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基于Fréchet距离的集中式光伏场站送出线路纵联保护方法

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电网技术 2024年

作者：王少雄吕思辰吕飞鹏王干尧朱玉勇覃渝文廖建权周文越王强钢阿尔伯塔大学计算机科学系上海交通大学电气工程系输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 四川大学电气工程学院国网四川省电力科学研究院

针对传统纵联保护动作性能下降以及现有相似度保护算法存在波形差异度量不足、定值难以整定、新能源弱出力时的计算失效等问题，提出一种基于Fréchet距离的纵联保护方法。首先揭示了传统差动保护以及现有相似度算法的适应性问题。为此... 详细信息

针对传统纵联保护动作性能下降以及现有相似度保护算法存在波形差异度量不足、定值难以整定、新能源弱出力时的计算失效等问题，提出一种基于Fréchet距离的纵联保护方法。首先揭示了传统差动保护以及现有相似度算法的适应性问题。为此，提出一种综合考虑故障电流幅值和相位特征的保护方法。该方法将空间轨迹相似性与时域波形相关性相结合，引入Fréchet距离作为波形差异度量的量化指标，构建了Fréchet距离与时域电流波形幅、相差异之间的数学联系，为定值整定提供了理论依据。其次，结合动态规划思想优化了算法的时间复杂度。该方法不受线路电容电流、新能源出力特性的影响，相较于现有保护原理具有更优的灵敏性、可靠性。仿真结果表明，所提保护原理能准确识别区内、外故障，仅需10ms时间窗，动作速度最快可达1ms以内，具有较高耐受过渡电阻和噪音的能力。

关键词：光伏场站送出线路 Fréchet距离纵联保护故障特性

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基于超导磁储能的光伏场站送出线路距离保护

中国电力 2024年第10期 102-114页

作者：戴志辉柳梅元韦舒清朱卫平王文卓河北省微网与分布式储能重点实验室(华北电力大学) 国网江苏省电力有限公司

受光伏逆变器控制策略影响，光伏场站呈弱馈性和电流相位受控特性，导致送出线路光伏侧距离保护的测量阻抗无法正确反映故障所在位置，抗过渡电阻能力大大下降。根据送出线路系统的故障分量序网图推导出线路短路阻抗的求解方程组，同时... 详细信息

受光伏逆变器控制策略影响，光伏场站呈弱馈性和电流相位受控特性，导致送出线路光伏侧距离保护的测量阻抗无法正确反映故障所在位置，抗过渡电阻能力大大下降。根据送出线路系统的故障分量序网图推导出线路短路阻抗的求解方程组，同时基于光伏场站直流母线接入的超导磁储能（superconducting magnetic energy storage,SMES）改变传统的低电压穿越控制策略，通过控保协同消除方程组中的未知量，进而对线路短路阻抗进行求解，提出了基于超导磁储能的光伏场站送出线路距离保护方案。与现有推导线路短路阻抗的方法相比，该方法不存在近似计算，计算准确度得到很大提升；且相比于其他控保协同方案，该方案在保证距离保护可靠动作的同时也兼顾了故障期间光伏场站对于电网的无功支撑，其低电压穿越能力不仅没有被削弱，反而得到一定的提升。

关键词：光伏场站送出线路控制策略距离保护超导磁储能

面向电网电压主动支撑的光伏场站双模式协调控制

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电网技术 2024年

作者：张鑫灏周泓宇姚伟赵海宇阮益闽肖碧涛文劲宇强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学) 国电南京自动化股份有限公司

随着光伏并网占比不断升高，电力系统动态电压控制能力大幅下降，电网规范规定光伏应具备主动支撑电压的能力。然而光伏场站主动支撑电压时可能面临严重的问题：电压跌落导致光伏功率过剩。而且光伏场站内各单元光照强度不同，因此利用... 详细信息

随着光伏并网占比不断升高，电力系统动态电压控制能力大幅下降，电网规范规定光伏应具备主动支撑电压的能力。然而光伏场站主动支撑电压时可能面临严重的问题：电压跌落导致光伏功率过剩。而且光伏场站内各单元光照强度不同，因此利用现有均一化场站出力的控制策略难以尽限发挥其支撑能力。为此，本文提出了一种双模式主动电压协调控制策略，旨在增强光伏场站应对复杂电压跌落的支撑能力。该策略包括以下三部分：首先，提出一种模式选择控制，根据电压跌落程度选取合适的控制模式；其次，在场站层面提出双模式支撑控制，模式1为动态无功控制，可实现浅度电压跌落时满足并网电压要求下的最大有功出力，模式2为扰动观察控制，可实现深度电压跌落下的最大电压支撑；随后，在单机协同层面提出无功电流协调控制，令场站内各单元按无功裕度分配。最后，通过光伏场站并网系统算例验证了所提控制相较于传统控制具有更优的主动支撑效果。

