了直流配电网电能质量的特征,阐述了电能质量事件的产生机理、影响及评价指标;分析了直流... 详细信息

直流配电网供电容量大、可靠性高、可控性强,已成为电力系统重要的发展方向之一。电能质量是直流配电网规划设计与运行控制的关键问题。文中探讨了直流配电网电能质量的特征,阐述了电能质量事件的产生机理、影响及评价指标;分析了直流配电网电能质量扰动传递特性,并在此基础上梳理了电能质量扰动定位的一般方法和框架,讨论了适用于直流配电网电能质量扰动定位的方法;综述了直流配电网电能质量控制的研究现状,归纳了不平衡电压、电压偏差、电压波动和谐波的控制方法。最后,从直流配电网电能质量指标定义及其关联性、多级直流配电网扰动溯源的复杂性、直流电能质量动态分区治理的混杂性等方面对直流配电网电能质量未来研究趋势进行了探讨。

关键词：直流配电网电能质量产生机理传递定位

含电流型潮流控制器的柔性直流电网故障电流抑制特性分析

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电力系统自动化 2023年第4期47卷 142-152页

作者：周念成向浩楠魏能峤廖建权王洪彬王强钢输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市400044 四川大学电气工程学院四川省成都市610065 国网重庆市电力公司电力科学研究院重庆市401121

为有效抑制多端柔性直流电网的短路电流,提出基于限流贡献度的电流型潮流控制器(CFC)故障抑制特性量化方法,以分析CFC参数对故障电流的影响。首先,分析了由全桥开关与电容器并联组成的桥式拓扑结构CFC的工作特性,提出了在故障发生时故... 详细信息

为有效抑制多端柔性直流电网的短路电流,提出基于限流贡献度的电流型潮流控制器(CFC)故障抑制特性量化方法,以分析CFC参数对故障电流的影响。首先,分析了由全桥开关与电容器并联组成的桥式拓扑结构CFC的工作特性,提出了在故障发生时故障限流控制模式下的控制策略,以及与直流断路器协调配合的动作时序。然后,构建含CFC限流的直流电网等效电路,推导了故障发生各阶段电流的解析表达式。在此基础上,提出CFC限流贡献度的分析方法,研究CFC不同参数和动作时序下对柔性直流故障电流的抑制特性。

关键词：直流电网电流型潮流控制器短路电流计算故障限流直流断路器故障电流抑制特性

基于电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制

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电力系统自动化 2024年第7期48卷 277-287页

作者：王强钢宋佳航廖建权周念成许晓龙输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆市400044 四川大学电气工程学院四川省成都市610065

双端直流配电网是一种双端电源供电的网络结构,可为直流负荷提供更加稳定和可靠的电源电压。然而,负荷的功率波动和不平衡使线路电压跌落增大,可能导致直流负荷的电压不平衡度和电压偏差指标越限,影响直流负荷的正常运行。文中基于电压... 详细信息

双端直流配电网是一种双端电源供电的网络结构,可为直流负荷提供更加稳定和可靠的电源电压。然而,负荷的功率波动和不平衡使线路电压跌落增大,可能导致直流负荷的电压不平衡度和电压偏差指标越限,影响直流负荷的正常运行。文中基于电压源型换流器(VSC)外环电压控制,考虑中线电压补偿,提出基于电压补偿等效模型的直流配电网电压偏差及不平衡度联合抑制策略,实现直流配电网电压就地协调控制。首先,建立双端直流配电网潮流模型,将VSC电压下垂控制引入潮流模型,分析不同控制策略下的电压偏差和不平衡度的特性。其次,在此基础上,以电压最低点为分点获得双端电源供电回路压降的简化等效模型,并利用最小二乘法实现等效阻抗参数辨识,构建双端直流配电网的电压补偿等效模型。以参数辨识结果作为电压外环控制输入,提出考虑中线电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制策略。最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了双端直流配电网潮流模型的正确性和控制策略的有效性。

关键词：直流配电网中线电压补偿下垂控制最小二乘法潮流模型