0 引言
相较于锚系海底观测系统，缆系海底观测网持续可靠、功能完备，是当前全球海洋科学探测领域的最前沿技术[1]。缆系海底观测网供电系统可采用恒压或恒流运行模式，其中，恒压供电系统具有拓展能力强、电能变换效率高等优势[2]，被多个已投运/在建海底观测网所采用。海底观测网供电系统为海底观测设备、通信设备、控保设备提供能源供给，其安全性与稳定性直接关系到整个海底观测网的持续可靠运行[3-4]。
作为海底观测网供电系统的输电通道，光电复合海缆常年运行于海土表面及以下，承受海底地质运动、洋流侵蚀、船舶起抛锚、渔业捕捞等威胁，故障概率远高于陆地电缆[5-6]。当海缆受损点与海水（良导体，欧姆级）接地形成回路时，会导致海底观测网供电系统发生短路故障[7]。目前，恒压海底观测网分支单元多通过光功率检测或电流检测实现海缆故障判别及开断[8]，但上述方法存在耗时久（最高达0.5 s）的缺点，故因海缆短路故障而导致的观测网供电系统停运事故屡见不鲜。例如，美国MARS观测网于2008 年首次运行时，海缆短路故障致使该系统停运，后修复近半年才得以恢复正常运行[9]；中国于2010 年5 月在东海浙江舟山近海海域开展观测网海试时，因海缆绝缘击穿而导致短路故障，10 kV 供电的主次接驳盒综合系统最终无法恢复供电，海试被迫停止[10]。供电系统继电保护作为保证海底观测网供电系统安全稳定运行的第一道防线，是海底观测网发展中需首要攻克的难题。目前学术界多集中于海底观测网分支单元[11-12]拓扑结构研究，关于恒压海底观测网供电系统故障分析与继电保护的研究文献较少。文献[13]针对NEPTUNE 恒压海底观测网提出了一种基于岸基电源电压降低、电压极性反转的海底观测网供电系统保护及故障隔离策略，但该文未对岸基电源拓扑及控制方式、海缆保护判据与流程展开研究。此外，电压极性反转将损害光电复合海缆绝缘[14-15]，为供电系统埋下安全隐患。文献[5]提出利用分布式光纤应变和温度传感技术，实现光电复合海缆电气性、机械性短路故障实时监测与准确判别，但该方法目前仍存在计算延迟（s 级）[16]，应用于海底观测网供电系统故障判别与继电保护有待进一步研究。此外，船舶起抛锚等所造成的机械性短路故障、局部放电等所造成的电气性短路故障通常伴随有通信光纤的受损、熔断、切裂[5]，致使海底观测网光纤通信不可靠或中断，因此基于通信的双端量保护[17]或广域保护[18]难以被观测网供电系统采用；供电系统各级分支单元内部包含稳压二极管、分支结构，致使行波传播过程中经历多次折反射、传播畸变，故行波保护难以应用于恒压海底观测网供电系统。
本文研究了典型恒压海底观测网供电系统拓扑结构、控制方式，针对故障分析与解析研究了岸基电源、接驳盒换流器、分支单元、光电复合海缆等效模型，提出了一种基于控保协同[19-20]的海底观测网供电系统保护方案，验证结果表明所提出保护方案能够实现故障有选择性快速判别与隔离。
1 负极恒压海底观测网供电系统结构
恒压海底观测网供电系统主要电力设备包括岸基电源（Power Feeding Equipment,PFE）、接驳盒换流器（Junction Box Converter,JBC）、分支单元（Branch Unit,BU）、光电复合海缆、科学观测仪器负载等。考虑到电化学腐蚀作用的影响，恒压海底观测网采用单极负压送电、岸基站海电极（阳极）/海水/接驳盒海电极（阴极）正压回电[21]，典型负极恒压海底观测网供电系统等效结构如图1 所示，关键参数见附表1。其中，线路Line0、Line1、Line2、Line3 为主缆，线路Line4、Line5、Line6 为支缆，BU1、BU2、BU3 为分支单元，JBC1、JBC2、JBC3为接驳盒换流器。
图1 典型恒压海底观测网供电系统拓扑结构
Fig.1 Topology of constant voltage seafloor observatory power supply system
1.1 海底观测网换流器拓扑结构及控制方式
1.1.1 岸基站换流器
