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考虑瞬时功率特性的高压直流电网双极短路故障识别技术

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电气传动 2024年第6期54卷 83-88页

作者：覃刚张昌庆姜雪娇钟磊周朝俊吴民海南电网有限责任公司海南海口570100

高压直流电网运行过程中,由于受到负载特性和电压波动等因素影响,电容电流及谐波等瞬时功率特性较为复杂,增加了对电网系统故障的识别难度。为此,提出考虑瞬时功率特性的高压直流电网双极短路故障识别技术。通过建立高压直流电网拓扑结... 详细信息

高压直流电网运行过程中,由于受到负载特性和电压波动等因素影响,电容电流及谐波等瞬时功率特性较为复杂,增加了对电网系统故障的识别难度。为此,提出考虑瞬时功率特性的高压直流电网双极短路故障识别技术。通过建立高压直流电网拓扑结构模型,分析高压直流电网的双极短路故障;结合高压直流电网端点的瞬时功率特性判断出双极短路故障发生区域。利用双端故障电流最大值定位法获取双极短路故障定位,完成对高压直流电网双极短路的故障识别。实验结果表明,所提方法对高压直流电网双极短路故障定位识别精度较高,提升了故障识别效率。

关键词：高压直流电网瞬时功率双极短路电流最大值定位法模块化多电平换流器故障识别

光伏中压直流汇集系统双极短路特性分析及连锁过电压抑制

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高电压技术 2021年第1期47卷 205-213页

作者：杨景刚肖小龙刘瑞煌高尚王建华吴在军东南大学电气工程学院南京210096 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院南京211103

为了解决光伏中压直流汇集系统直流变压器中压侧双极短路故障问题,根据系统拓扑划分为直流线路送端和受端2种情形展开详细讨论,通过不同的故障回路计算出双极短路时网侧和机侧对短路点的故障电流分量,给系统保护的参数整定提供依据,进... 详细信息

为了解决光伏中压直流汇集系统直流变压器中压侧双极短路故障问题,根据系统拓扑划分为直流线路送端和受端2种情形展开详细讨论,通过不同的故障回路计算出双极短路时网侧和机侧对短路点的故障电流分量,给系统保护的参数整定提供依据,进一步分析了其直流低压母线连锁过电压产生机理,并提出过电压的有源抑制方法,避免了光伏阵列频繁解列。仿真结果表明,换流站和直流变压器出口处配置限流电抗器可大幅降低短路电流的上升速度,通过改变光伏模块的稳态工作点可迅速抑制低压直流母线电压上升。论文研究可为中低压直流配网示范工程建设新能源汇集提供理论及技术支撑。

关键词：中压直流光伏直流变压器 MMC 双极短路有源过电压抑制

基于MMC的多端直流电网双极短路故障电流计算

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电力自动化设备 2018年第11期38卷 72-78页

作者：孙吉波王宇刘崇茹伍双喜刘俊磊黄国栋广东电网有限责任公司电力调度控制中心广东广州510600 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

直流侧故障切除能力是衡量直流输电系统的重要指标。针对子模块采用半桥拓扑的模块化多电平换流器(MMC)直流侧发生双极短路故障的机理进行分析,定量研究了影响故障电流峰值的主要因素;并将结论延伸至多端直流电网,提出了不同电网拓扑和... 详细信息

直流侧故障切除能力是衡量直流输电系统的重要指标。针对子模块采用半桥拓扑的模块化多电平换流器(MMC)直流侧发生双极短路故障的机理进行分析,定量研究了影响故障电流峰值的主要因素;并将结论延伸至多端直流电网,提出了不同电网拓扑和不同位置发生故障后10 ms内各换流站出口、线路电流的计算方法;在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建三端电磁暂态仿真模型,并将故障电流计算结果与仿真结果进行对比验证,结果表明所提计算方法具有一定的精度和速度,对直流电网规划、直流断路器选型具有一定的指导意义。

关键词：多端直流电网模块化多电平换流器双极短路故障电流计算

基于MMC的直流输电系统双极短路故障保护策略研究

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电力系统保护与控制 2021年第11期49卷 9-17页

作者：王思华赵磊王军军陈龙兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070 甘肃省轨道交通电气自动化工程实验室(兰州交通大学) 甘肃兰州730070

直流侧故障的区间识别和准确定位是多端柔性直流电网亟需解决的重要问题。利用双极短路故障的电流特征,提出了一种基于Pearson相关系数的故障区间识别方法。根据故障后电流的最大值及其对应的电压值,提出了一种基于双端非同步电气量数... 详细信息

