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| 1 | 架空线双极MMC-HVDC系统直流短路故障分析和保护显示文摘模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的提出,推动了高压直流输电(high voltage direct current transmission,HVDC)技术的发展。随着柔性直流输电技术逐渐扩展到架空线输电场合,直流故障清除和故障保护问题变得尤为重要。该文针对架空线双极MMC-HVDC系统,研究其直流短路故障特性,分别建立经小电阻和经大电阻短路时的等效电路模型,推导故障电流的解析计算公式。利用PSCAD/EMTDC软件,搭建双极系统的仿真模型,仿真结果验证了解析计算公式的正确性。最后,提出一种应对直流短路故障的桥臂旁路保护方法,仿真结果表明,该保护方法不仅能够减小故障后流过子模块和直流侧的电流,还能缩短故障恢复时间,对子模块器件和交流系统起到了良好的故障保护作用。 | 郭晓茜 崔翔 齐磊 | 2017 | 中国电机工程学报2017，37，8： | 62 |
| 2 | MMC直流输电网线路短路故障电流的近似计算方法显示文摘柔性直流电网可灵活消纳大规模可再生能源,但直流线路故障后严重的过电流问题是制约其发展的重要因素之一。短路故障电流的分析和计算对于系统参数的设计和选取具有重要意义,但是由于换流站是高度复杂的非线性系统,无法得到故障电流的精确解析表达式,因此短路故障电流往往通过仿真得到。对于故障电流近似表达式的研究也往往只能针对双端直流系统进行,对于直流电网下的线路短路故障电流则无能为力。该文根据模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)柔性直流电网系统参数的基本特点对其进行合理的简化,得到线路短路故障电流的近似解析解的求解方法,可以在故障后一段时间内较为准确的描述故障电流的整体趋势,可为直流线路保护定值和直流断路器相关参数的选取和整定提供一定的依据。 | 汤兰西 董新洲 | 2019 | 中国电机工程学报2019，39，2： | 51 |
| 3 | 基于MMC的环状直流配网在不同接地方式下的故障特性分析显示文摘基于MMC的环状直流配电网电能质量和供电可靠性高、易于分布式电源接入,但其故障类型多、故障特性复杂且与接地方式密切相关,因此完善的故障特性分析对于主电路参数设计、保护配置等具有重要意义。首先,建立了基于MMC的环状直流配网模型,对其关键设备的主回路和控制方法做了介绍。其次,在三种接地方式下,针对中压直流系统单极接地故障和换流器交流侧单相接地故障,研究了故障回路及故障特性,并对三种接地方式的优缺点进行了分析。最后,在PSCAD/EMTDC中进行了建模仿真分析,验证了理论分析的正确性。仿真结果表明接地方式对故障特性具有较大影响,相关分析也为直流配网故障检测提供了参考。 | 戴志辉 黄敏 苏怀波 | 2019 | 电力系统保护与控制2019，47，1： | 36 |
| 4 | 基于并联卷积神经网络的多端直流输电线路故障诊断显示文摘针对多端直流输电(MTDC)线路故障时存在故障电流上升速度快、峰值大、不易定位等特点,提出一种兼顾快速性与准确性的MTDC线路故障诊断方法。首先,分析MTDC线路故障信号波形的幅值特征和频率特征,研究基于信号波形幅值变化的故障幅值特征提取方法和基于小波包分析的故障频率特征提取方法,进而形成基于幅值-频率特征的MTDC线路故障诊断方法。其次,构建具有故障分类支路和故障定位支路的双支路结构卷积神经网络--并联卷积神经网络(PCNN),提出基于迁移学习的P-CNN训练方法。最后,仿真验证基于P-CNN的MTDC线路故障诊断方法满足故障诊断的快速性要求,且其并联结构相比于其他人工智能故障诊断方法更具有准确性和可拓展性。 | 王浩 杨东升 周博文 高筱婷 庞永恒 | 2020 | 电力系统自动化2020，44，12： | 39 |