海底观测网岸基电源需要为海底负载及控保系统提供长期稳定电能，对供电质量、可靠性提出了更高要求。目前对于已投运/在建的海底观测网岸基电源拓扑结构的公开文献较少[22]。模块化多电平换流器具有器件一致触发动态均压要求低、输出电压波形品质高等诸多优点，广泛应用于海底输电、海岛送电等跨海域电能传输领域[23-24]，因此，岸基电源采用全桥型多电平换流器，其子模块结构如图1点画线框所示。岸基电源直流侧电流、电压分别为idc.Ψ(t)、udc.Ψ(t)，Ψ=R、I 分别表示岸基站R 直流侧、岸基站I 直流侧，规定岸基站R 指向岸基站I为系统电流正方向。
1.1.2 接驳盒换流器
海底观测网实际投运的典型接驳盒换流器[25]由中压DC-DC 换流器及其下层所连接低压DC-DC换流器或DC-AC 换流器构成。由于系统故障特征主要与换流器控制的外特性相关，本文采用DC-DC换流器、恒阻抗负荷简化接驳盒及负荷建模，其中，DC-DC 换流器采用典型拓扑为输入串联输出并联（Input Series Output Parallel,ISOP）型模块化堆叠换流器[26-27]，如图2 所示。
图2 接驳盒换流器拓扑结构
Fig.2 Topology of junction box converter
图2 中，iJBn、uJBn 分别为接驳盒换流器输入电流、电压，uout_JBn 为输出电压。接驳盒换流器采用峰值电流控制提供同步PWM 信号，各低压小功率换流器受同步信号驱动，实现自然均流、均压。
受海底负载投切、岸基电源传输功率变化等影响，接驳盒换流器输入电压波动大，受限于DC-DC增益范围，在输入电压低于最低运行阈值时退出运行[28]，如式（1）所示，当接驳盒输入端电压uJBn 小于等于退出阈值 Ucut-off 时，接驳盒输入端断路开关断开（延时为0.1 ms）、接驳盒换流器退出。根据换流器特性，退出电压阈值 Ucut-off 一般取60%额定电压值。
1.2 海底观测网供电系统网架结构
海底观测网供电网架包括分支单元、光电复合海缆和海电极，海水-海电极回路阻抗可忽略不计[21]。
1.2.1 分支单元
分支单元是海底观测网中实现电能分流及海缆故障判别、故障隔离的电力元件，典型结构如图3所示。其采用反并联稳压二极管作为供电电路，自锁型真空电磁继电器作为断路开关，霍尔传感器作为测量单元，通过海缆内通信光纤实现自身与岸基电源、接驳盒换流器和其余分支单元间的通信[29]。
图3 分支单元拓扑简化结构
Fig.3 Simplified configuration of branch unit
如图3 所示，分支单元BUn 内各测量单元处电流、电压分别为 i n.φ (t)、u n.φ (t)，分支单元中主缆电流正方向由岸基站R 指向岸基站I、支缆正方向由支缆指向支缆，PRn.φ 表示断路开关，其中φ=BR、BI、SP分别表示分支单元的岸基站R 侧、岸基站I 侧、支缆侧，n=1,2,3,…。
1.2.2 光电复合海缆
光电复合海缆（SOFC-LW 型）简化剖面如图4所示，其中，海缆内不锈钢层、钢丝铠装层材质相同、特性相近，故二者合并等效；海缆光纤单元内硅胶、光纤不具备导电性，故将光纤单元整体简化为真空层。
图4 光电复合海缆简化模型剖面
Fig.4 Section structure of optic-electric submarine cable simplified model
海缆通过铜管层传输电能，而铜管层、等效钢管层二者电气接触、电磁耦合。为计及海缆内的电磁耦合效应，减小线路电感、电阻计算误差，文献[30-31]将二者合并为等效缆芯，并分别通过管状导体磁链 方程、并联电阻方程推导相对磁导率、等效缆芯电阻率，进而将海缆简化等效，参数见附表1。
当海缆受损点与海水（良导体，Ω 级）接地形成回路时，导致海底观测网供电系统发生短路故障，其故障电流模型为典型低阻接地故障[13,32-33]。
2 基于控保协同的供电系统保护方案
