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高电压技术
中国电力科学研究院　中国电机工程学会
高电压技术

中国电力科学研究院　中国电机工程学会

杨迎建

月刊

1003-6520

hve@sgepri.sgcc.com.cn

027-59835528

430074

湖北省武汉市珞瑜路143号武汉高压研究所

高电压技术/Journal High Voltage EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为国内外唯一集中、全面地反映当前高电压技术领域科技信息的专业技术刊物，国内外公开发行，是国务院学位办审定的中文重要期刊、中文核心期刊，EI page one和《科技文献通报》收录期刊。本刊根据电力生产、建设、科研、教学需要提供导向性、实用性信息及技术措施，推广实用技术的成果，为我国科技发展、领导决策、促进生产发挥接口、载体和桥梁作用。本刊报道内容包括高压设备、输电线路、系统暂态、测试工程、电磁、城网供电、电力电子等及生态环保生物医疗等边缘、交叉学科。既有基础理论研究也有工程实践应用。本刊读者对象为电力系统生产、建设、运行、管理部门及相关产业科研、设计、制造单位的领导、科技人员、大专院校师生及其他相关工程技术人员。
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    基于固有模态特征向量的混合多端直流输电线路单端量保护方案

    戴志辉奚潇睿李铁成牛宝仪...
    4627-4639,中插10-中插12页
    查看更多>>摘要：混合多端直流输电系统送、受端边界不对称,T 区边界不明显,现有直流线路保护难以直接适用,且存在耐过渡电阻能力不足、未考虑T区故障的识别等问题.为此,提出一种基于固有模态特征向量的混合多端直流输电线路单端量保护方案.首先分析线路边界及T区的频率特性,并结合变分模态分解算法对故障信号进行自适应分解,据此筛选出有利于放大区内外故障特征差异的固有模态.接着利用筛选后的模态幅值构造保护特征矩阵以充分利用故障信息,并进一步通过从矩阵到向量的降维方法减少计算量.针对筛选过程引起的特征向量维数不统一问题,建立基于模态中心频率的向量元素合并准则以重构向量使其具有统一维数.最后利用区内外故障对应的特征向量幅值具有明显差异的特点,提出了以向量距离为度量的单端量保护判据.通过仿真表明,所提保护在不同故障条件下均能准确识别,可靠性高,且具有较强的耐过渡电阻能力(500 Ω)和抗噪声能力(20 dB).

    混合多端线路保护频率特性变分模态分解特征向量

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    基于系统参数优化的对称双极海上风电送端联接变阀侧单相接地故障应力调控方法

    杨鸣刘威司马文霞徐狄...
    4640-4654页
    查看更多>>摘要：为应对海上风电系统送端联接变阀侧单相接地故障引起的换流阀内过电压、过电流及风电场并网点电压跌落共存的问题,提出了一种基于系统参数优化的对称双极海上风电系统故障应力调控方法.首先,构建换流阀的数学模型与风电机组控制模型,通过电路分析揭示故障后换流阀过电压和过电流特性、风电场并网点电压跌落特性及其影响规律;其次,根据系统关键参数对故障后电压和电流的影响机制,提出一种基于系统参数优化的故障应力调控方案,即通过系统关键参数优化配置,实现过电压、过电流以及并网点电压跌落的综合调控,显著延长系统故障后换流阀的耐受时间和风电场不脱网运行时间;最后,通过对称双极海上风电经柔性直流系统仿真分析,验证了本文所提出方法对系统故障应力调控的有效性,为海上风电优化设计提供支撑.

    优化对称双极海上风电阀侧单相接地故障过电压过电流并网点电压

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    利用电压变化特征的识别电力系统振荡的方法

    王兴国程琪于溯
    4655-4661页
    查看更多>>摘要：电力系统发生振荡时交流线路距离保护的测量阻抗会进入动作区,导致距离保护误动作.目前我国线路距离保护I段和II段采取了振荡闭锁措施,以防止保护误动作,但是需要人工计算静稳电流定值,整定难度大;此外,线路处于重负荷状态时,会误闭锁距离保护,闭锁期间,线路故障无法切除.该文分析了系统振荡期间保护安装处电压余弦分量(Ucosφ)特征,系统振荡期间,Ucosφ变化范围是[-1 p.u.,1 p.u.];正常运行时,|Ucosφ|变化范围是[0.707 p.u.,1 p.u.];线路发生故障后,Ucosφ固定且数值较小,根据上述特征差异,提出了利用Ucosφ识别系统振荡与线路故障的方法.该方法利用Ucosφ替代静态稳定电流,无需人工整定,自适应识别系统振荡及线路故障,在系统振荡且会导致距离保护误动时,闭锁距离保护;线路故障时,可靠不闭锁距离保护,利用实时数字仿真系统进行了仿真验证.

