FBMMC直流故障穿越机理及故障清除策略

针对模块化多电平换流器型直流输电(MMC-HVDC)直流故障的快速清除,对全桥型模块化多电平换流器(FBMMC)直流故障机理及故障清除控制策略进行了研究。研究了全桥子模块的导通模式与运行特性;分析了闭锁前后直流侧双极短路故障机理、故障电流阻断原理和故障清除控制策略。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,对全桥子模块的运行特性、直流故障机理、故障清除及快速恢复策略进行了仿真分析,结果验证了所提策略在直流故障穿越方面的有效性。     

新工科下电力系统课程综合实践能力提升

随着新工科建设的开展,如何提高实践环节的质量和成效成为各高校关心的热点问题。本文探索电力系统方向实践课的设置和教学方法,分析了北京交通大学实践课存在的不足,推出综合能源+电气、人工智能与大数据+电气、交通+电气等学科交叉领域的实践课设置方案,并在电气化交通特色领域结合虚拟仿真技术开展实践教学。     

基于单端电气量的多端柔性直流配电系统暂态保护

随着配电系统结构的发展与变化,传统交流配电系统、高压直流输电系统的保护原理无法适用于多端柔性直流配电系统。目前所提直流配电线路的保护方案有2种思路:基于线路两端信息和基于线路单端信息。前者需要通信通道,要求两端数据的同步,动作速度慢;后者需要构造保护边界,增加系统经济成本。基于此,提出了一种基于单端电气量、无需构造保护边界的多端柔性直流配电系统暂态保护方案。首先,分别计算线路一侧的正、负极暂态电压与其正常稳态电压的标准差系数识别故障极。然后,分析发生区内故障时各电气量的时域解析关系,分别推导出单、双极故障时的微分方程以计算故障距离,从而实现区内、外故障的快速、可靠识别。最后在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型。仿真结果表明,所提保护方案在各种故障情况下仅基于本地信息即可有效识别故障极和区内、外故障,有较强的抗过渡电阻及抗干扰能力,满足直流配电网对保护速动性与选择性的需求。     

考虑温度因素的特高压并联电容器双桥差不平衡电流保护整定方法

特高压并联电容器规模庞大,元件数量众多,各元件工作条件和工作环境存在明显差异。环境条件可改变电容器自身参数,进而影响桥差保护的可靠性与灵敏性。在现行双桥差不平衡电流保护的基础上,对温度因素的影响进行深入讨论。通过理论分析,得到考虑温度因素的不平衡电流值计算方法,并进行简化处理,制定出切实可行的保护整定方案。根据实际工程参数,利用PSCAD搭建仿真模型并对所提方法进行论证,具有理论价值和实际工程意义。     

一种基于极性判别的环状直流配电网线路后备保护方法

应用于直流线路的纵联差动保护方法,由于其可靠性高,被广泛应用在我国输配电系统中,并取得了良好的运行效果,然而,随着分布式电源在配电网中的快速发展,导致在发生高阻故障时,其门槛值不易设定,保护动作可靠性差,并且传统配电网保护难以适用于环状直流配电系统。该文提出一种基于电流突变量斜率方向的纵联后备保护方法。首先,分析直流配电线路区内、外故障时两端电流突变量方向的特征。然后,提出将斜率方向引入电流突变量方向特征检测中,利用低频带故障电流信号的极性关系,实现能准确动作于直流配电线路的后备保护方法。最后在Matlab/Simulink中构建仿真模型,仿真结果表明,该保护方法有较强的抗过渡电阻及抗干扰能力,能准确识别故障所在范围,可以在一定程度上提高后备保护可靠性。     

基于本地信息的多端柔性直流电网故障定位方法

故障定位技术是保障多端柔性直流电网安全可靠运行的关键技术。由于直流网络之间的相互连接导致其故障暂态特征十分复杂,故障定位往往要依靠通信手段,同时技术难度也会大幅提升。以基于两电平电压源型变流器的多端柔性直流电网为研究对象,提出一种基于本地信息的多端柔性直流电网的故障定位方法。利用限流电抗器作为直流线路边界,分析了限流电抗器类型的选取及其对断路器开断和保护动作时间的影响,从保护识别的准确性和动作的可靠性角度讨论了限流电抗器的容量和位置配置;对直流行波保护的电压变化率判据进行改进,通过比较限流电抗器两端电压变化率的比值和差值设定故障区间的判别方法及逻辑,利用本地信息确定故障位置;基于MATLAB/Simulink进行了大量仿真测试,验证了所提故障定位方法的可行性和有效性。     

