关键词： 新工科   专业认证   电力系统继电保护   教学改革  

摘要： 《电力系统继电保护》是电气工程专业的核心课程。以工程教育专业认证为基石，明确课程的教学目标，开展新工科背景下的课程教学改革，教学组织形式以学生为中心，教学评价考核制度进一步完善，制定课程教学持续改进措施，从而培养和提高学生专业与实践能力。

摘要： 基于小规模限制性在线课程（Small Private Online Course,SPOC）背景，本文介绍了一种将线上线下教学-传统教学-翻转课堂相结合的混合式教学模式。以电力系统继电保护课程为例，首先对教学内容进行重新组合分类，然后对如何设计混合教学进行介绍，最后对混合教学模式下的课程考核进行重新认定。此外，论文还总结了所提混合教学模式在电力系统继电保护课程实际教学中存在的问题，并给出了应对的解决措施，为后续教学提供更有针对性的建议和经验。

关键词： 继电保护   故障辨识   机器学习   卷积神经网络  

摘要： 随着电力信息物理系统(Cyber-Physical Power System,CPPS)的发展,现代电力系统收集到大量数据,这些丰富的数据是系统运行状态的特征表现,为从数据模型的角度分析系统行为,构建数据与运行状态之间的关联提供条件。由于人工智能技术(Artificial Intelligence,AI)具有强大的数据分析学习能力,其在负荷预测、稳定性评估、故障辨识等电力系统领域的应用研究已经取得一定的进展,尤其是机器学习技术,其自动学习数据特征的能力备受青睐,而深度学习技术更是引起了研究热潮。本文基于机器学习的卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)算法,以输电线路和变压器为研究对象,提出多通道特征融合模型,实现电力系统故障辨识和保护方案。所提出的多通道电信号特征的组合方式,即融合模型,是将被保护元件在相同时间段内的电信号按融合模型配置得到输入数据,通过卷积神经网络实现故障辨识和纵联保护。所提出的故障辨识方法和保护方案均基于时域数据,无需复杂的频域计算和阈值设计,故障判断和保护出口快速准确。针对输电线路,本文以一个双电源系统为研究案例,提出卷积神经网络的训练、测试和在线测试策略,详细探究了设定时长、采样频率、敏感点、噪声对辨识网络在线性能的影响。根据CNN在线性能特点构建纵联保护方案,并研究该方案在谐波含量高、故障电阻大、电流互感器(Current Transformer,CT)饱和等情况的适应性。最后讨论数据在CNN中的变化以及转置卷积网络的重构模式,并与现有纵联保护进行比较。针对电力变压器,本文以一个双电源系统中的三相三绕组变压器为研究案例,以变压器三端的融合数据为输入,基于卷积神经网络实现正常运行、励磁涌流和故障运行状态的辨识,提出了与传统保护相结合的抗励磁涌流误动作的方案,以及基于CNN的纵联保护方案,并讨论了这两种方案的适应性。本文所提方法能够在线辨识故障并实现保护。故障辨识准确性高,并且能准确识别励磁涌流。相比传统保护,所提保护方案速度更快,能避免励磁涌流造成的误动作,没有任何死区、接线的限制,在各种复杂工况下的适应性强。