    系统振荡交流线路距离保护静稳电流保护误动电压余弦分量振荡闭锁线路故障

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    功率阶跃型LCC-HVDC频率支撑控制策略

    伍双喜郭新元杨文佳陈秋逸...
    4662-4670页
    查看更多>>摘要：随着大量常规机组被直流馈入和新能源发电替代,系统惯量水平下降,调频资源减少,频率稳定性问题日益突出.基于电网换相型换流器的直流输电(line-commutated converter based high-voltage direct-current,LCC-HVDC)应用广泛,利用其功率快速调节能力为系统提供支撑是改善频率稳定性问题的有效手段.该文基于功率阶跃型频率控制的基本框架,考虑 LCC 的出力限制,以出现功率缺额后频率最低点最高为目标建立了LCC-HVDC系统的出力时序优化模型.基于序列二次规划法对优化问题进行求解,确定最佳的LCC附加功率与支撑时间.基于MATLAB/Simulink的仿真验证了所提频率支撑控制策略的有效性.

    电网换相型换流器高压直流输电频率支撑控制出力时序优化序列二次规划法功率阶跃

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    基于多种群遗传算法的多电平逆变器输出电压THD最小化调制策略

    叶满园凌袁学肖兆军罗振远...
    4671-4679页
    查看更多>>摘要：多电平逆变器具有低谐波含量,电磁干扰小,高压大容量,输出波形质量好等特点,被广泛用于中高压大功率系统当中.特定谐波消除技术 SHEPWM 是在多电平逆变器中的一种常用开关策略,相比于高频调制,SHEPWM技术能够消除某特定次谐波,而且具有更低的开关频率和开关损耗等优点.针对传统SHEPWM技术中THD不能达到最优的问题,推导出了输出电压谐波总含量的解析表达式,并采用多种群遗传算法对解析表达式进行求解,在得到最优开关角度的同时求出全调制度下输出电压的最小THD值.文中以三单元 7 电平级联H桥为例,给出了THD解析式模型及其开关角度轨迹图,和传统多波段SHE进行了对比,发现谐波总含量THD得到很大程度上的降低,同时也解决了其存在电流倒灌的问题.仿真分析和实验结果验证了方法的可行性和优势.

    多电平逆变器遗传算法总谐波失真(THD)THD最小化电流倒灌低频调制

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    共建共享模式下兼顾多场景需求的储能规划及成本分摊

    陆秋瑜胡骞文杨银国谢平平...
    4680-4690,中插13页
    查看更多>>摘要：储能是支撑构建新型电力系统的关键装备,针对单一主体在特定应用场景下投资储能存在成本疏导难、投资回报低的问题.通过"众筹共建、集群共享"的商业模式可以提升储能利用率和收益,在多主体间实现储能资源的成本分摊、利益共享.因此,基于共建共享商业模式,提出考虑多投资主体下兼顾多场景需求的储能规划框架,并建立为数据驱动的分布鲁棒优化模型,通过综合范数约束刻画新能源出力的不确定性;同时在优化模型中构建了动态频率安全约束以保障系统频率安全,并通过线性化方法将复杂非凸的频率最低点约束转换为线性约束.其次,采用CCG算法对规划模型进行求解.最后,基于Shapley值法的成本分摊机制对共建共享模式下储能投资成本进行合理分摊.通过 IEEE39 节点系统验证了模型有效性,结果表明所提方法可以兼顾多主体多场景对储能的需求,同时降低各主体的投资成本.

    储能优化规划共建共享商业模式成本分摊分布鲁棒优化多场景需求

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    逆变器启动工况下光伏直流串联电弧故障识别方法

    赵双乐刘志峰侯晓鑫于佳丽...
    4691-4702页
    查看更多>>摘要：光伏系统逆变器启动时,最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)等内部控制算法会引起电流瞬态变化,从而干扰直流串联电弧故障诊断装置对故障特征的正确识别,造成误动作.为此,针对逆变器启动情况下电弧故障检测装置易出现误动作的问题,提出一种基于无量纲特征量和灰色关联度的故障检测方法.首先分析了电弧故障RLC等效振荡模型,得出电弧电流信号在频域具有较宽的频带;然后分别对逆变器工况与电弧故障实测电流的频域特性进行了对比,发现正常工况与故障在1～20 kHz和40～60 kHz范围内的频谱在波峰陡峭度、所处位置等方面存在差别,使用峭度、偏度、峰值因子、冲击因子、裕度因子、波形因子等提取频谱特征,计算灰色关联度并进行故障识别;最后,分别使用模拟平台和实际光伏系统进行了试验验证.结果表明,所提方法可有效避免逆变器启动造成的干扰,提高故障识别的准确度.

