信息学院本科生聂源在电力系统保护领域国际知名学术期刊发表重要研究成果论文

ON2021-06-23CATEGORY科研进展

6月23日,信息学院刘宇课题组2017级本科生聂源以第一作者身份在国际电力系统保护领域知名学术期刊IET Generation, Transmission & Distribution(IET GTD)发表研究成果论文 “An Improved Natural Frequency Based Transmission Line Fault Location Method with Full Utilization of Frequency Spectrum Information”。该研究提出了基于行波自然频率的故障定位新方法,从根本上解决了高压远距离输电线路固有频率故障定位的主频率提取困难以及模态混叠问题。

我国政府提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。大力发展清洁能源是实现“双碳”目标的重要手段。高压远距离输电线路作为清洁电能的“高速公路”,能够将电能远距离低损耗输送至需求地区,进而有效提升清洁能源利用率,助力“双碳”目标的实现。然而,高压输电线路在运行过程中时常发生故障,因此现代高压交流输电系统通常配备了高速切除故障线路的保护装置。由于故障期间时间窗短,线路中存在剧烈的暂态过程,大大提升了故障精确定位的难度。

刘宇课题组提出了一种基于行波自然频率的故障定位方法,仅利用故障期间10毫秒时间窗内的输电线路单端电流测量值,即可实现精确故障定位。通过分析输电线路故障期间输电线路波阻抗不连续点处物理规律,并结合输电线路行波解的形式,严格推导了线路端点处行波所对应频谱的解析表达式,构建了该频谱与故障位置的数学关系。而后通过对比电流的测量频谱与理论频谱,求解故障位置。与现有固有频率法相比,该方法从根本上解决了主频率提取困难以及模态混叠的问题,给基于自然频率的故障定位方法提供了全新的思路,并有效改善了故障定位精度。

信息学院2017级本科生聂源是本论文的第一作者,刘宇教授为论文通讯作者,课题组博士生王冰林、芦大有为共同作者,ob体育下载为第一完成单位。该项研究得到了国家自然科学基金以及ob体育下载启动经费的支持。

聂源同学自大二寒假起进入信息学院电力系统保护与自动化实验室(PSPAL),在刘宇教授的指导下进行科研工作。能够在大学本科期间取得重要科研成果,在国际知名学术期刊发表研究论文,服务国家经济社会发展战略,难能可贵。这与ob体育下载长期坚持并不断完善的科教融合本科培养体系密不可分。ob体育下载本科培养体系注重引导学生构建扎实的自然科学基础、严谨的科学思维模式、系统的专业知识以及良好的中英表达沟通能力。目前聂源已保送本校研究生,并将于2021年秋季在信息学院继续研究生阶段的学习。他的主要研究方向包括电力系统输电线路建模、继电保护、故障定位等。

图1. 理论计算频谱和单端电流频谱对比(故障位于90千米处,可观察到理论频谱与测量频谱基本重合)



图2. 故障位置求解算法(故障位于90千米处,曲面最低点对应故障定位结果)


 

图3. 所提出故障定位方法与现有固有频率定位方法故障定位精度对比


图4. 聂源同学在PSPAL实验室


原文链接:http://doi.org/10.1049/gtd2.12215