海底观测网供电系统包含多级电力电子装置，呈现低惯量特性、开断能力受限等特点，供电系统故障发展迅速、影响范围广。针对上述问题，文中提出了一种基于控保协同的海底观测网供电系统保护方案，该保护方案分为限流控制、协同保护两部分。
2.1 限流控制
海底观测网海缆故障点经由海水形成低阻故障回路，引发供电系统严重过电流、电压跌落。此时，①接驳盒换流器输入端电压迅速降低至电压阈值Ucut-off，根据式（1）接驳盒换流器退出；②岸基电源直流侧电流迅速增大，考虑到各分支开关受限于工作环境与空间，开断能力受限，因此根据电流变化率构建限流控制启动判据，即当岸基电源直流侧电流上升斜率大于限流控制启动阈值 KFault时，系统判定海缆发生短路故障，岸基电源启动限流控制[34]，考虑分支开关的开断能力，限流控制模式运行电流Idcref 设定为1.3 倍额定电流，限流控制启动判据如式（2）所示。本文采用基于FBMMC 的主动限流控制作为岸基电源限流方式[30]，其控制框图如图5 所示。
图5 岸基电源限流控制框图
Fig.5 Diagram of the current-limiting control of power feeding equipment
式中，t 为时刻；KFault为限流控制启动判据的整定 值，以大于近岸基电源直流侧接地故障时另一端岸基电源直流侧电流变化率为整定原则，KFault取为0.1 A/s。
2.2 协同保护
海缆短路经由海水形成低阻回路，岸基电源直流侧电流idc.Ψ(t)迅速增大，限流控制启动、供电系统保持低压、沿线电压跌落、接驳盒换流器监测低压退出、各支缆将保持末端空载运行[35-36]。
2.2.1 支缆保护判据
不同区段故障场景下，供电系统限流控制模式稳态阶段电流方向特征见表1，“+”或 sign(i n.φ)＞ 0表示测量电流与正方向一致，“-”或 sign(i n.φ)＜ 0表示测量电流与正方向相反。
表1 不同区段故障故障电流方向
Tab.1 Current direction under different fault scenarios
根据表1 所展示的不同区段故障下故障电流极性情况，可总结出如下特征：
（1）当支缆Line4、Line5、Line6 发生故障，在限流控制模式稳态阶段，该支缆所连接的分支单元R 侧、I 侧电流方向相异，而其余健全支缆所连接分支单元的R 侧与I 侧电流方向相同。
（2）当主缆Line0、Line1、Line2 发生故障，在限流控制模式稳态阶段，各分支单元R 侧、I 侧电流方向始终保持相同。
根据上述分支单元电流特征[37]，基于特征（1）和特征（2）可有效区分故障支缆、健全支缆和故障主缆。利用分支单元两端电流方向构造方向保护实现支缆故障判别，支缆保护判据如式（3）所示，若式（3）成立，则判定故障发生于分支单元BUn 所连接支缆，对应分支单元断路开关PR n.SP 动作。
2.2.2 主缆保护判据
如表1 所示，由于仅利用单个分支单元电流极性不能实现主缆故障与正常运行、支缆故障的判别，且由于海缆通信可靠性问题不能实现基于双端电气量的主缆故障判别。为解决主缆故障时故障区段定位问题，需要利用岸基站、分支单元本地测量电压构造反时限欠电压保护判据。
不同位置故障，岸基站、分支单元与故障点之间距离越近、测量电压越低。反时限欠电压保护动作时延随电压增大而增加，利用电压整定动作时延，能够反映岸基站、分支单元与故障点之间的距离，实现具有选择性的故障隔离。岸基站直流侧反时限欠电压保护动作时延方程如式（4）所示；分支单元反时限欠电压保护动作时延方程如式（5）所示。
式中，Td cΨ. 为岸基电源直流侧主缆保护动作时延（ms）； Δ t为保护判据短时间窗，取1 ms；KSecure 为防误开断系数；KRel为可靠系数，取 KRel=1.2；TRelay为电压均值计算窗长（采用10 ms），为防止保护误动，根据近岸基电源直流侧金属性接地故障整定，防误开断系数 
，其中，RLine_Bb为各区段等效电阻；TBUn为分支单元主缆保护动作时延（ms）。
