风光等新能源以电力电子接口形式接入电力系统。与传统同步发电机相比，新能源电源在故障期间的暂态过程更为剧烈、复杂，呈现小惯量、弱馈、等效内阻变化等特征，给电力系统故障诊断带来挑战。近日，上海科技大学信息科学与技术学院智慧电气科学中心（CiPES）刘宇课题组针对新能源送出输电线路的继电保护与故障定位两个问题分别开展研究，取得了两项新成果。
继电保护是电力系统安全的第一道防线。线路故障发生后，继电保护应可靠切除故障线路，保障电力系统安全。新能源电源在故障期间的特征将影响新能源送出输电线路距离保护的可靠性。针对这一问题，刘宇课题组提出了一种改进的距离保护方案。首先，依托输电线路相域等效模型，分析了故障过渡电阻和线路对端电源对本端短路电流的影响。而后，利用故障发生前和故障期间多个序网的测量信息，准确消除故障过渡电阻和对端电源的影响，对故障距离进行实时估计并以此构建距离保护的主要判据。针对新能源送出线路，所提出方法基于输电线路本端测量，在区内故障时能够可靠切除本线路，而在区外故障时能够可靠不动作。CiPES中心实验室智慧低碳电网科研平台实验结果与实际电网录波数据均验证了所提方法的有效性。该方法能够兼容逆变器的多种常用控制策略，适应于国内外不同电网标准对逆变器控制的要求。
研究成果以“Distance Protection for Lines Terminated by Inverter Based Resources Compatible with Various Inverter Control Schemes”为题发表在电气领域国际期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics 上。信息学院刘宇课题组2024级博士研究生谢雨豪为第一作者，刘宇教授为通讯作者，上海科技大学为论文第一完成单位。
图1 提出保护方法在典型故障过程中的运行结果 (a) 低阻单相故障; (b) 高阻单相故障;
(c) 低阻相间故障; (d) 高阻相间故障; (e) 低阻两相故障; (f) 高阻两相故障;
论文链接：
https://ieeexplore.ieee.org/document/11096909
在故障被继电保护装置切除后，利用故障期间的电气量精确计算故障位置，可以有效减少故障点发现的时间，进而加快供电恢复，提升供电可靠性。针对架空线与地下电缆混合的输电线路，刘宇课题组提出了一种混合输电线路建模方法，并提出了一种新能源送出混合输电线路的单端故障定位方法。该故障定位的主要思想是，利用故障期间逆变器控制方式的切换能力，构造本端测量与故障位置之间的额外方程，实现故障定位。仿真结果表明，所提方法与现有工程现场经典方法相比，其定位精度显著提高。
研究成果以“Accurate line modeling and single-ended fault location for hybrid transmissin lines terminated by inverter based resources via control mode switching during faults”为题发表在IEEE电力科学与技术国际会议（2025 IEEE International Conference on Power Science and Technology, ICPST 2025）上。信息学院刘宇课题组2023级硕士研究生苏雪为第一作者，刘宇教授为通讯作者，上海科技大学为论文第一完成单位。论文获得了最佳学生论文奖（Best Student Paper Award）。本次会议的所有会议论文中，共有6篇论文获得该奖项。
图2 苏雪同学（右三）获颁会议最佳学生论文奖
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