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基于长短期记忆网络的短路电流过零点预测方法

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高电压技术 2023年第12期49卷 5022-5031页

作者：黄吕超张露阳胡源源杨黄屯项彬姚晓飞国网信息通信产业集团有限公司北京102211 西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049

短路电流快速相控开断的关键与难点在于解决故障辨识和零点预测快速性与精准性之间的固有矛盾。为此,研究并提出一种基于长短期记忆网络(long short term memory,LSTM)算法的短路电流零点快速预测方法。搭建了相控装置试验平台,通过实... 详细信息

短路电流快速相控开断的关键与难点在于解决故障辨识和零点预测快速性与精准性之间的固有矛盾。为此,研究并提出一种基于长短期记忆网络(long short term memory,LSTM)算法的短路电流零点快速预测方法。搭建了相控装置试验平台,通过实时数字仿真(real time digital simulation system,RTDS)试验及短路故障录波试验对LSTM算法的电流预测能力进行了验证;研究并讨论了LSTM网络隐藏层节点数、采样窗口长度、故障起始相角、工频分量幅值、直流衰减时间常数以及信噪比等因素对零点预测误差的影响。仿真与试验结果表明,故障识别时间为0.3 ms,零点预测采样时间为3 ms,零点预测误差为±0.5 ms,LSTM方法能在保证预测精度与传统方法相当的条件下,显著缩短预测时间,提升预测快速性,为系统故障的快速开断提供理论依据和技术支撑。

关键词：故障电流零点预测长短期记忆网络相控开断快速真空开关人工神经网络

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改进的双馈风电机组故障穿越控制策略研究

太阳能学报 2022年第12期43卷 312-319页

作者：凌禹山西大同大学电气工程系大同037003

基于传统矢量控制技术,该文提出一种改进的矢量控制技术来抑制双馈感应电机故障期间的转子过电流,以提高双馈风电机组故障穿越能力。从分析传统矢量控制技术入手,提出一种改进的矢量控制技术,其主要特点是反映定子电压瞬态对转子电流的... 详细信息

基于传统矢量控制技术,该文提出一种改进的矢量控制技术来抑制双馈感应电机故障期间的转子过电流,以提高双馈风电机组故障穿越能力。从分析传统矢量控制技术入手,提出一种改进的矢量控制技术,其主要特点是反映定子电压瞬态对转子电流的影响,但并未增加控制的复杂程度。从理论的角度对所提方案能提高双馈风电机组故障穿越能力的机理进行深入分析。最后,对基于PSCAD/EMTDC软件环境下搭建的2 MW双馈风电机组模型进行仿真研究。仿真结果表明所提方案能有效抑制双馈感应电机故障期间的转子过电流,从而提高双馈风电机组的故障穿越能力。

关键词：风力发电瞬态故障电流矢量控制双馈感应电机故障穿越

基于模型辨识的新型牵引供电系统直流馈线保护原理

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电力自动化设备 2023年第10期43卷 95-102页

作者：和敬涵廖南杰李猛卫云辉郭旭刚李强北京交通大学电气工程学院北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100089

基于双向换流器的柔性直流牵引供电系统中,直流线路故障电流上升速度极快,且机车启动同样会造成馈线电流快速增长,其暂态特征和远端故障电流相似,要求保护在极短时间内区分两者。对此,提出基于模型辨识的直流馈线保护方法,通过模型辨识... 详细信息

基于双向换流器的柔性直流牵引供电系统中,直流线路故障电流上升速度极快,且机车启动同样会造成馈线电流快速增长,其暂态特征和远端故障电流相似,要求保护在极短时间内区分两者。对此,提出基于模型辨识的直流馈线保护方法,通过模型辨识原理求解时域微分方程,从而求解不同时刻的等效电阻,同时对所计算的等效电阻进行统计分布验证,并利用方差系数构造保护判据。所提方案能够在5 ms内准确区分故障电流和机车启动电流,实现保护的可靠动作。大量仿真结果表明,在过渡电阻为100Ω的短路故障下保护依然能可靠动作,同时具有30 dB的抗噪声能力和100μs的耐同步误差能力。