关键词：光伏场站主动电压支撑电压跌落双模式控制无功电流协调

面向光伏场站监控的高速电力线载波通信关键技术与应用

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电力信息与通信技术 2024年

作者：王贤辉曹波李铮韩兴李松章文翰北京智芯微电子科技有限公司

针对光伏场站状态监测、指令控制等实时通信需求难以满足的问题，文章研究了面向光伏场站监控的高速电力线载波通信(high-speed power line communication， HPLC)关键技术。首先分析了光伏场站监控系统结构及其电力线信道特性，其次设... 详细信息

针对光伏场站状态监测、指令控制等实时通信需求难以满足的问题，文章研究了面向光伏场站监控的高速电力线载波通信(high-speed power line communication， HPLC)关键技术。首先分析了光伏场站监控系统结构及其电力线信道特性，其次设计了光伏监控HPLC通信单元硬件及物理层架构，研究了大功率驱动、自适应干扰抑制等长距离传输技术，再次设计了高效率和低延时的组网通信协议，提出了低延时采集调度算法，最后结合仿真和工程案例对文中技术的应用效果进行了分析验证。结果表明，文中HPLC通信技术可有效提升光伏场站监控的成功率和降低时延，为光伏场站的可靠经济运行提供有效通信技术支撑。

关键词：光伏场站高速电力线载波窄带噪声抑制低延时通信

含SVG的光伏场站阻抗建模与高频振荡风险分析

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四川电力技术 2024年第4期47卷 23-30页

作者：徐韵扬周波孙昕炜王曦国网四川省电力公司电力科学研究院四川成都610041

基于级联H桥电路的静止无功发生器(SVG)具有快速的动态无功支撑能力,是大型光伏场站常用的无功补偿设备。同时,由于SVG的控制带宽相对较大,控制作用所影响频段范围相对较宽,SVG在千赫兹以上的高频段仍可能具有负阻特性,使得含SVG的光伏... 详细信息

基于级联H桥电路的静止无功发生器(SVG)具有快速的动态无功支撑能力,是大型光伏场站常用的无功补偿设备。同时,由于SVG的控制带宽相对较大,控制作用所影响频段范围相对较宽,SVG在千赫兹以上的高频段仍可能具有负阻特性,使得含SVG的光伏场站面临更高频段范围的高频振荡风险。然而,现有研究重点关注新能源在2.5 Hz~1 kHz频段范围内的阻抗特性,无法评估1 kHz以上的高频振荡风险。同时,多种高频段附加控制策略和多种运行方式使得光伏场站的高频振荡分析进一步复杂化。首先,围绕含SVG的光伏场站高频振荡问题,建立了计及多类型附加控制策略影响下光伏机组和SVG的高频通用阻抗模型;进而,深入分析了光伏场站的高频段阻抗特性及其高频段负阻尼的影响因素,提出了含SVG的光伏场站面临的典型高频振荡风险;最后,针对四川某光伏场站开展电磁暂态仿真,对所做研究内容进行了验证。

关键词：光伏场站 SVG 阻抗稳定性分析阻抗建模高频振荡振荡抑制策略

基于大数据挖掘技术的光伏场站能效提升研究及优化策略

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电器工业 2024年第9期 57-60,65页

作者：郑志文廖强明福建华电福瑞能源发展有限公司华电(厦门)能源有限公司

为了最大限度地将太阳辐射转化为电能,减少能源浪费,提高电力发电量,本文基于大数据挖掘技术,设计新的光伏场站能效提升方法,并给出具体的优化策略。计算光伏场站能效数据聚类中心,利用大数据挖掘技术剔除异常能效数据。建立光伏场站能... 详细信息

为了最大限度地将太阳辐射转化为电能,减少能源浪费,提高电力发电量,本文基于大数据挖掘技术,设计新的光伏场站能效提升方法,并给出具体的优化策略。计算光伏场站能效数据聚类中心,利用大数据挖掘技术剔除异常能效数据。建立光伏场站能效提升指标体系,以此作为依据,以光电转换效率、资源利用效率、运营管理效率、经济效益以及环境效益为变量,引入层次分析法获取能效数据的权重,设计光伏场站能效计量方法,根据计量结果即可提升光伏场站能效。实验结果显示,研究方法应用后,研究方法能够在更短的时间内提升能效至55%,优化效果更明显。