| 5 | 基于MMC的直流输电系统双极短路故障保护策略研究显示文摘直流侧故障的区间识别和准确定位是多端柔性直流电网亟需解决的重要问题。利用双极短路故障的电流特征,提出了一种基于Pearson相关系数的故障区间识别方法。根据故障后电流的最大值及其对应的电压值,提出了一种基于双端非同步电气量数据的故障定位方法。设计了包括故障启动、故障区间识别、故障定位、故障隔离在内的线路保护方案。该方案通过利用本地的电气量来实现线路保护,具有较强的耐受过渡电阻和抗扰动的能力。在PSCAD平台上搭建了一个四端柔性直流输电系统,经大量的仿真验证了所提出的故障区间识别和故障定位方案的适用性和准确性。 | 王思华 赵磊 王军军 陈龙 | 2021 | 电力系统保护与控制2021，49，11： | 38 |
| 6 | MMC-MTDC系统单极接地故障电流计算方法显示文摘直流线路单极接地故障是基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的多端直流(multiterminal high voltage direct current,MTDC)输电系统最常见的故障类型,分析其故障电流暂态特性对于故障类型的判断、保护配置的设计、系统参数的优化具有较大的工程意义。提出了一种适用于MMC-MTDC输电系统处于单极接地故障下,故障电流的计算方法。首先完整分析了多端直流系统单极接地故障演化机理;然后对单个换流站进行简化等效,进而将多端直流系统简化为RLC等效电路;根据基尔霍夫定律推导出故障前系统的状态方程;故障发生后,通过修改故障前状态方程中的状态变量及系数矩阵,用微分方程数值解的方法求解状态方程,进而求得故障电流。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上,搭建了三端MMC直流输电模型,仿真结果验证了故障电流计算方法具有较高的精确度。 | 李俊松 张英敏 曾琦 陈可 田洪江 | 2019 | 电网技术2019，43，2： | 29 |
| 7 | 柔性直流电网中直流故障特性分析及线路故障重启策略显示文摘直流侧故障是基于模块化多电平换流器(MMC)的高压直流输电(HVDC)的关键问题,特别是柔性直流输电推广应用到架空线场合。本文针对柔性直流电网系统,研究其直流极间短路故障特性,建立半桥型MMC故障等效电路并推导对应的过电流解析方程。接着探究混合式直流断路器开断故障电流的工作方式,基于混合式直流断路器提出一种线路故障重启策略。最后在PSCAD/EMTDC平台上,搭建直流电网系统仿真模型,证明所提出方案的有效性和可行性。结果表明,在混合式断路器重合闸之后0.1s内,各换流站的功率恢复并维持稳定运行,能够使直流电网稳健快速地穿越线路极间短路故障。 | 苏见燊 郭敬东 金涛 | 2019 | 电工技术学报2019，34，A01： | 29 |
| 8 | 含桥臂阻尼的MMC-HVDC直流双极短路故障机理分析显示文摘直流双极短路故障是柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统最严重的故障之一。具有桥臂阻尼的半桥型模块化多电平换流器在故障后能加快故障电流的衰减速度,实现系统快速重启动。基于含桥臂阻尼的HBMMC(half bridge sub-module modular multilevel converter)-HVDC系统建立了一套完整的直流双极短路故障机理分析的解析模型,分别对换流器闭锁前,换流器闭锁后和交流断路器断开后3个阶段的故障机理进行了详细分析,并给出了每个阶段对应的桥臂电流解析表达式。通过此解析模型,可快速准确地计算直流双极短路故障发生后的故障电流及故障衰减时间,为其工程应用提供理论依据。最后,基于Matlab/Simulink仿真软件搭建了含桥臂阻尼的HBMMC-HVDC系统仿真模型,通过仿真验证了该解析模型的可行性与准确性。 | 马焕 姚为正 吴金龙 行登江 杨美娟 孙树敏 李广磊 | 2017 | 电网技术2017，41，7： | 27 |
