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架空柔性直流电网线路故障保护综述

中国电机工程学报 2019年第22期39卷 6600-6617页

作者：杨赛昭向往文劲宇强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)

该文系统地综述架空柔直电网线路保护的关键技术问题。首先,阐述柔直电网线路保护的技术需求,并与其他系统的故障保护进行对比;然后,从理论上分析短路故障的故障特性,并对比总结常用的故障保护方法。进一步地,介绍主保护和后备保护的相... 详细信息

该文系统地综述架空柔直电网线路保护的关键技术问题。首先,阐述柔直电网线路保护的技术需求,并与其他系统的故障保护进行对比;然后,从理论上分析短路故障的故障特性,并对比总结常用的故障保护方法。进一步地,介绍主保护和后备保护的相关问题。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔直电网模型,对不同类型的保护方案进行仿真对比。

关键词：架空柔直电网线路保护故障特性主保护后备保护

不依赖边界元件及同步对时的多端柔直电网波形匹配式差动保护原理

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中国电机工程学报 2019年第13期39卷 3820-3832页

作者：童宁范理想林湘宁随权金能陈乐马啸李正天强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)

多端柔直电网发生线路故障时,目前常用应对策略缺乏选择性,容易发生重合于永久性故障、全网停运等问题,而现有研究尚未验证边界保护在"网孔结构"工程中的适应性,差动类保护缺乏对同步误差及异常采样数据的应对能力。为解决上述问题,该... 详细信息

多端柔直电网发生线路故障时,目前常用应对策略缺乏选择性,容易发生重合于永久性故障、全网停运等问题,而现有研究尚未验证边界保护在"网孔结构"工程中的适应性,差动类保护缺乏对同步误差及异常采样数据的应对能力。为解决上述问题,该文首先分析了多端柔直电网线路故障场景下的行波复杂折反射现象,揭示故障线路与非故障线路两侧同名行波与异名行波首波头的衰减特性差异,进而利用Hausdorff距离表征并度量上述差异;结合突变量启动判据,形成一套不依赖同步对时及边界元件的波形匹配式差动保护。仿真结果表明,所提出的保护原理具有良好的速动性及选择性,且在采样数据中包含大量异常数据时依然具有良好的动作性能。

关键词：差动保护多端柔直电网边界元件采样异常

电力电子并网装备多尺度切换控制与电力电子化电力系统多尺度暂态问题

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中国电机工程学报 2019年第18期39卷 5457-5467+5594页

作者：胡家兵袁小明程时杰强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)

构建基于电力电子变换技术的高效可持续电力系统是实现我国一次能源结构清洁化转型的重要支撑。该形势下,电力系统发电、输配电、用电等各个环节的关键装备正由以同步发电机为代表的传统电磁变换装备向电力电子变换装备的规模化替代,深... 详细信息

构建基于电力电子变换技术的高效可持续电力系统是实现我国一次能源结构清洁化转型的重要支撑。该形势下,电力系统发电、输配电、用电等各个环节的关键装备正由以同步发电机为代表的传统电磁变换装备向电力电子变换装备的规模化替代,深刻地影响着电力系统的暂态行为。近年来,国内外电网连续出现不明机理的暂态事故,严重威胁了电力系统安全稳定运行。该文从节点装备暂态特性与电力系统暂态过程特征的一般关系出发,归纳普遍存在于电力电子变换装备的暂态控制保护架构,总结对电力电子变换装备暂态特性以及电力电子化电力系统暂态过程特征的基本认识,凝练电力电子化电力系统多尺度非线性暂态问题分析的基本挑战与初步研究思路。

关键词：电力电子化电力系统多尺度暂态过程暂态扰动级联控制序贯切换保护串并行作用

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针–板电极下水中亚音速流注形态与发展过程

中国电机工程学报 2018年第5期38卷 1562-1571页

作者：李显东刘毅周古月刘思维李志远林福昌潘垣强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)

