研究领域

    本课题组的主要研究方向包括电力系统稳定分析与控制、电力系统继电保护、分布式发电及接入相关技术、电力系统通信等。依托校院学科优势,课题组先后承担国家自然科学基金重大项目、国家自然科学基金项目、国家高技术研究发展计划(863计划)以及省部级项目的研究,形成了许多独具特色、在国内外有较大影响的研究成果。课题组与海外多所院校建立了紧密的学术交流与合作关系,承担的企业科研项目多次获得省部级奖励。

               

 

 

电力系统继电保护

电力系统继电保护水平的提高包括配置功能完善、特性良好和提高可靠性的保护装置,以及现场的正确使用和有效维护。发展性能优越的保护装置包括:

 

保护新原理研究:利用故障暂态特征构成各种保护,解决特高压系统对保护超高速动作的要求(25ms),它是目前及今后相当长时期内的发展方向。如暂态量的特高压交流线路保护、单端暂态量直流线路保护、小电流接地系统单相接地选线保护等。

保护功能的拓展研究将现在故障后切除故障元件的被动防御保护功能拓展到预测故障即将发生、故障已经发生,做出报警或跳闸的决定。它会是今后元件保护主动防御的根本变革。防止特高压、大机组系统特大功率突然不平衡,预防特大设备的突然损坏。如变压器故障预警和保护一体化、发电机状态检测与保护一体化技术等。

保护新配置方式的研究改变每个元件上主-后备保护的配置方式,变成元件只配主保护、变电站集中配置后备保护,解决现有后备保护在超高压网中难于配合问题。改变重合闸与保护的配合方式,尽力保持故障后网络的完整性,提高电网的稳定性。如变电站集中式广域后备保护、同杆双回线智能重合闸、分相优化重合闸等。

 

 

          电力系统安全自动装置

正常的倒闸操作和故障切除都使交流同步电力系统进入动态,动态过程中系统的安全、稳定性的紧急控制靠安全自动装置,按照时间和系统的表现,动态过程分为不同的阶段,其是否安全的特征也有不同。


保持电网完整性的紧急控制研究:
第一阶段为保持电力系统的安全性阶段,首先保证保护切除故障后电网完整阶段,防止输电元件连锁跳闸。需要发展输电断面安全性保护、电压稳定性保护等,需要新理论、新技术和新装置。 

 

 

 

保持电网稳定性的研究:交流同步电力系统动态过程失稳,将造成系统瓦解,预测并实时控制暂态稳定性是电力系统研究的学术制高点和运行控制的难点。同步稳定性预测与实时控制、电压稳定性预测与实时控制和频率稳定性控制,随着电网容量的增大、元件运行特性的多样和强非线性变得更为困难,需要发展利用广域动态信息的新理论、方法。如利用实测发电机动态轨迹及其相轨迹几何特征的同步不稳定预测,利用控制机组相对于惯性中心运动轨迹的鲁棒、时滞控制,利用母线供电能力与电压变化轨迹的电压不稳定预测与紧急控制等。

 

 

 

电网的优化解列与再同步研究:当电力系统失步难于阻止时,将其解列成几个同步的孤立系统,在各子系统稳定后再并列是减少损失的有效手段。何时解列、在何处解列才能使得损失最小,在广域信息条件下理论可以发展、装置可以协调。

 

 


分布式电源接入电力系统

风能、太阳能发电其一次能源不可控,为了不浪费一次能源,一般将其最大限度的转换成电能,使得电能大小随机、不受控,成为一组独立于用电负荷的随机变量。发电与负荷成为两组独立的随机变量,何实时平衡成为运行各阶段的难题。


分散式电源运行特性研究:
与常规的发电机组入网运行特性不同,也与风力发电机组、太阳能电池组单独运行特性不同,他们接入系统后的稳态运行特性和暂态运行特性是后续所有研究的基础。如运行中有功、无功、电压与机组容量、系统电压等之间关系,动态响应、控制方法、安全性限制等,需要研究。 

 

 

 

增强分散式电源接入后系统可控性研究:在故障后功率紧急平衡过程中,安全性成为最重要的,分散式电源机组也应该承担责任,而不是从系统中尽快脱离。故障后分散式电源能否紧急控制、如何紧急控制,与系统配合的控制措施、特性要求等都需要在理论和技术上研究。

 

 


分散式电源接入后保护与自动装置研究:分散式电源接入改变了配电网单侧电源的结构,单侧电源原理的保护难于满足要求。分散式电源在故障后纷纷退出使得解列无计划,功率平衡控制、电压安全控制和频率稳定控制更为困难,实时性要求更高。保障孤岛后重要负荷用电,对储、放电能、紧急切负荷的联合控制提出更高要求。

 

 

 


配电网的四网合一

利用配电网的高速载波技术,实现配电网、电话网、电脑互联网和有线电视网的四网合一,简化布线、资源综合利用,具有技术和经济优势。既是电力系统的新经济增长点,又是信息学科与电工学科交叉的新学科生长点。

 

 

 

 

配电网信道特性研究:当配电网传输MHz信号时其衰耗特性、噪声特性和传输特性如何,配电网的可用带宽是多少,如何正确描述一组高频信号从电网一处传输到另一处,需要占用多少带宽?这些基本的特性和模型的研究,是实现四网合一的基础。 

 

配电网高速载波传输技术研究:依据电力网信道特性,什么调制技术、编码技术、均衡技术与同步方式等,才能使得信号从一处高效、高速的到达另一处,实现数百Mbps的宽带通信。
 

 

 

高效的网络交换技术研究:电力网的结构类似于互联网的结构,利用电力网载波通信的信息交换方式类似于电脑网的交换。如何高效的接受发给自己的信息、如何高效的利用网络信道组织信息的交换,交换的标准和协议如何制定等,需要研究和规范。