| 9 | MMC-HVDC电网输电线路双极短路故障电流的实用计算显示文摘基于模块化多电平换流器的高压直流电网作为支撑高比例可再生能源接纳的有效手段,已经成为电网发展的重要方向。双极短路故障是输电线路发生的最严重故障,目前一般通过在s域内列写直流系统状态方程,然后再基于拉氏反变换求解故障电流,亟待提出短路电流的工程实用计算方法。为此,以张北柔性直流电网为研究对象,首先分析了输电线路双极短路的故障特性及耦合机理。在此基础上,将故障线路靠近阀侧的两端分别看作二端口,分析了故障电流与二端口两侧电压的关系。其次,基于正、负极线路二端口电压变化不大的思想,将环形直流电网简化为两端网络或开式网络,得到故障线路电流的实用计算方法,不再需要求解高阶的拉氏反变换而直接得到故障电流。最后,通过与电磁暂态仿真结果的对比,验证了实用计算方法的可行性与高效性。 | 郝亮亮 李伟杰 王卓雅 顾亚旗 王光 | 2020 | 电力系统自动化2020，44，5： | 27 |
| 10 | 模块化多电平变流器直流短路故障电流计算显示文摘模块化多电平换流器直流侧发生短路故障后,等效放电电容计算对短路电流的计算十分重要,受控制系统的影响,等效放电电容难以确定。在一定的假设条件下,通过均值等效的方式得到等效放电电容的解析计算式,并且推导模块等效放电电容取得最大值2C/N和最小值C/N的条件。在此基础上,得到影响等效放电电容的因素:调制比和短路时刻;进一步分析调制比和短路时刻对等效放电电容的影响规律。最后,基于Matlab/Simulink搭建仿真模型,对本文得出的计算公式及结论进行仿真验证。 | 段国朝 王跃 尹太元 尹诗媛 李广磊 孙树敏 | 2018 | 电网技术2018，42，7： | 26 |
| 11 | 基于Marti模型的柔性直流输电系统纵联行波差动保护显示文摘柔性直流输电系统越来越多地应用于新能源并网,远距离、大容量电力传输及交流系统异步互联等方面。直流故障的快速、可靠识别是柔性直流输电系统发展亟待解决的问题。该文从线路模型出发,以行波理论和Marti模型为基础,定量分析了故障后模块化多电平换流器(modularmultilevel converter,MMC)闭锁前的故障特征。结合行波保护速动性和纵联差动保护可靠性的特点,提出纵联行波差动保护新原理。该原理满足柔性直流输电系统保护的快速性要求,耐受过渡电阻能力强、抗干扰能力强、易于整定和实现。通过PSCAD/EMTDC大量仿真,验证了该保护原理的适用性。 | 薛士敏 孙亚冰 刘白冰 陆俊弛 | 2019 | 中国电机工程学报2019，39，21： | 26 |
| 12 | ±500 kV张北柔性直流电网单极接地故障健全极母线过电压产生机理显示文摘为实现我国间歇式清洁能源大规模、远距离消纳,服务低碳奥运,国家电网公司拟在张北建设±500 kV可再生能源柔性直流电网示范工程,是世界上首个具有网络特性的直流电网工程,且与以往工程不同的突出特点是采用架空线构成金属回线网络。建立了基于实际拓扑结构的过电压仿真模型,仿真了直流电网不同位置发生单极接地故障时各换流站的母线过电压水平,发现存在健全极过电压比故障极过电压更大的特殊现象。根据实际物理意义对健全极过电压进行分解,并分析影响程度,得出产生健全极过电压的根本原因是中性点电位抬升的结论;基于金属回线网络的电路结构,研究了接地极电阻、金属回线限流电抗器参数对中性点电位抬升的影响程度,为其他工程的绝缘配合提供理论指导。 | 赵翠宇 齐磊 陈宁 崔翔 马江江 | 2019 | 电网技术2019，43，2： | 23 |
| 13 | 基于MMC的配电网电力电子变压器故障特性分析显示文摘介绍了配电网电力电子变压器输入级、隔离级和输出级通常采用的拓扑结构;选取了半桥子模块型模块化多电平换流器、双有源桥和三相逆变器作为研究对象,基于PSCAD仿真平台,搭建了10k V配电网电力电子变压器仿真模型;对电力电子变压器中可能出现的故障类型,包括交流输入侧故障、中压直流侧故障、低压直流侧故障以及功率开关元件故障等进行了理论分析与仿真验证;对各类故障下电力电子变压器的过电压、过电流水平进行了分类统计,指出了对配电网电力电子变压器影响较大的故障类型。 | 周廷冬 徐永海 | 2017 | 电工电能新技术2017，36，5： | 22 |