关键词：大数据挖掘技术光伏场站能效提升层次分析法能效计量

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适用于光伏场站汇集线路的高频突变量纵联保护

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电网技术 2022年第12期46卷 4607-4615页

作者：晁晨栩郑晓冬桂强叶海刘中平刘虎林高飘邰能灵电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240 国家电网有限公司华东分部上海市浦东新区200120

光伏发电单元输出电流相位受逆变器控制影响且呈现弱馈特性,导致光伏场站汇集线路电流差动保护和纵联保护无法正常工作。分析了光伏场站汇集线路的故障高频附加网络,提出高频突变量纵联保护。利用区内外故障时双端补偿电压大小关系不同... 详细信息

光伏发电单元输出电流相位受逆变器控制影响且呈现弱馈特性,导致光伏场站汇集线路电流差动保护和纵联保护无法正常工作。分析了光伏场站汇集线路的故障高频附加网络,提出高频突变量纵联保护。利用区内外故障时双端补偿电压大小关系不同构建区内外故障识别判据。该保护方案具有较强的抗过渡电阻能力,动作迅速,对双端数据同步要求低,且不受逆变器控制策略影响。测试结果表明该保护方案可以准确识别区内外不同类型故障,且具有较强抗噪声干扰能力。

关键词：暂态高频分量纵联保护光伏场站汇集线路过渡电阻

基于模型预测控制的光伏场站快速协同无功电压控制

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电力系统保护与控制 2023年第17期51卷 80-90页

作者：唐成虹董存戴睿鹏孙树敏窦晓波国网电力科学研究院有限公司江苏南京211000 国家电力调度控制中心北京100031 东南大学电气工程学院江苏南京210096 国网山东省电力公司山东济南250001

为解决新能源大规模接入配电网带来的电压波动及越限问题,提出了一种针对光伏场站及静止无功发生器(static var generator,SVG)接入的配电网系统动态无功电压控制方法,以实现扰动下多无功源协同调压目标。首先,分别推导了光伏场站和SVG... 详细信息

为解决新能源大规模接入配电网带来的电压波动及越限问题,提出了一种针对光伏场站及静止无功发生器(static var generator,SVG)接入的配电网系统动态无功电压控制方法,以实现扰动下多无功源协同调压目标。首先,分别推导了光伏场站和SVG的无功-电压控制小信号模型。其次,通过类比等效实现了不同类型无功源电压控制模型形式的统一,并结合系统电压灵敏度关系建立了系统整体电压控制模型。在此基础上考虑系统状态变化对控制参数的影响,并计及各设备无功出力约束,设计了系统模型预测控制器。最后,基于IEEE33节点系统进行仿真,验证了在光伏出力波动和负荷投切两种情况下所提方法均能够快速、有效地抑制电压波动,为有源配电网快速电压协同控制提供了理论基础。

关键词：有源配电网动态电压控制模型预测控制光伏场站 SVG

基于Tanimoto 相似度的光伏场站送出线路纵联保护

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电力系统保护与控制 2021年第3期49卷 74-79页

作者：胡勇郑黎明贾科李怀强张健康国家电网公司西北分部陕西西安710048 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

受逆变器耐流能力及控制响应特性影响,光伏电源短路电流幅值受限、相角受控,导致比率式差动保护性能下降,光伏场站送出线路缺乏有效的主保护原理。为解决该问题,在分析光伏场站故障特征的基础上,引入Tanimoto相似度刻画光伏场站与同步... 详细信息

受逆变器耐流能力及控制响应特性影响,光伏电源短路电流幅值受限、相角受控,导致比率式差动保护性能下降,光伏场站送出线路缺乏有效的主保护原理。为解决该问题,在分析光伏场站故障特征的基础上,引入Tanimoto相似度刻画光伏场站与同步系统短路电流之间的波形差异。分析了区内、区外故障时相似度系数的变化,最终构造了基于Tanimoto相似度的纵联保护新原理。仿真结果表明该方法能够正确反映区内、区外故障,适用于光伏场站弱出力场景,对高阻故障具有良好的识别能力。

关键词： Tanimoto相似度光伏场站送出线路纵联保护