基于时频谱的混合直流输电线路保护方法

随着输电系统容量的增加与多落点负荷的需求,输电线路不再仅仅是两端的传输,换流站也不仅仅是单一的类型,混合多端直流输电系统是一种必然的趋势。然而,现有的传统和柔性直流输电线路的保护方法不能直接应用在混合多端直流输电系统。针对混合多端直流输电系统特殊的结构和较高的速动性要求,文章提出一种基于单端时频谱暂态电气量的混合直流输电线路保护方法。首先,利用接地极电流与稳态电流相比较,根据电流变化量积分值方向构成选极元件,依据电流时频谱分量所占比重构成区内外识别的判据。最后参考某实际工程在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型进行理论验证。依据仿真结果,所提的保护方法可以准确识别区内外故障,选择故障极,具有耐受过渡电阻及噪声干扰的能力。     

基于小波能量矩的输电线路暂态信号分类识别方法

信号能量的时频分布可以反映不同信号的本质区别,小波能量矩既可以反映信号能量在频域上的分布,也可以间接体现能量在时域上的分布。文章将基于小波能量矩的信号特征提取方法用于区分输电线路的故障暂态信号与非故障暂态信号。首先基于500 kV输电线路仿真模型得到电容投切、三相断路器操作、单相接地短路、一次电弧故障、非故障性雷击和故障性雷击6种类型的暂态信号;然后利用小波变换提取这些信号各频带的能量矩,得到能量矩统计图并对各暂态信号小波能量矩的分布特点进行分析,在此基础上提出了暂态信号分类识别判据。基于小波能量矩方法提取的暂态信号特征较明显,分类识别简便,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于变分模态分解与空洞卷积神经网络的配电网故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,零序电流故障特征微弱且繁杂多变,传统选线方法可靠性有待提高。提出了一种基于变分模态分解（variational mode decomposition, VMD）与空洞卷积神经网络的配电网故障选线方法。首先,分析配电网健全线路和故障线路的电气特征,采用零序电流作为故障特征信号,为选线模型的输入量提供理论依据;其次,通过变分模态分解把零序电流序列分成不同频率的固有模态函数,提高故障信号特征的平稳性和差异性;然后,采用空洞卷积神经网络作为选线网络,以增大卷积操作感受野的方式增强模型的自适应分类能力;最后,在MATLAB/Simulink中构建10 kV配电网进行算例分析,结果表明,该方法在不同故障场景条件下均有较高的选线效果,验证了所提方法的鲁棒性与准确性。     

基于有限量测信息的多分支配电线路故障定位方法

准确快速的故障定位对配电系统的运行质量和可靠性至关重要。目前多分支配电系统故障定位方法大多通过在配网中增加量测装置实现，但配电网拓扑结构复杂，监控设备数量有限，大规模安装额外量测设备的成本较高，难以在实际系统中广泛应用。为此，提出了一种基于有限量测信息的多分支配电线路故障定位方法。首先，对多分支配电线路中电气量信息与故障距离的非线性关系进行理论分析，证明了采用深度学习构建映射函数完成故障定位任务的可行性；其次，利用堆栈自编码器和长短期记忆网络建立故障测距模型，降低配电线路多分支对故障定位产生的误差；再次，结合配电自动化系统的量测信息，通过逻辑推理和智能测距模型实现故障线路判定和测距；最后，基于深度迁移学习提出一种智能定位实施方案，以增强所提方法泛化能力。在MATLAB/SIMULINK平台上对所提方法进行测试验证，仿真结果证明了该方法在复杂工况和分布式电源接入条件下的有效性和鲁棒性。研究结果可为现有故障定位方法提供辅助决策功能。