关键词： 保护测控   装置   模块化   傅里叶变换   小波变换  

摘要： 随着“十三五”规划结束,我国已在“西电东送”超高压大距离输配电等工程取得显著成就,这使得电力系统的规模变得愈加庞大;“十四五”规划中指出要大力发展清洁能源发电,这意味着新能源发电比重逐渐变大,也将使得电力系统的成分变得越来越复杂。因此,电力行业迎来了新的机遇和挑战。110k V(不含)以下的配电网在电力系统中占比重最大,为确保配电线路的供电可靠性,提高故障识别的准确率,研制出一款将测量、保护和控制于一体的线路保护测控装置就显得极为重要。因此,本文研究的主要内容是分布在电压等级于110k V(不含)以下的一款线路保护测控一体化装置。本文在论述线路保护测控装置发展背景、国内外研究概况以及现阶段不足的基础上,结合未来分布式供电的要求,设计出将测量、保护和控制于一体的新型线路保护测控装置,设计了线路保护测控装置的保护原理、硬件部分、软件部分,以及算法部分的改进工作。本文研究的主要内容包括:首先,论文阐述了线路保护测控装置的保护原理,并给出不同条件下的保护逻辑图。依据模块化的思想设计硬件电路,主要有信号采集模块、CPU模块、开入开出模块、电源模块、人机交互及通讯等模块。本文综合考虑了芯片的高可用性、稳定性及经济性,确保能充分发挥其功能。例如:CPU模块(高性能的中央处理器STM32F103RCT6)实现保测装置的人机交互、通信、开入开出控制、保护算法与逻辑判断等功能。保测装置在每个采样点做保护判断和逻辑运算,能使装置具有很高的可靠性及安全性。其次,设计线路保测装置的软件部分,主要包含装置的主程序流程、通讯部分程序、信号采样程序、人机模块程序、保护算法与逻辑判断模块程序以及电源模块程序等其他中断子程序。相比只有传统物理的封闭外壳抗干扰,本文增加了软件去抖措施,提高了装置的抗干扰能力。最后,改进线路保测装置的算法。在线路故障时刻,电力系统出现暂态的突变信号,用好的算法能准确判断故障位置,还能够剔除干扰信号,还原波形以便分析计算。当前国内厂家的线路保测装置都是运用的基于傅里叶变换的算法进行测算,而傅氏算法有自身的局限性,如栅栏效应等。小波变换常用于图像处理、数学分析等领域,通过对母小波的平移缩放进行信号分析,对暂态突变具有优良的处理能力。基于此,提出将傅里叶变换和小波变换结合的动态型联合算法。仿真结果表明改进的动态型联合算法大大提高了对故障信号的判别能力。

关键词： 电力系统  

ISBN: (纸本)9787519852306

摘要： 本书共分为9章。第1章概述，第2、3章介绍电网的电流保护、输电线路距离保护，第4、5章介绍输电线路的纵联保护和自动重合闸，第6、7、8章分别介绍电力变压器、发电机和母线等集中参数元件的保护，第9章介绍数字式继电保护的硬、软件基本知识。

关键词： 电力信息物理   直流潮流模型   连锁故障   故障传播分析   保护策略  

摘要： 随着现代信息化水平的不断提高,信息网络与电网的融合使得现代电力系统的运行更加高效,监测与数据的交换依赖于信息设备和物理设备的相互配合以及各设备之间信息的传递。集控制、通信和计算功能于一体的电力信息物理系统是智能电网的发展趋势。随着信息系统与电力系统的融合,同时还存在诸多潜在风险。近年来的重大停电事故表明,电力信息物理系统本身的潜在安全风险是诱发或促进连锁故障发生的重要因素。为此,本文研究了电力信息物理系统的模型、连锁故障的传播机制以及针对连锁故障的保护策略,主要做了以下工作:首先,基于直流潮流法和连锁故障建立了电力信息物理系统故障模型,采用节点导纳矩阵和节点注入功率来对数据篡改故障和断线故障进行描述,对数据篡改故障,断线故障和复合故障进行统一分析。以输电线路为故障对象,引入单线故障与多线故障的关系。提出以故障所需成本为目标函数的故障模型以及系统评价的可靠性指标,为故障的传播分析做好了理论基础。其次,基于电力信息物理系统故障模型,分析了数据篡改故障、断线故障和复合故障的传播过程。根据线路过载状态确定系统拓扑,以此研究了各种故障在系统中的传播机理,对故障结果进行对比分析。以IEEE9和IEEE39标准测试用例,定量分析了数据篡改故障、断线故障和复合故障的传播机理以及故障对系统的影响。最后,从输电线路保护的角度研究了电力信息物理系统的保护策略,提出了传输功率完全保护和传输功率部分保护。传输功率完全保护可以对系统实现全面的防护,但成本较高,不易实现。因此着重介绍了传输功率部分保护,传输功率部分保护用于对系统的部分线路进行保护,以延缓故障对系统的影响甚至切断故障的传播路径。并比较分析不同故障在传输功率部分保护覆盖范围内的衰减程度。随着保护线路数量的增加,故障对系统的影响会得到改善。以IEEE9和IEEE39标准测试用例,分析了两种保护的有效性。在IEEE39测试系统中,对不超过3条故障线路的所有情况下的传输功率部分保护进行比较,验证了传输功率部分保护的有效性。

