近日，信息科学与技术学院智慧电气科学中心（CiPES）刘宇课题组提出了一项针对柔性直流电网输电线路的快速灵敏差动保护新方法，研究成果以“A Fast and Sensitive Current Differential Protection for MMC-HVDC Lines”为题发表在电气电子领域国际期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics。
柔性直流输电系统具有损耗低、控制灵活等特点，是实现大规模新能源消纳的重要技术手段。柔性直流电网线路故障后，继电保护应在故障发生后数毫秒内可靠识别区内故障，并在区外故障等系统暂态时不误动。然而，柔性直流电网故障期间的电气量暂态复杂剧烈，使得精确刻画线路的分布参数、频变参数物理规律存在挑战。
为此，研究团队提出了考虑线路频变参数模型的快速灵敏电流差动保护。他们首先建立了时域卷积形式的线路频变参数模型；通过改进的曲线拟合方法，在精确刻画线路频变、分布参数特性的基础上，保障了时域卷积的收敛特性。同时快速卷积算法将单个时刻的差动电流计算时间缩短至30微秒内，极大降低了时域卷积的计算复杂度，确保了保护方案的实时性。该继电保护方法通过电力系统实时仿真平台（RTDS）进行了硬件在环实验验证。结果表明其能在故障发生后3毫秒内可靠地识别区内故障；在区内高阻故障时展现出高灵敏度，同时也能在区外故障时不误动。
信息学院2021级硕士研究生聂源为第一作者，刘宇教授为通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。聂源于2017年以本科生的身份加入上海科技大学，2019年加入刘宇教授课题组开展本科生科研工作，并于2021年保送本校研究生，继续在刘宇课题组攻读硕士学位。在电力系统保护领域，他以第一作者身份在IEEE Transactions on Power Delivery, IEEE Transactions on Industrial Electronics等国际权威期刊发表多篇重要的科研工作。毕业后，他将赴美国佐治亚理工大学继续深造，攻读电气方向博士学位。
论文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10495727
图1. 所提出的适用于柔性直流电网线路差动保护的时域快速卷积算法
图2. 电力系统实时仿真平台（RTDS）硬件在环平台的构成模块
图3. RTDS硬件在环实验区内高阻故障时的动作结果（故障发生时刻15.174s，保护动作时刻15.175s）
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