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  • 頭條昆明理工學者提出柔性直流電網快速縱聯保護的線性回歸方法
    2022-12-06 作者:束洪春、代月 等  |  來源:《電工技術學報》  |  點擊率:
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    導語為保證直流故障下換流器不閉鎖,保證非故障線路能正常運行,提高輸電系統的可靠性,線路保護裝置需要快速可靠地切除故障線路以保證非故障線路能正常運行,進而提高輸電系統的安全性和可靠性。為此,省部共建智能電網故障檢測與保護控制協同創新中心(昆明理工大學)、昆明理工大學機電工程學院的研究人員束洪春、代月、安娜、唐玉濤、薄志謙,在2022年第13期《電工技術學報》上撰文,分析輸電線路的邊界特性和線路故障的故障特性,并提出了基于線性回歸的柔性直流電網縱聯保護方法。

    近年來我國中西部地區的新能源發展迅速,高比例的可再生能源決定了在新型電力系統中需要更加靈活的并網技術,因此區域電網互聯成為時代背景下的大趨勢。為給弱交流或無源交流系統提供電源支撐并提高輸電系統的穩定性,將多端直流輸電系統應用于區域電網互聯場景中。

    然而傳統的高壓直流輸電系統由于直流電網的電壓極性恒定不變,電流只能單向流通,潮流難以反轉,難以實現電網互聯,而柔性直流輸電系統中電流可以雙向流通,直流電網的潮流方向可以改變,適合構成多端直流系統,例如已投入運行的張北示范工程在直流側將輸電線路互相連接起來,當某一條線路故障時,可將該線路的潮流轉移到非故障線路,從而提高輸電系統的可靠性。因此,從輸電系統的運行靈活性和供電可靠性角度出發,多電源供電和多落點受電的柔性直流電網成為新型電力系統的發展趨勢之一。

    隨著柔性直流輸電的不斷發展,遠距離、大容量的架空線路輸電成為一個趨勢,相比于電纜線路,架空線路更容易發生故障,當直流輸電線路發生故障時,換流站中子模塊電容放電,在數毫秒內故障電流達到較大的過電流水平,若不能快速將故障線路切除,將導致換流器閉鎖,可能發生停電事故。

    為保證直流故障下換流器不閉鎖,保證非故障線路能正常運行,提高輸電系統的可靠性,線路保護裝置需要快速可靠地切除故障線路以保證非故障線路能正常運行,進而提高輸電系統的安全性和可靠性。為此,省部共建智能電網故障檢測與保護控制協同創新中心(昆明理工大學)、昆明理工大學機電工程學院的研究人員束洪春、代月、安娜、唐玉濤、薄志謙,在2022年第13期《電工技術學報》上撰文,分析輸電線路的邊界特性和線路故障的故障特性,并提出了基于線性回歸的柔性直流電網縱聯保護方法。

    圖1 保護方案流程

    他們首先分析模塊化多電平換流器(MMC)等效阻抗和平波電抗器形成的物理邊界對高頻分量的衰減作用,其次分析輸電線路單極故障和雙極故障時的電流回路以及非故障線路的電流流通情況,然后根據輸電線路的電壓突變的能量作為保護的啟動判據,利用短時窗電流的回歸系數來進行區內外故障識別和故障選極。

    表1 與基于電壓電流突變量夾角余弦值方法的對比分析

    研究人員在PSCAD上搭建柔性直流電網仿真模型對保護方案進行驗證,最后得出以下研究結論:

    1)利用線性回歸方法對故障電流進行線性化處理,經分析,線性回歸曲線與故障電流曲線有較強的相關性,因此可利用線性回歸曲線代替故障電流曲線,進而根據線性回歸系數的正負和大小分別進行區內外故障識別和故障選極。

    2)本研究采用故障后1ms時窗內的暫態信息,保護不受兩端控制系統的影響,且該保護方案只需傳遞正負極性,無需數據同步,降低了保護裝置硬件的實現難度。

    3)該保護方法不依賴于線路邊界,耐受過渡電阻能力強,可靠性高。

    本文編自2022年第13期《電工技術學報》,論文標題為“基于線性回歸的柔性直流電網縱聯保護方法”。本課題得到了國家自然科學基金和云南省重大專項的支持。

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