上海科技大学刘宇团队提出柔性直流电网输电线路继电保护新方案

来源:电气新科技 发布时间:2022-02-10 09:45 关键词: 技术方案继保
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  据上海科技大学消息,近日,该校信息学院智慧电气科学中心刘宇课题组在电力系统保护及输配电领域国际权威期刊IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY发表题为“Improved Dynamic State Estimation Based Protection on Transmission Lines in MMC-HVDC Grids”的研究论文,提出了一项针对柔性直流电网输电线路的新型继电保护方法。

  据悉,柔性直流电网可实现大规模可再生能源的高效、灵活消纳,是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要技术手段之一。柔性直流电网具有惯性小、阻尼低等特性,故障期间电流会迅速增大。因此,要求继电保护装置依据线路端点电压电流实时测量值,在故障发生后数毫秒内切除故障线路,以保障柔性直流电网的安全稳定运行。此外,继电保护装置还应仅在本线路故障时灵敏可靠动作,而在其他线路故障时可靠不动作,以最小化电网停电范围。以上要求给柔性直流电网线路继电保护带来了很大的挑战。

  为了进一步提升柔性直流电网线路继电保护的动作速度与可靠性,刘宇课题组提出了一种改进的基于动态状态估计的继电保护方案。传统的电力系统动态状态估计往往针对机电暂态过程,其假设控制变量为常数、电气量处于正弦稳态等;本研究将动态状态估计拓展至电磁暂态过程,针对更小的时间尺度,更加精细地描述柔性直流电网线路的故障暂态特性。

  与现有方法相比,新方法构建了输电线路精确动态模型,并提取“线模”动态模型以降低线路频变参数特性的影响;提出了一种考虑控制变量动态特性的改进龙格库塔离散化方法,能够显著减小动态模型的离散化误差。此外,新方法还系统性地考虑估计误差的统计规律,并离线计算误差协方差矩阵,保证算法的实时性。

论文新方法与现有方法对比


  实验结果表明,与现有的基于动态状态估计的保护方法相比,新方法能够更快速地识别并且隔离区内故障,同时对于严重的区外故障能够可靠不误动。与现有基于贝瑞龙模型的差动保护相比,新方法有更强的抗噪声能力。同时,新方法兼容现有装置10千赫兹的较低采样频率,并满足继电保护的实时性要求。

  信息学院2020级博士研究生王冰林为论文第一作者,刘宇教授为通讯作者,上海科技大学为第一完成单位。另据上海科技大学信息学院相关信息,刘宇教授的主要研究方向包括电力系统继电保护、故障定位、状态/参数估计,以及电力电子系统状态监测与健康管理,以期为大规模低碳清洁能源接入的电网提供安全、可靠运行的解决方案。(文字来源:上海科技大学)

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