| 14 | 基于MMC的配电网电力电子变压器接地设计及故障特性分析显示文摘对基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的配电网电力电子变压器在发生交流输入侧单相接地故障、中压直流侧单极接地故障、低压直流侧单极接地故障以及交流输出侧单相接地故障下的故障特性进行了分析。参考MMC-UPFC、MMC-HVDC以及低压交流配电网现有的接地方案,提出适用于配电网电力电子变压器的接地方式:交流输入侧接地变压器接地、交流输入侧大电抗接地、中压直流侧大电阻接地、低压直流侧电容中点接地以及交流输出侧接地变压器接地。对上述接地故障在不同接地方式下的故障特性进行了对比分析,并通过PSCAD仿真平台对所分析接地方式及故障特性进行了仿真验证。最后,基于故障特性分析结果并考虑目前的制造技术,提出了输入侧、输出侧分别采用接地变压器接地作为目前配电网电力电子变压器接地方式的建议。 | 周廷冬 徐永海 吕晓慧 | 2017 | 电网技术2017，41，12： | 22 |
| 15 | MMC-HVDC故障暂态特性及自适应重合闸技术显示文摘为提高架空线柔性直流电网运行可靠性,实现有选择性的自动重合闸,必须对直流侧故障特性及自适应重合闸方法进行研究分析。首先,建立直流侧双极短路和单极接地故障后的等效电路,对故障后的电压电流进行定量分析。参考实际工程参数在PSCAD软件中搭建了直流输电模型,验证故障特性的理论分析结果。其次,根据静电感应原理和直流电网运行特性,提出一套适用于基于架空线和直流断路器的直流电网的自适应重合闸方案。在瞬时性单极接地故障后,非故障极可正常运行,并会在故障极上感应出一定的静电感应电压,其大小在故障后也能够从理论上进行分析计算;而永久性故障后故障极上无法形成感应电压,据此可判别瞬时性故障或永久性故障。最后,通过大量仿真验证了所提出的方案能够有效区分瞬时性和永久性故障。 | 薛士敏 廉杰 齐金龙 范勃旸 | 2018 | 电网技术2018，42，12： | 21 |
| 16 | 具有直流故障阻断能力的MMC不对称型全桥子模块拓扑显示文摘对于采用半桥子模块的模块化多电平换流器高压直流输电(MMC-HVDC)系统,直流故障穿越是有待解决的关键问题。为此,提出了一种具有直流故障阻断能力的基于模块化多电平换流器(MMC)的不对称型全桥子模块拓扑(AS-FBSM),该拓扑依靠二极管续流路径使半数子模块电容反向来抑制直流故障电流,同时利用二极管单向导电性防止故障点电弧重燃。分析了直流双极短路故障下,AS-FBSM的直流故障穿越的动态过程。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了直流故障电流公式推导的正确性,而且AS-FBSM能够在毫秒级清除直流故障电流。最后,与其他具有直流故障阻断能力的子模块拓扑相比,AS-FBSM的直流故障阻断能力与混合型子模块(Hybrid SM)、二极管箝位式双子模块(DCDSM)等一样,且相对全桥型子模块(FBSM)和增强自阻型子模块(SBSM)是折半的;除了FBSM与SBSM之外,包括AS-FBSM在内的其余拓扑的器件用量大体相当;正常工作时,从回路中投入的功率器件数量上看,AS-FBSM和增强型混合子模块(EHSM)最接近半桥子模块。 | 李国庆 宋祯子 王国友 | 2019 | 高电压技术2019，45，1： | 21 |
