非有效接地配电系统接地故障相主动降压安全运行的基础理论研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51737002
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    307.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0704.电力系统与综合能源
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Grounding fault treatment is a hot and challenging issue in the research of high rating generator and smart distribution system. For the neutral ineffectively grounded distribution system, it is acceptable to operate with grounding fault in a short time, which may result in over-voltage in non-fault phases, fault residual current and hidden danger for human safety and equipment security. They will limit the operation time with grounding fault. However, the fault clearing mode with power cut reduces the reliability of power supply. This project plans to carry out the following researches. Firstly, the distribution system safety operation theory and method with grounding fault will be proposed, which can actively reduce fault phase voltage, eliminate fault current and restrain the transient over-voltage by injecting zero sequence current. Secondly, the optimization and evaluation method will be researched for the step-down voltage value of fault phase and the operation time with the grounding fault. Thirdly, the chipping sensor based on tunneling magnetoresistance (TMR) will be developed, and then the fault elimination method based on damping ratio will be invented. A novel idea of fault clearing with manual, safety and no power outages will be put forward by controlling the fault point voltage to zero. Finally, the continuous control method of faulted phase voltage in the full frequency-domain and its dual-loop smooth control strategy will also be proposed. A new flexible control device will be developed for grounding fault phase voltage. This project will build a novel method of grounding fault treatment based on active fault current elimination and fault safety clearing with no power outages. It is expected to realize the rapid suppression of fault transient voltage in the full frequency-domain, expand the safe and reliable operation time for generators and distribution systems with grounding fault.
接地故障处理是大型发电机与智能配电网研究的一个难点和热点问题,现有中性点非有效接地配电系统采用短时带接地故障运行模式,存在非故障相过电压、故障残流和人身设备安全隐患等难题,限制了带故障运行时间;且采用的停电清除故障模式降低了供电可靠性。为此,项目计划:1)研究基于注入零序电流主动降低故障相电压、消除故障电流、抑制暂态过电压的配电系统接地故障安全运行理论与方法;2)研究故障相降压值和带故障运行时间的优化与评估方法;3)研究基于隧道磁电阻的暂态电流芯片传感器和基于阻尼率的故障电流消除辨识方法,将提出基于故障点零电位控制的故障不停电人工安全清除方法;4)提出全频域故障相电压连续控制方法和双闭环平稳控制策略,研发接地故障电压柔性控制装置。项目将最终构建主动消除故障电流和安全清除故障的配电系统接地故障不停电处理新模式,有望实现接地故障电压全频域快速抑制,提升发电机和配电网带接地故障安全可靠运行时间。

结项摘要

现有中性点非有效接地配电系统采用短时带接地故障运行模式,存在非故障相过电压、故障残流和人身设备安全隐患等难题,限制了带故障运行时间;且采用的停电清除故障模式降低了供电可靠性,难以满足电网公司“瞬时故障安全消弧,永久故障快速隔离”的迫切需求。.针对非有效接地配电系统接地故障快速安全处理难题,项目构建了主动消除故障电流和安全清除故障的配电系统接地故障不停电处理新模式,完成了项目计划:1)研究了基于注入零序电流主动降低故障相电压、消除故障电流、抑制暂态过电压的配电系统接地故障安全运行理论与方法;2)研究了故障相降压值和带故障运行时间的优化与评估方法;3)研究了基于隧道磁电阻的暂态电流芯片传感器和基于阻尼率的故障电流消除辨识方法,提出了基于故障点零电位控制的故障不停电人工安全清除方法;4)提出了全频域故障相电压连续控制方法和双闭环平稳控制策略,研发了接地故障电压柔性控制装置。取得的研究成果为:1)提出了接地故障相主动降压消弧控制理论,巧妙利用非有效接地系统电源、负荷三角形接线天然优势,在接地故障后,灵活调控零序电压,控制故障点电压低于电弧重燃电压,强迫故障电弧熄灭,故障抑制率由70%提升到100%;2)创建了降压安全运行域,提出不同类型接地故障的降压消除方法;3)提出了馈线对地绝缘参数(阻尼率、介损等)实时精确测量技术和高阻接地故障灵敏感知技术,故障检测能力由1kΩ提升至20kΩ;4)建设了国内外特有大规模10kV真型试验场;装置已通过了中国电科院等权威部门检测,结果显示装置能灵敏感知并可靠抑制16kΩ高阻接地故障,补偿后故障相电压降到300V以下,接地点残流为mA级,有效消除触电及山火隐患。.子成果分别获日内瓦国际发明专利金奖、湖南省科学技术创新团队奖、湖南省科技进步一等奖、云南省技术发明一等奖和中国电力技术发明一等奖;多项专题成果被鉴定为国际领先水平;授权专利43项(含美国、欧盟等国际专利6项),申请待批准发明专利20项;发表高水平论文41篇,撰写标准3项,学术专著2部;承办国际会议4次;培养国家百千万人才工程1人、湖南省杰青1人、湖南芙蓉学者1人、湖湘青年英才1人,出站博士后1人,毕业博士3人,在读博士9人,毕业硕士20人;装置已在湖南、广东、云南、四川、浙江等电网企业成功运行150余台套,破解了接地故障引发的过电压、触电、起火和停电等行业痛点,社会经济效益显著。