为了研究针–板电极形式下的水中亚音速流注形态及发展过程的机理,该文建立了水中流注放电综合观测平台,并从微观物理的角度,探讨了电压极性对流注形态的影响。流注的起始阶段可分为：电极尖端液体介质的密度扰动、微气泡的形成和以微... 详细信息

为了研究针–板电极形式下的水中亚音速流注形态及发展过程的机理,该文建立了水中流注放电综合观测平台,并从微观物理的角度,探讨了电压极性对流注形态的影响。流注的起始阶段可分为：电极尖端液体介质的密度扰动、微气泡的形成和以微气泡为基础的流注形成。阴、阳极流注的差异在于流注形态和传播方式的不同。对于阳极流注,其形态在传播过程中会发生变化：在大部分时间内以气泡簇的形式缓慢的生长（20~80m/s）;在发展最后阶段,气泡簇顶端生长出树状亮流注（第二类流注）,以极高的速度传播（（29）30km/s）。对于阴极流注,其形态为多分叉的树枝状亮流注,发展方式为周期性的分叉生长,平均流注发展速度约100~350m/s,并在最后阶段有明显的速度抬升。电子和离子迁移率巨大的差距,以及沉积电荷引起的界面不稳定性,造成了显著的极性效应,使得阴极流注的起始电压更高,传播速度更快,形态更加发散。

关键词：水中放电流注形态流注发展模式极性效应

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考虑时变间隙电容的隔离开关VFTO过程仿真

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电网技术 2018年第9期42卷 3078-3085页

作者：宋坤宇刘春强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)

在气体绝缘组合电器（gas insulated switchgear,GIS）隔离开关动作时,隔离开关触头间隙电容量会随着触头移动而发生很大变化。利用Ansys Maxwell计算了1100 k V隔离开关间隙电容,动触头对地电容以及静触头对地电容。基于Bergeron法,推... 详细信息

在气体绝缘组合电器（gas insulated switchgear,GIS）隔离开关动作时,隔离开关触头间隙电容量会随着触头移动而发生很大变化。利用Ansys Maxwell计算了1100 k V隔离开关间隙电容,动触头对地电容以及静触头对地电容。基于Bergeron法,推导了时变电容的迭代公式,利用ATP-EMTP中TACS/MODEL,在ATP-EMTP中实现了时变间隙电容C（t）。通过两个例子,验证了时变电容模型的正确性。利用时变电容模型,研究了时变间隙电容模型下VFTO全过程特性。仿真结果表明：相较于电阻电感模型和定值间隙电容模型,考虑时变间隙电容的模型对VFTO的幅值以及击穿时刻均会有较大影响。由于时变间隙电容C（t）考虑了全过程下间隙电容实际变化,其结果更加可靠,在一定程度上提升了VFTO仿真精度。

关键词：间隙电容 VFTO全过程 ATP-EMTP

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等离子体射流的推进机理

高电压技术 2012年第7期38卷 1667-1676页

作者：鲜于斌卢新培华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室

作为一种应用前景广阔的新兴等离子体源,大气压下非平衡等离子体射流在近10年的研究中取得了很大进展。为了更有效地利用等离子体射流,人们对其物理机理展开了深入研究,其中等离子体射流的传播机理尤其令人关注。一般认为等离子体射流... 详细信息

作为一种应用前景广阔的新兴等离子体源,大气压下非平衡等离子体射流在近10年的研究中取得了很大进展。为了更有效地利用等离子体射流,人们对其物理机理展开了深入研究,其中等离子体射流的传播机理尤其令人关注。一般认为等离子体射流的传播是受电场驱动的,但是最新的研究表明还存在另外一种驱动方式,即流体驱动。分别对以上两种驱动方式下射流传播的特点和影响因素进行了概述,并对电场驱动等离子体射流传播的空间特性、时间特性、极性效应,以及光电离的作用进行了讨论。流体驱动的等离子体射流与电场驱动的等离子体射流有着完全不同的传播过程,这种射流的传播是通过气流驱动的,具有推进速度相对较低,对电场不敏感等特性。最后,该文对大气压非平衡等离子体射流的传播机理中尚未解决的问题,以及未来的研究方向作了展望。