| 17 | 双极柔性直流电网短路电流暂态特性分析显示文摘架空线柔性直流电网是实现大规模可再生能源广域协调互补和可靠送出的有效解决方案,是未来高压大容量柔性直流输电的重要应用方向。直流线路短路电流是柔性直流电网中换流阀、直流断路器及电抗器等关键主设备参数选取的重要依据之一。通过建立双极柔性直流电网单个换流站在直流线路不同短路故障类型下的等效电路数学模型,构建了故障时刻双极柔性直流电网等效电路网络模型,提出了一种适用于双极柔性直流电网的单极接地、单极接中性线及双极短路的暂态短路电流定量分析方法,实现了双极柔性直流电网直流线路任意故障类型、任意故障位置的暂态短路电流定量分析计算。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真,验证了该分析方法的有效性和精确性。 | 裴翔羽 汤广福 张盛梅 谢素娟 吴亚楠 杨杰 | 2018 | 全球能源互联网2018，1，4： | 20 |
| 18 | 直流侧故障对模块化多电平换流器的影响研究显示文摘对于直流侧双极性短路故障,首先分析了故障通路对电容闭锁充电以及故障对交流侧功率的影响,然后对如何减少故障对交流侧无功的影响提出了建议。对于直流侧单极接地故障,通过仿真换流站不同接地电阻下,故障对系统稳定性的影响,对接地电阻的选择提供了建议。对于直流侧断线故障,分析了故障发生后控制器的作用,并给出了不同控制方式下,故障对系统稳定性的影响。此外,就双极短路和断线故障后闭锁时刻对系统的影响进行了分析。最后,在PSCAD/EMTDC中建立HBSM-MMC模型验证了分析的正确性。 | 刘思源 徐东旭 梅念 付颖 刘崇茹 | 2017 | 电力系统保护与控制2017，45，10： | 19 |
| 19 | 具备直流故障清除能力的电流转移型模块化多电平换流器显示文摘针对典型的半桥型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)无法阻断直流故障电流的问题,提出具备直流故障清除能力的电流转移型MMC(current-transferring MMC,CT-MMC)拓扑。CT-MMC是在半桥型MMC拓扑基础上,增加断流支路、能量吸收支路和桥臂转移支路3部分支路。在系统发生直流短路故障时,通过断流支路迅速断开换流器与故障线路的连接,再通过桥臂转移支路和能量吸收支路吸收故障电流,从而快速清除直流故障。该文建立CT-MMC拓扑,详细分析其故障清除过程,给出主要参数的选取方法,并对该拓扑的经济性进行分析,相对于半桥型MMC,CT-MMC仅增加少量开关器件和电阻及一个超快速机械开关,且通态损耗非常低。基于RT-LAB OP5600仿真平台搭建双端51电平MMC-HVDC系统模型,仿真结果表明,所提拓扑能够在故障发生几百μs内迅速隔离子模块,保护电力电子器件不受损坏,且整个故障清除过程在几十ms内快速完成,具有较好的经济性和实用性。 | 王振浩 刘婕 肖壮 李国庆 | 2018 | 中国电机工程学报2018，38，19： | 19 |
| 20 | 模块化多电平变流器高压直流输电系统直流故障改进控制策略显示文摘针对模块化多电平变流器高压直流(MMC-HVDC)输电系统直流故障,首先建立全桥型MMC-HVDC系统的详细数学模型,并对故障期间系统过电压或过电流的产生机理及其发展过程展开深入分析,分析结果表明:在直流双极短路和单极接地故障期间,MMC-HVDC系统正、负极直流母线电压与MMC上、下桥臂电压的直流分量不匹配,导致桥臂电容迅速放电,进而引起系统严重过电流。因而提出在直流故障期间将MMC上、下桥臂实行分离控制,并使上、下桥臂电压的直流分量跟随正、负极直流母线电压而变化,从而实现MMC-HVDC系统直流故障下的安全、稳定运行,所提控制策略实现了MMC-HVDC系统三种直流故障穿越控制的有效简化和统一。另外,为提升直流单极接地和断线故障条件下MMC-HVDC系统的经济运行能力,进一步提出了一种新型功率指令优化策略。最后基于PSCAD/EMTDC仿真证明了所提MMC-HVDC系统直流故障控制策略以及功率指令优化策略的正确性与可行性。 | 姚骏 谭义 裴金鑫 熊小伏 欧阳金鑫 | 2018 | 电工技术学报2018，33，14： | 17 |
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