项目成果

期刊论文数量(37)
专著数量(2)
科研奖励数量(8)
会议论文数量(4)
专利数量(63)
基于接地变压器绕组分档调压干预的配电网主动降压消弧与保护新方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾祥君;卓超;喻锟;向国杰;李佳政;邹豪
  • 通讯作者:
    邹豪
抑制配电网三相不平衡的柔性接地装置控制方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电力科学与技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾祥君;李理;喻锟;陈朵红;李建华;车晓涛
  • 通讯作者:
    车晓涛
注入电流馈线分布特征及其在接地故障检测中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    电网技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘宝稳;曾祥君;张慧芬;马宏忠
  • 通讯作者:
    马宏忠
故障行波全波形时–频特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓丰;曾祥君;李泽文;唐欣;吴雄;祖亚瑞;梅龙军
  • 通讯作者:
    梅龙军
基于不平衡过电压动态抑制的谐振接地配电网单相接地故障保护新方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    电力系统保护与控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘战磊;曾祥君;喻锟;刘斯琪;李理;胥鹏博
  • 通讯作者:
    胥鹏博

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其他文献

基于零序电压柔性控制的配电网铁磁谐振抑制方法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾祥君;杨先贵;王文;范必双
  • 通讯作者:
    范必双
基于聚类分析的配电网无整定保护技术
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    电力科学与技术学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    曾祥君;喻锟;王媛媛
  • 通讯作者:
    王媛媛
变电站自动化系统时间同步协同攻击的检测与防护方法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    电力系统自动化
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    --
  • 作者:
    王坤;苏盛;赵奕;王冬青;曾祥君;曹一家
  • 通讯作者:
    曹一家
基于弧垂实时测量的输电线路动态增容决策系统设计
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电力科学与技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾祥君;阳韬;钟卓颖;戴沅;高剑
  • 通讯作者:
    高剑
基于系统聚类分析的馈线接地保护
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    电力系统自动化
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    简金宝;王媛媛;曾祥君;刘思东
  • 通讯作者:
    刘思东

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AI技术路线图

曾祥君的其他基金

新型配电系统复杂故障暂态扰动全息感知与溯源定位
  • 批准号:
    U22B20113
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    258.00 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
中压配电网高阻接地故障发展机理与不停电主动保护理论技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    300 万元
  • 项目类别:
    重点项目
基于零序电压柔性控制的配电网接地故障消弧与保护新原理
  • 批准号:
    51277014
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    82.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
复杂电网故障高精度行波定位的基础理论和关键技术研究
  • 批准号:
    50977003
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于电网暂态信号产生和传输特性的暂态保护新原理研究
  • 批准号:
    50577001
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
配电网中性点接地阻抗柔性控制及信息融合接地保护研究
  • 批准号:
    50207001
  • 批准年份:
    2002
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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