    直流串联电弧光伏系统逆变器启动灰色关联度无量纲特征量RLC振荡模型峭度偏度

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    基于虚拟功率比的柔性直流输电系统短路故障检测方法

    李文博汤晓君张泽宇王浩...
    4703-4712,中插14-中插18页
    查看更多>>摘要：柔性直流输电具有潮流灵活、输送能力强的优点,快速、灵敏的故障检测技术对直流系统的安全稳定运行极其重要.由于过渡电阻和限流电抗器的存在以及测量噪声的影响,使得故障后的暂态特征微弱,进而使得多数故障检测方法的应用受限.为此,提出了一种基于虚拟功率比的柔性直流输电系统短路故障识别方案.首先,分析了多端直流输电系统的故障特性,利用虚拟接地点简化故障后的等效电路,明确了发生区内外故障的特征差异.在此基础上,提出虚拟功率比以增强故障发生后的特征差异,分析了不同工况下的虚拟功率比的特点,提出基于双端非同步虚拟功率比的故障保护策略.最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了四端直流输电系统模型,对各种工况下的故障检测性能进行仿真验证.结果表明:所提保护策略能够实现对直流故障的准确识别,只需 20 kHz的采样频率,即可在1 ms内完成故障检测,且对过渡电阻、噪声具有较强的耐受能力,相比于其他故障保护方法具有显著优势.

    多端直流输电虚拟接地点故障识别虚拟功率比短路故障检测

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    基于两阶段鲁棒优化的轨道交通自洽能源系统新能源-储能规划配置

    刘宇翔陈艳波田昊欣李嘉祺...
    4713-4723,中插19页
    查看更多>>摘要："双碳"战略和"交通强国"战略使得轨道交通系统向着高效能、高弹性和绿色化的方向发展.轨道交通系统自身具有丰富的资源,通过在其路域铺设新能源,并根据需要配置储能,构建轨道交通自洽能源系统,可实现系统的资产能源化,助力系统向绿色化方向演进.但随机性轨道交通负荷与随机性新能源出力相交织,使得轨道交通自洽能源系统的规划配置面临难题.为此,该文构建了轨道交通路域风力、光伏以及牵引负荷的不确定集合,从而考虑了供需双向不确定性;在此基础上,以年均成本最小为目标函数,并针对牵引变压器等自洽能源系统的组分进行分析,形成系统内各组分应满足的约束条件,从而构建了适应轨道交通运行需求的新能源-储能规划配置两阶段鲁棒优化模型;针对该模型的特点,采用改进列和约束生成(improved column and constraint generation,IC&CG)算法予以求解.算例分析结果表明,所提出的模型可以使得系统的自洽率满足设定要求,并降低了系统的碳排放成本,对推进轨道交通绿色化具有积极的推动作用.

    轨道交通系统自洽能源系统两阶段鲁棒优化IC&CG算法自洽率碳排放成本

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    磷酸铁锂储能电池过充热失控的多参量特性分析及热失控抑制技术研究

    唐佳于子轩李雨珮谢小军...
    4724-4733页
    查看更多>>摘要：方形铝壳磷酸铁锂电池在过充等条件下容易造成电池内短路,严重威胁储能电站的安全运行.该文搭建了电池过充热失控多参量特性原位测试平台,将电池放置在模组壳内部试验以模拟实际电池的静态封闭环境,采用设计的气体原位监测系统监测CO、CO2、H2 3种气体的体积分数,使用高温电阻应变片测量电池过充膨胀形变.研究了不同充电倍率、不同容量电池的过充热失控现象与电压、温度、产气、形变特征;针对电池热失控抑制问题,设计了基于热敏绝缘材料的自触发电池热失控抑制装置.结果表明:方形铝壳磷酸铁锂电池通常在防爆阀开启前数秒可以检测到少量 CO 和 H2;电池中间首先出现膨胀形变,检测到形变至少比检测到气体早 243 s,至少比电池短路提前248 s,表面形变可作为电池过充热失控预警的有效指标;设计的自触发电池热失控抑制装置可以将电池过充热失控最高温度从358.80℃降低到259.06℃,装置同时兼具体积小、成本低、无需供电且反应后不影响其他电池等优势,可有效实现储能电站的分布式热失控抑制.研究成果对磷酸铁锂储能电站安全预警具有重要意义.

    磷酸铁锂电池过充热失控形变热失控抑制

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