关键词： 智能变电站   继电保护技术   监测系统   关键技术研究  

摘要： 随着科技的进步，我国电力系统各方面技术也高速发展，陆续建设很多智能变电站。在智能变电站的运行过程中，不可以再继续使用传统的继电保护方法，智能电网状态检测的应用范围也更广，并不会仅仅局限在检修状态的范围里，而是需要不断扩大智能电网的各项功能，包括保证电网的安全运行，并且优化变电站的调度能力，保证电网经济地运营，加强企业的服务经营。电力系统必须更加关注智能变电站的继电保护系统，探索可以适应现阶段智能变电站继电保护的工作方法，在运维系统中发挥作用，从而也可以保证我国智能变电站的稳定发展。

关键词： 脆弱线路辨识   攻击建模   攻击检测   深度置信网络   电流纵联差动保护  

摘要： 智能电网中智能量测与电力信息系统息息相关,其网络安全问题备受关注。电流纵联差动式继电保护装置在电力输电线路主保护中应用广泛,但在智能变电站的数字化通信场景下,黑客可以利用智能变电站通信协议的漏洞对电子互感器采集的电气量测量以及时戳信号进行篡改,从而影响保护装置的正确动作。与此同时,继电保护装置的不正常动作与很多大规模的电力故障存在关联,尤其一些脆弱线路的开断对故障传播起到了至关重要的作用。若对脆弱线路的保护装置发起网络攻击导致脆弱线路非正常退出,黑客将能以很小的代价造成电网的安全性和稳定性的严重破坏。因此,研究电力系统的脆弱线路辨识方法找出系统的薄弱环节,并研究针对保护装置的网络攻击检测方法,然后针对性地对脆弱线路保护装置布设网络攻击检测模块,是很有意义的。本文的主要工作总结如下:1.基于复杂网络理论以及潮流熵理论,构建线路脆弱性评价体系。从电力系统输电线路的结构层面构建计及线路传输贡献度和承载能力的有功输电介数指标,从运行状态层面构建考虑传输裕度以及对系统全局潮流分布影响的有功潮流冲击熵指标,并提出过载风险度指标,衡量线路开断造成系统线路过载的局部性影响。基于网络输电效能指标衡量开断攻击后系统的连通性与传输能力,对线路脆弱评价体系进行验证。并基于IEEE39节点系统仿真验证了脆弱评价体系的有效性。2.基于电流纵联差动保护的保护原理,构建可以欺骗保护装置跳闸判据的虚假量测注入攻击以及时戳篡改攻击的数学模型,并基于IEEE39标准网络仿真模拟脆弱线路上的多种类型的正常故障场景以及攻击场景,并分别采集故障和攻击场景下脆弱线路两侧的冗余电气量测数据,构建..原始特征集,同时提取差分、叠加特征形成构造特征集,一并作为攻击检测模型的数据源。3.构建基于深度置信网络的攻击检测模型,利用深度神经网络,有效区分故障场景以及攻击场景。基于生成的原始特征集以及构造特征集,对模型分别进行离线训练,然后利用测试集对模型的性能进行全面评估,验证了检测模型在特征自提取方面的优越性,以及在假正类样本准确率上相较于浅层学习模型的显著提升。

标准号: GB/T 14598.118-2021

摘要： 本文件定义了同步相量、频率、频率变化率的测量，规定了三个测量量的时标和同步要求，也规定了在稳态和动态条件下评估这些测量值的方法以及对标准的符合性要求。本文件定义的相量测量单元（PMU），可以是一个独立的物理单元，也可以是一个物理单元内的功能模块。本文件不限定PMU的硬件、软件的实现方式和相量、频率及频率变化率的计算方法。本文件适用于电力系统所用的同步相量测量系统。

关键词： Power system engineering   protection engineering   power protection engineering   power engineering   systems engineering   developments in power system protection   foundations of power system protection   fundamentals of power system protection  

ISBN: (数字)9781119513100 ISBN: (纸本)9781119513148

摘要： A newly updated guide to the protection of power systems in the 21st century Power System Protection, 2nd Edition combines brand new information about the technological and business developments in the field of power system protection that have occurred since the last edition was published in 1998. The new edition includes updates on the effects of short circuits on: Power quality Multiple setting groups Quadrilateral distance relay characteristics Loadability It also includes comprehensive information about the impacts of business changes, including deregulation, disaggregation of power systems, dependability, and security issues. Power System Protection provides the analytical basis for design, application, and setting of power system protection equipment for today's engineer. Updates from protection engineers with distinct specializations contribute to a comprehensive work covering all aspects of the field. New regulations and new components included in modern power protection systems are discussed at length. Computer-based protection is covered in-depth, as is the impact of renewable energy systems connected to distribution and transmission systems.