关键词：大气压等离子体低温等离子体等离子体射流等离子体子弹射流传播机理电场驱动流体驱动

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高压直流输电线路行波保护实用整定原则

电力自动化设备 2019年第9期39卷 54-60页

作者：任师铎肖浩李银红华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室

现阶段行波保护缺乏成熟整定原则,导致整定计算效率不足且隐藏误整定因素。基于此,提出高压直流输电线路行波保护的实用整定原则。考虑直流输电线路区内、区外不同故障类型,分析了直流线路端口电压变化率、电压变化量、电流变化量的故... 详细信息

现阶段行波保护缺乏成熟整定原则,导致整定计算效率不足且隐藏误整定因素。基于此,提出高压直流输电线路行波保护的实用整定原则。考虑直流输电线路区内、区外不同故障类型,分析了直流线路端口电压变化率、电压变化量、电流变化量的故障响应特性;揭示了行波保护电压变化率、电压变化量、电流变化量动作判据的功能,分析了各动作判据的逻辑配合关系;考虑保护灵敏性和选择性要求,提出了各动作判据定值的实用整定原则。基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提整定原则的有效性。

关键词：高压直流输电线路继电保护行波保护故障响应特性动作判据保护整定原则

新能源并网变换器单机无穷大系统的静态稳定极限及静态稳定工作区

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中国电机工程学报 2020年第14期40卷 4506-4515+4730页

作者：康勇林新春郑云全旭立胡家兵袁小明强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)

针对基于输出电流闭环控制的新能源并网变换器,研究弱电网条件下其输出有功功率特性,推导其在直流电压时间尺度下的数学模型,基于输出有功功率特性和直流电压时间尺度下的数学模型得到新能源并网变换器单机无穷大系统的静态稳定判据,在... 详细信息

针对基于输出电流闭环控制的新能源并网变换器,研究弱电网条件下其输出有功功率特性,推导其在直流电压时间尺度下的数学模型,基于输出有功功率特性和直流电压时间尺度下的数学模型得到新能源并网变换器单机无穷大系统的静态稳定判据,在此基础上进一步给出新能源并网变换器单机无穷大系统的静态极限电流、静态极限功角与电网阻抗及无功电流之间的关系。通过Matlab/Simulink仿真对新能源并网变换器单机无穷大系统在不同工作点的静态稳定性进行验证。最后,对比新能源并网变换器与同步发电机特性的异同。

关键词：新能源并网变换器单机无穷大系统静态稳定性静态稳定极限

三相电压型PWM整流器建模、控制及稳定性分析

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电网技术 2019年第6期43卷 2049-2057页

作者：贺诗明熊健代大一王泽吕知彼强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)

三相电压型PWM整流器的状态空间模型具有多输入多输出的非线性结构。根据瞬时有功功率守恒原理,建立了整流器有功电流与直流母线电压之间的小信号模型。整流器工作在整流状态时,存在一个右半平面的零点,系统呈现出非最小相位特性。为了... 详细信息

三相电压型PWM整流器的状态空间模型具有多输入多输出的非线性结构。根据瞬时有功功率守恒原理,建立了整流器有功电流与直流母线电压之间的小信号模型。整流器工作在整流状态时,存在一个右半平面的零点,系统呈现出非最小相位特性。为了更加精确地分析在离散控制下整流器的性能,建立了三相PWM整流器采用电压、电流双闭环控制结构时系统的离散域模型,提出了电压、电流控制器参数的工程设计方法,并且详细地分析了系统各参数对系统稳定性的影响。研究结果表明:系统的稳定性主要受到了电压外环比例系数、交流侧滤波电感、母线电容、负载因素影响。最后,实验结果证明了上述理论分析的正确性。

关键词： PWM整流器小信号数学模型非最小相位特性离散域模型稳定性