由表1 可知，主缆故障时供电系统限流控制稳态阶段各分支单元BUn 内 i n.BR(t)、i n.BI(t)方向相同，且电流方向取决于故障点与分支单元BUn 的相对位置：①当故障点位于相连接分支单元I 侧，分支单元测量电流方向同正；②当故障点位于相连分支单元R 侧，分支单元测量电流方向同负，因此根据电流方向构造主缆故障区段判据，如式（6）、式（7）所示。
当满足反时限欠电压保护动作判据式（5）时，对应分支单元利用测量电流判别故障区段：①若满足式（6），故障发生于对应分支单元I 侧，断路开关PR n.BI 动作；②若满足式（7），故障发生于对应分支单元R 侧，断路开关PR n.BR 动作。
2.3 保护流程
本文岸基站直流侧、分支单元保护流程分为限流控制、保护启动、故障判别、保护结束四个阶段，保护流程如图6 所示。
图6 海底观测网供电系统保护流程
Fig.6 Flow chart of protection scheme
1）限流控制
根据限流控制模式启动判据式（2），计算直流侧电流上升率，当电流上升率大于限流控制启动阈值 KFault时，判定海缆发生故障、启动限流控制。
2）保护启动
岸基站限流控制模式下，直流侧电压将稳定于一较低恒定值，利用岸基站直流侧电压、分支单元电压分别构造岸基站、分支单元保护启动判据，即
式中，Uop_set为保护启动判据阈值，依据最远端、最轻微故障，限流控制稳态阶段岸基电源直流侧最高电压整定为
，其中，KRel为可靠系数，等效电阻 Req=4RLine_Bb+Rf,RLine_Bb为各区段等效电阻，Rf 为过渡电阻[38]。
3）故障判别
岸基站直流侧保护启动判据式（8）成立后，岸基站主缆保护启动，根据反时限欠电压动作判据式（4）计算低电压时延Tdc.Ψ，当时间延迟T 大于低电压时延Tdc.Ψ 时，实现岸基电源连接段主缆故障判别。
分支单元保护启动判据式（9）成立后，根据支缆保护判据式（3）实现支缆故障判别，若满足判据，判定为本分支单元所连接支缆故障；若不满足判据（3），根据分支单元保护判据式（5）计算低电压时延TBUn.Ψ，当时间延迟T 大于低电压时延TBUn.Ψ 时判别为主缆故障，进而根据式（6）、式（7）实现主缆故障区段判别。
根据判别结果，相对应岸基站、分支单元断路开关按照各自整定时延动作，实现故障选择性隔离。
4）保护结束
故障隔离后岸基电源直流侧、分支单元电压迅速回升，利用电压变化率构造保护结束判据，如式（10）、式（11）所示，以防止保护正确动作后其余断路开关误动作、使得供电系统尽快恢复正常运行。
式中，Kstop 为终止判据阈值，其以大于近岸基电源直流侧金属性接地故障时另一岸基电源的直流侧电压变化率为整定原则，取为 Kstop=-0.2 kV/s。
3 仿真研究
3.1 基于控保协同保护方案仿真
本文利用PSCAD/EMTDC 搭建如图1 所示的海底观测网供电系统仿真模型，采样频率为10 kHz，故障时刻设置为10.5 s，基于高精度电磁仿真模型对本文所提出的保护方案进行分析和验证。
3.1.1 限流控制验证
供电系统故障情况下，未投入、投入限流控制，岸基电源直流侧电压、电流如图7a 和图7b 所示。
图7 限流控制投入前后岸基电源R 侧电压与电流
Fig.7 Electrical quantities of End-R with and without current-limiting control
由图7a 和图7b 可知，在海缆发生故障的场景下，若未投入限流控制，直流侧电压会在短时间内快速跌落到零，直流侧电流的幅值迅速增大，故障电流在数毫秒内会超过正常运行稳态值（-7.2A）的数十倍左右；若检测到故障后及时投入限流控制，换流器降压限流控制响应后直流侧电压幅值会逐渐达到一个小于额定值的稳定值，直流侧电流会稳定在正常运行稳态值（-7.2A）的1.3 倍，控制调节过程中电流的峰值仅波动至额定电流两倍左右，故障电流能够得到有效限制。
3.1.2 支缆故障验证（以Line5 为例）
以支缆Line5 故障为例，投入限流控制后岸基站直流侧电压
如图8 所示。