关键词：柔性直流牵引供电系统继电保护故障电流机车启动电流模型辨识方差系数

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复杂环状柔直配电网单极断线故障特性分析

电工技术学报 2022年第5期37卷 1229-1241页

作者：戴志辉陈思琦李毅然焦彦军新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 保定071003

故障分析是制定保护方案的基础。环状柔性直流配电网不同位置发生单极断线故障后,部分正、负极电压/电流处于不平衡状态,危害系统的安全稳定运行,但目前对其研究较少。为此,对环状柔直配电网单极断线故障特性进行研究。首先,建立典型复... 详细信息

故障分析是制定保护方案的基础。环状柔性直流配电网不同位置发生单极断线故障后,部分正、负极电压/电流处于不平衡状态,危害系统的安全稳定运行,但目前对其研究较少。为此,对环状柔直配电网单极断线故障特性进行研究。首先,建立典型复杂环状柔直配电网模型,明确其中关键设备及各端口的协调控制策略。其次,通过建立故障前后系统等效模型,分析单极断线故障分别发生在直流线路、送端换流器与直流母线间联络线,以及受端换流器与直流母线间联络线上时的电压、电流特性。然后,讨论系统接地方式对单极断线故障特性的影响。结果表明,故障电流的流通路径与单极断线故障发生的位置有关;直流线路上发生单极断线故障的电压特性与换流站的功率流向有关;送端换流器与直流母线间联络线上发生单极断线故障的电压特性与换流器的控制方式有关;系统接地方式几乎不影响单极断线故障特性。此外,负荷突变会影响故障发生在直流线路和送端换流器与直流母线间联络线上时,突变负荷所在换流站与为其传输功率的送端换流站之间正、负极线路的电流特性。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建环状柔直配电网模型,验证了理论分析的正确性。

关键词：环状柔直配电网单极断线故障故障分析故障电流接地方式

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逆变型电源场站故障稳态电流实用化计算方法

电力系统自动化 2024年第10期48卷 182-191页

作者：汤亚芳宋国兵郝正航蒋嘉桁常娜娜郎学毅贵州大学电气工程学院贵州省贵阳市550025 西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049

单机倍乘法常用于逆变型电源场站的故障稳态建模,可简单估算场站短路电流水平,但计算精度有待提升。文中首先分析了低电压穿越控制策略约束下,有功出力、电压跌落程度对发电单元输出的稳态电流的决定性作用,得出故障稳态电流输出特性曲... 详细信息

单机倍乘法常用于逆变型电源场站的故障稳态建模,可简单估算场站短路电流水平,但计算精度有待提升。文中首先分析了低电压穿越控制策略约束下,有功出力、电压跌落程度对发电单元输出的稳态电流的决定性作用,得出故障稳态电流输出特性曲线,基于此分析了场站电气距离及有功出力差异对单机倍乘法计算误差的影响。在误差分析的基础上,提出了计及发电单元分布特性的改进单机倍乘法。该方法在发电单元接入点电压计算中,利用等值阻抗来等效发电单元与并网点的电气距离;将场站分群等值为两台机组,减小发电单元间有功出力差异对短路特性的影响。不同场景下的仿真分析表明,改进方法计算精度较单机倍乘法有着较大的提升。所提方法仅需通过简单计算即可实现场站分群和短路电流聚合,有较好的工程实用性。

关键词：逆变型电源故障电流短路电流单机倍乘法误差分析

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光伏发电系统直流串联故障电弧检测方法研究

太阳能学报 2023年第11期44卷 31-39页

作者：唐圣学王彦丰乔乃珍省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学) 天津300130

根据光伏阵列不同阴影下的伏安(U-I)输出特性,分析光伏发电系统直流串联故障电弧产生机理,通过搭建故障电弧实验平台分析直流故障电弧的信号特性,进而提出一种基于Volterra级数的串联直流故障电弧检测方法。该方法先对电流信号进行相空... 详细信息

根据光伏阵列不同阴影下的伏安(U-I)输出特性,分析光伏发电系统直流串联故障电弧产生机理,通过搭建故障电弧实验平台分析直流故障电弧的信号特性,进而提出一种基于Volterra级数的串联直流故障电弧检测方法。该方法先对电流信号进行相空间重构,然后在重构的相空间内建立Volterra级数模型以提取时域核特征,并采用狮群算法(LSO)优化的核限学习机(KELM)辨识故障电弧。实验结果表明:该方法能准确检测光伏阵列正常运行与阴影状态下的强直流故障电弧,还能检测微弱直流电弧。

