鼓励本科生进实验室、参与前沿科学研究是上科大本科生培养的一大特色。这一创新培养模式正持续取得积极成效。近日，上海科技大学信息学院智慧电气科学中心刘宇教授课题组本科生的三篇论文被电气与电子工程师协会（IEEE）电力与能源协会学术年会（Power and Energy Society General Meeting, PESGM）接收录用。研究围绕电力系统继电保护与故障定位原理开展，以保障大规模新能源接入的新型电力系统的安全稳定运行。PESGM由IEEE电力与能源学会主办，是电力系统领域级别最高、规模最大的国际学术会议。
基于动态状态估计的多端混合线路继电保护原理
近年来，为提高清洁能源的利用率，输电线路的结构变得更加复杂。例如，针对海上风电接入陆地电网的场景，地上架空线路与地下电缆常构成多端混合线路，此时传统的线路保护方案适用性存在一定挑战。为此，信息学院刘宇课题组提出一种基于动态状态估计的输电线路继电保护方案。该方案基于输电线路的多端时域量测构建保护判据。同时，针对多端混合输电线路精确建模的挑战，其充分考虑了输电线路的分布参数特性，精确补偿对地容性电流，有效缩短了保护动作时间，提升了保护的灵敏度与可靠性。相关研究成果以“Protection of Multi-Terminal Hybrid Transmission Lines Based on Dynamic States Estimation”为题发表。信息学院2019级本科生邱锦灏为第一作者，刘宇教授为通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。
图1. 区内外故障的卡方值差异 (a)区内高阻故障 (b)严重区外故障
电缆-架空线混合输电线路的单端精确故障定位原理
架空线与海底电缆的混合传输线路是连接海上风电与陆地电网的重要传输通道。采用线路单端电气量实现故障定位是工程现场常用的解决方案。然而，由于混合输电线路阻抗存在分段特性、对地电容较大，给单端定位方案带来了一定困难。为此，研究人员通过构建完全分布参数的混合输电线路相量域模型，并利用零序故障分量网络，实现精确单端故障区段识别与故障定位。针对单相高阻故障下故障定位存在多解的挑战，通过结合负序网络与零序网络信息，确定故障位置，得到了较好的效果。相关研究成果以 “Accurate Single-Ended Fault Location for Cable-OHL Hybrid Transmission Lines”为题发表。信息学院2021级本科生管仲焘为第一作者，刘宇教授为通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。
图2. 高故障电阻下的多解问题与负序、零序关系
基于电压幅值测量与稀疏估计的电力网络故障定位原理
在大规模电力网络中，准确辨识故障区段、确定故障位置，对于保障电力网络的供电可靠性有着重要作用。现有方法利用在部分网络节点安装同步相量测量装置，以实现故障定位。然而，同步相量测量装置要求卫星时钟同步，在现有电力网络中安装数量有限。为此，研究人员提出了一种基于本地电压幅值量测的电力网络故障定位方法。在考虑传输线分布参数的前提下，将量测相位作为额外未知数引入故障定位问题，充分利用故障的等效注入电流稀疏性特征，构建故障定位新原理。该方案在兼容电压幅值量测的同时，仍能保持定位结果的准确性。相关研究成果以“Power Network Fault Location Based on Voltage Magnitude Measurements and Sparse Estimation”为题发表。信息学院2020级本科生朱宇轩为第一作者，刘宇教授为通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。
图3. A相接地故障，30-38线路225公里处，计算所得等效注入电流的实部、虚部具有明显的稀疏性
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