直流侧故障的区间识别和准确定位是多端柔性直流电网亟需解决的重要问题。利用双极短路故障的电流特征,提出了一种基于Pearson相关系数的故障区间识别方法。根据故障后电流的最大值及其对应的电压值,提出了一种基于双端非同步电气量数据的故障定位方法。设计了包括故障启动、故障区间识别、故障定位、故障隔离在内的线路保护方案。该方案通过利用本地的电气量来实现线路保护,具有较强的耐受过渡电阻和抗扰动的能力。在PSCAD平台上搭建了一个四端柔性直流输电系统,经大量的仿真验证了所提出的故障区间识别和故障定位方案的适用性和准确性。

关键词：多端柔性直流电网模块化多电平换流器双极短路故障区间识别故障定位

基于MMC主动限流的柔直输电系统双极短路故障控保协同策略

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电力系统自动化 2023年

作者：刘思奇胡鹏飞王栋江道灼浙江大学电气工程学院

直流故障保护是柔性直流输电系统发展面临的主要挑战之一，利用MMC的灵活控制实现限流已成为当前研究的热点，然而，MMC的主动限流降低了故障电流变化率和故障电流幅值，易引起故障判断以及保护选择困难。文中以对称单极接线的柔性直流... 详细信息

直流故障保护是柔性直流输电系统发展面临的主要挑战之一，利用MMC的灵活控制实现限流已成为当前研究的热点，然而，MMC的主动限流降低了故障电流变化率和故障电流幅值，易引起故障判断以及保护选择困难。文中以对称单极接线的柔性直流系统为研究对象，采用控保协同思想，将主动限流控制与故障识别相结合提出了基于主动限流因子的故障区域识别与区分方法实现双极短路故障的区域识别与切除。首先，通过在MMC电流内环控制器中附加故障电流目标预设控制器，故障电流目标预设控制器在故障发生后可快速跟踪故障电流的变化，自适应地调整MMC输出的直流电压将故障电流控制在预设目标参考值附近；其次，根据不同故障位置时故障电流目标预设控制器输出的限流因子快速确定故障区域，最后，在PSCAD/EMTDC中对四端柔性直流输电系统的不同故障场景进行了仿真分析，验证了所提控保协同策略的可行性和有效性。

关键词：多端柔性直流输电系统半桥型MMC 主动限流控保协同双极短路

直流电网中VSC的双极短路故障分析与保护技术研究

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直流电网中VSC的双极短路故障分析与保护技术研究

作者：许士锦华北电力大学

学位级别：硕士

由于用户对电能质量要求的提高和用电负荷的增长,传统交流电网正面临越来越多的挑战。基于全控型整流器件及脉宽调制的直流电网技术,以其控制灵活、即插即用、电能损耗低以及潮流转换方便等优点,正逐渐成为未来电网发展的趋势。然而由... 详细信息

由于用户对电能质量要求的提高和用电负荷的增长,传统交流电网正面临越来越多的挑战。基于全控型整流器件及脉宽调制的直流电网技术,以其控制灵活、即插即用、电能损耗低以及潮流转换方便等优点,正逐渐成为未来电网发展的趋势。然而由于实际工程经验的缺乏和直流断路器技术发展的限制,直流电网的保护研究成为制约直流电网系统发展的瓶颈。本文以直流电网系统为研究对象,重点研究了系统中VSC的数学模型及控制方法,不同拓扑下直流电网中VSC的故障暂态分析和故障的检测与隔离。1、建立了abc三相静止坐标系和dq两相旋转坐标系下VSC的数学模型,对VSC换流站的双环控制方法进行了研究,设计了基于电流前馈补偿解耦的电流内环控制策略,并分别对定直流电压、定有功功率等外环控制方法进行了讨论,实现了有功和无功功率的解耦控制。2、着重讨论了不同直流电网拓扑结构下VSC的双极短路故障特性。对于双端直流系统,将故障过程分为电容器放电阶段、二极管续流阶段以及不控整流稳态阶段,分别对各阶段电流电压等暂态量进行了求解。对于多端直流树状系统以及环网系统,对故障电路进行了等效简化,推导出了故障后电流的暂态表达式。3、对直流电网保护技术中故障检测和故障隔离方法进行了研究。在故障分析基础上结合线路出口限流器、直流断路器及直流方向开关的使用,提出了一种基于故障特征量di/dt的无需换流站间通信的故障检测方法。针对目前大容量直流断路器研发困难和交流断路器独立使用时可靠性较差的问题,结合故障后换流器电流的暂态特性,提出一种由交流断流器和小容量直流断路器的配合使用的故障隔离方法,最后通过仿真验证了故障检测和隔离方法的有效性。