关键词：太阳电池光伏组件电弧故障电流故障检测 Volterra级数

基于正负极电流小波降噪残差和之比的多端柔性直流系统单极接地选线方案

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高电压技术 2022年第3期48卷 1032-1041页

作者：夏福良秦文萍陈武晖上官鑫牛原左鹏飞太原理工大学电力系统运行与控制山西省重点实验室太原030024 国网晋城供电公司晋城048000

采用小电流接地方式的多端柔性直流系统发生单极接地故障后,非故障极电压升高为额定电压的两倍,危害系统安全,而稳态故障电流小,实际工程中存在故障选线困难的问题。针对此问题,首先分析了多端环状小电流接地柔性直流系统线路不同位置... 详细信息

采用小电流接地方式的多端柔性直流系统发生单极接地故障后,非故障极电压升高为额定电压的两倍,危害系统安全,而稳态故障电流小,实际工程中存在故障选线困难的问题。针对此问题,首先分析了多端环状小电流接地柔性直流系统线路不同位置发生单极接地故障后的故障电流特征,然后利用小波降噪残差绝对值和之比表征正负极故障电流差异的大小,最后提出基于正负极电流小波降噪残差和之比的多端柔性直流系统单极接地选线方案。该方案基于本地信息量,无需通信;利用系统固有属性,不需要单独设置边界元件。在实时数字仿真器(RTDS)上搭建了基于模块化多电平换流器(MMC)的四端环状柔性直流系统模型,仿真结果表明该选线方案能可靠识别故障线路,且耐受过渡电阻、噪声能力较强,不受潮流变化和交流侧故障影响。

关键词：小电流接地方式多端柔性直流系统单极接地故障故障电流小波降噪残差故障线路识别

基于注入电流调控的含分布式电源配电网消弧与选线方法

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太阳能学报 2023年第5期44卷 113-120页

作者：杨理斌喻锟曾祥君李理王福恒长沙理工大学智能电网运行与控制湖南省重点实验室长沙410114

为解决分布式电源(DG)接入中压配电网,导致消弧线圈难以抑制接地故障残流,从而无法实现可靠消弧的问题,分析DG接入对接地故障电流的影响,提出基于注入电流调控的含DG配电网消弧方法。通过有源消弧装置向中性点注入测定电流得到正序网络... 详细信息

为解决分布式电源(DG)接入中压配电网,导致消弧线圈难以抑制接地故障残流,从而无法实现可靠消弧的问题,分析DG接入对接地故障电流的影响,提出基于注入电流调控的含DG配电网消弧方法。通过有源消弧装置向中性点注入测定电流得到正序网络等效电压源的大小,计算并注入消弧电流,实现接地故障可靠消弧。进一步提出基于零序导纳测量的接地故障选线方法,通过对有源消弧装置和馈线零序导纳的测量,实现接地故障准确选线。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法可有效抑制含DG配电网接地故障残流,从而熄灭接地故障电弧,并实现永久性接地故障馈线的准确判别。

关键词：配电网分布式电源故障电流消弧注入电流调控

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一种适用于混合三端直流系统的纵联保护方案

湖南大学学报（自然科学版） 2023年第4期50卷 125-135页

作者：高淑萍沈渠旺宋国兵西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054 西安交通大学电气工程学院陕西西安710049

为提升多端系统的输电可靠性,提出一种基于Mann-Kendall检验法的混合三端直流输电线路纵联保护方法.该方法利用T接汇流母线三端电流故障分量判定故障发生区域;再利用Mann-Kendall检验法对故障区域内线路两端电流的变化趋势进行分析,进... 详细信息

为提升多端系统的输电可靠性,提出一种基于Mann-Kendall检验法的混合三端直流输电线路纵联保护方法.该方法利用T接汇流母线三端电流故障分量判定故障发生区域;再利用Mann-Kendall检验法对故障区域内线路两端电流的变化趋势进行分析,进而实现故障类型的判别以及故障极的选择;最后,通过PSCAD/EMTDC搭建模型并对不同故障情况进行仿真,使用MATLAB对所提保护方法进行仿真验证.仿真结果表明:不同故障情况下,所提方法均可在2.5 ms内可靠动作,速动性好,并且具有较强的抗噪声干扰能力以及耐过渡电阻能力.

关键词：混合三端直流输电线路 Mann-Kendall检验法相模变换故障电流继电保护