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适配换流器极限耐受能力的多端柔直电网非边界依赖型主保护判据研究

批准号:
51907069
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
童宁
依托单位:
学科分类:
电力系统与综合能源
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:

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项目成果

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中文摘要
多端柔直电网具有强健拓扑结构和灵活输电方式,但相对脆弱的换流器极限耐受能力以及直流线路间的互联互通增加了选择性故障隔离的难度。在直流断路器走向工程化的背景下,利用继电保护实现故障的超高速选择性切除已是大势所趋。然而,目前所用保护原理需将限流电抗器置于线路两侧以构造保护边界,既增加投资与运维成本、降低系统动态响应性能,也无法彻底解决保护所面临的选择性与灵敏性、快速性与可靠性之间的矛盾。为此,本项目拟在厘清换流器极限耐受能力、揭示保护速动性指标要求的基础上,分别针对长线路和中短线路,研究提出适配其故障特性和保护动作速度要求、并彻底摆脱对被保护对象“边界特性”依赖的全新主保护原理。在此基础上,研究上述两种保护应用于不同长度线路时的动作性能及其可行配合方式,以期实现对不同柔直线路的普适性。项目预期成果可减少柔直电网投资、解决追求保护动作性能与维持柔直电网稳定运行之间的矛盾,提升柔直电网的安全水平。
英文摘要
The VSC-based Multi-terminal DC (VSC-MTDC) has a strong structure and a flexible power transmission capability, while the comparatively low critical endurance capability of its converter, and the interconnection of the DC transmission lines make it more difficult for the selective fault isolation. As the DC Circuit Breaker (DCCB) related technique is growingly mature currently, it has become the current situation to isolate the fault employing the ultra-high-speed protective relaying. However, the realization of the existing protections is mainly based on the setting of the fault-current-limiting reactor on the two sides of the DC lines (boundary component), which not only increases the investment and maintenance cost but also reduces the dynamic response of the system. Besides, the contradiction between the protection selectivity and the sensitivity, and that between the fast-trip capability and the reliability is still left unsolved. To solve this problem, this project will firstly make it clear how long the critical endurance time is for the converter. Based on the revealed operating speed index, a sort of innovative protection schemes independent on the boundary component will be established according to the fault characteristics and the operating speed requirement for the long-distance lines and the medium/short-distance lines, respectively. On this basis, the performance and the coordination strategy of the above protections and will be investigated under the different length of lines, to make the proposed protections more adaptive to different transmission lines in the VSC-MTDC. The achievements of this project will cut down the investment of the VSC-MTDC, solving the contradiction between the pursuit of protection performance and the requirement of stable operation, providing a safer operating condition for the VSC-MTDC.
多端柔直电网具有强健的拓扑结构和灵活的输电方式,但其相对脆弱的换流器极限耐受能力以及直流线路间的互联互通增加了选择性故障隔离的难度。在直流断路器技术已具工程化基础的现状下,本项目对多端柔直电网的超高速主保护新原理展开了研究,在迅速准确地跳开故障线路、确保网络不间断运行的基础上,更使得保护原理具备了不依赖边界元件独立运行的能力,完美调和了传统单元式保护速动性与可靠性的矛盾、传统就地化保护选择性与灵敏性之间的矛盾,并实现了保护性能的进一步提升。.具体而言,针对短距离的直流线路,本项目利用贝瑞隆模型消除了电容电流的影响;基于波形相似度算法提出了一种超高速纵联差动保护原理,使得纵联差动保护能够作为多端柔直电网的主保护参与运行;针对数百千米级的直流线路,结合突变量方向启动判据和基于数学形态学的线/零模时差识别算法,提出了一种基于异模同频时差的就地化保护新原理,拥有良好的速动性及接近线路全长的保护范围;针对数千千米级的直流线路,利用线模行波本身在不同频段下的时差特性,提出了一种基于同模异频时差法的就地化主保护新原理。项目还首次将相继速动的思想从交流系统移植到直流系统,大幅缩减了后两种保护的远端死区范围。目前,项目研究内容已顺利完成,形成了一套满足不停电故障隔离要求的多端柔直电网非边界依赖型主保护完整解决方案及相应的理论、算法和关键技术。.三年来,在本项目的资助下,项目负责人在本领域国际与国内权威期刊上发表论文12篇、EI检索的会议论文1篇、申请发明专利6项,培养已出站博士后1人、已毕业硕士研究生4人、在读硕士研究生3人,同时与国内外同行紧密交流探讨,取得了一定的学术影响力。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1016/j.ijepes.2022.108131
发表时间: 2022
期刊: International Journal of Electrical Power & Energy Systems
影响因子: --
作者: [Ning Tong, Zhenjie Tang, Chun Sing Lai, Xue Li, Alfredo Vaccaro, Loi Lei Lai]
通讯作者: Loi Lei Lai
Extra-sensitive impedance differential protection immune to CT saturation
超灵敏阻抗差动保护不受 CT 饱和影响
DOI: 10.1049/iet-gtd.2019.1935
发表时间: 2020
期刊: IET Generation Transmission & Distribution
影响因子: 2.5
作者: [Tong Ning, Lin Xiangning, Zhang Rui, Zhuo Yixin, Jin Neng, Li Zhengtian, Xiong Zhiwu]
通讯作者: Xiong Zhiwu
Semi AI-based protection element for MMC-MTDC using local-measurements
使用本地测量的 MMC-MTDC 半基于人工智能的保护元件
DOI: 10.1016/j.ijepes.2022.108310
发表时间: 2022
期刊: International Journal of Electrical Power & Energy Systems
影响因子: 5.2
作者: [Ning Tong, Zhenjie Tang, Yu Wang, Chun Sing Lai, Loi Lei Lai]
通讯作者: Loi Lei Lai
DOI: 10.13334/j.0258-8013.pcsee.190124
发表时间: 2020
期刊: 中国电机工程学报
影响因子: --
作者: [胡仙清, 童宁, 林湘宁, 汪致洵, 孙士茼, 陈乐, 魏霖, 李正天]
通讯作者: 李正天
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    交-直关键联络通道非全相运行安稳约束边界及柔性重合闸策略研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      15.0万元
    • 批准年份:
      2024
    • 负责人:
      童宁
    • 依托单位:
    并联型混合直流电网快速故障隔离及系统有序恢复策略研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      10.0万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      童宁
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金