关键词： VSC 直流电网双极短路故障分析保护技术

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基于深度学习的高压输电线双极短路故障检测

自动化与仪表 2023年第8期38卷 69-73,93页

作者：王尚文国网湖北省电力公司武汉430000

高压输电线路通常比较长且所处环境复杂,检测输电故障时易受到其他电气设备的电磁信号干扰,引起误判。为了提升高压输电线线路运行的稳定性,提出一种基于深度学习的高压输电线双极短路故障检测方法。将母线的电压幅值以及相角作为故障... 详细信息

高压输电线路通常比较长且所处环境复杂,检测输电故障时易受到其他电气设备的电磁信号干扰,引起误判。为了提升高压输电线线路运行的稳定性,提出一种基于深度学习的高压输电线双极短路故障检测方法。将母线的电压幅值以及相角作为故障检测的输入项,实现故障数据的归一化和降维,获取全新的故障数据时间序列。基于此,采用改进的ITD分解提取特征值,经过特征选择后将融合的特征矩阵输入深度神经网络中训练,对故障完成精准分类,实现高压输电线双极短路故障的检测。实验测试结果表明,采用所提方法可以获取较高的高压输电线双极短路故障检测精度,同时还可以有效提升故障检测效率,有效保障了高压输电线线路的平稳运行。

关键词：深度学习高压输电线双极短路故障检测改进ITD分解预处理

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配网直流变压器双极短路故障穿越方法

电力工程技术 2020年第4期39卷 16-21,41页

作者：张中锋谢晔源杨晨葛健祁琦田杰南京南瑞继保电气有限公司江苏南京211102

采用传统输入串联输出并联(ISOP)拓扑的配网直流变压器在系统发生双极短路故障时,如果不采取故障限流措施,模块电容会快速放电,故障清除后必须经过缓启充电等复杂时序完成恢复重启,无法实现故障穿越。文中提出一种基于改进型ISOP拓扑,... 详细信息

采用传统输入串联输出并联(ISOP)拓扑的配网直流变压器在系统发生双极短路故障时,如果不采取故障限流措施,模块电容会快速放电,故障清除后必须经过缓启充电等复杂时序完成恢复重启,无法实现故障穿越。文中提出一种基于改进型ISOP拓扑,利用故障电流阻断及限流控制实现系统故障穿越的方法。首先,理论分析了基于改进型ISOP拓扑结构的配网直流变压器系统中压侧故障穿越过程的3个阶段及其数学模型。然后,分析了基于故障限流原理的低压侧故障穿越方法及故障穿越时间的设计原则。最后,通过搭建实时数字仿真(RTDS)硬件在环半实物仿真平台进行了验证,仿真结果证明了该双极短路故障穿越方法的可行性和有效性。

关键词：配网直流变压器输入串联输出并联(ISOP) 双极短路故障穿越限流控制

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环形直流微网短路故障分析及保护方法

电力自动化设备 2017年第2期37卷 7-14页

作者：王毅于明张丽荣华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室河北保定071003

以环形风电直流微网为研究对象,深入分析直流母线发生双极短路故障时电压源变流器(VSC)的故障特性,并据此提出以电流差动保护为主保护、欠电压保护为后备保护的环形直流微网故障定位与保护方案。该方案通过检测直流线路的输入、输出电... 详细信息

以环形风电直流微网为研究对象,深入分析直流母线发生双极短路故障时电压源变流器(VSC)的故障特性,并据此提出以电流差动保护为主保护、欠电压保护为后备保护的环形直流微网故障定位与保护方案。该方案通过检测直流线路的输入、输出电流及其差动电流来定位和隔离故障线路,并配备欠电压后备保护以确保故障下直流微网系统的安全运行。基于MATLAB/Simulink对环形直流微网进行仿真研究以验证所提保护策略的可行性。仿真结果表明,在线路发生双极短路故障时,保护系统能够根据线路差动电流值做出快速响应,从而实现了直流微网系统短路故障的定位和隔离。

关键词：直流微网环形拓扑双极短路故障分析电流差动保护故障定位