如图8 所示，根据保护启动判据式（8）、式（9），站R、站I、分支单元BU1、分支单元BU2、分支单元BU3 分别于10.545 8 s、10.545 8 s、10.545 3 s、10.544 8 s、10.5453 s 启动保护。
图8 岸基站直流侧、分支单元电压
Fig.8 Voltage of PFE and BU
岸基站保护启动后，站R、站I 测量电压分别为0.421 kV、0.420 kV，由式（4）可得站R、I 反时限欠电压保护动作时延分别为49.5 ms、49.4 ms。
分支单元保护启动后，分支单元主缆测量电流如图9 所示。与故障支缆Line5 直接相连接分支单元BU2 测量电流 i2.BI与 i2.BR的电流方向相异，根据式（3），判别为本支缆故障，随后相连接分支单元断路开关PR2.SP 动作，隔离故障；与故障支缆Line5非直接相连接分支单元BU1、BU3 测量电流 i1.BI与i1.BR、i3.BI与 i3.BR的电流方向分别相同，进而根据保护方案流程根据式（5）计算反时限欠电压保护动作时延分别为30.9 ms、30.9 ms。
图9 分支单元主缆测量电流
Fig.9 Currents of in.BR(t) and in .BI(t)
由于故障分支Line5 直接相连接分支单元BU2断路开关PR2.SP 动作、故障被隔离，系统电压回升，岸基电源直流侧电压变化率
、分支单元电压变化率
如图10 所示，根据保护结束判据式（10）和判据式（11），与故障支缆Line5 非直接相连接岸基站R、岸基站I、分支单元BU1、分支单元BU3 保护流程结束，保护不误动。3.1.3 主缆故障验证（以Line1 为例）
图10 岸基站直流侧、分支单元电压变化率
Fig.10 Voltage change rate of PFE and BU
以主缆Line1 故障为例，投入限流控制后岸基站直流侧电压
、分支单元电压
如图11 所示，根据保护启动判据式（8）、判据式（9），岸基站R、岸基站I、分支单元BU1、分支单元BU2、分支单元BU3 保护在10.545 5 s、10.546 1 s、10.545 0 s、10.545 0 s、10.545 5 s 分别启动。
图11 岸基站直流侧、分支单元电压
Fig.11 Voltage of PFE and BU
岸基站保护启动后，站R、站I 测量电压分别为0.307 kV、0.515 kV，由式（4）可得岸基站R、I 反时限欠电压保护动作时延分别为38.8 ms、58.3 ms。
分支单元保护启动后，各分支单元测量电流如图12 所示。各分支单元两端测量电流 i1.BI与 i1.BR、i2.BI与 i2.BR、i3.BI与 i3.BR的电流方向分别相同，根据支缆故障判据（3），不满足支缆动作要求，进而由式（5）计算可得各分支单元反时限欠电压保护动作时延分别为20.1 ms、20.6 ms、30.3 ms，根据动作时延大小，与故障段Line1 直接相连接分支单元BU1、BU2 先行满足动作条件。根据故障区段判据式（6）、判据式（7），BU1 中PR.1.BI、BU2 中PR2.BR 动作，实现故障有选择性隔离。
图12 分支单元主缆测量单元处电流
Fig.12 Current of in.BR(t) and in .BI(t)
由于故障区段Line1 直接相连接分支单元断路开关动作、故障被隔离，系统电压回升，岸基电源直流侧电压变化率
、分支单元电压变化率
如图13 所示。根据保护结束判据式（10）、判据式（11），与故障区段Line1 非直接相连接岸基站R、岸基站I、分支单元BU3 保护流程结束，保护不误动。
图13 岸基站直流侧、分支单元电压变化率
Fig.13 Voltage change rate of PFE and BU
3.2 影响因素分析及验证
为进一步检验本文所提出控保协同保护方案的性能，以下分别针对故障位置及过渡电阻、噪声对保护方案的影响进行分析。
3.2.1 故障位置及过渡电阻影响
不同位置、不同过渡电阻故障情况下，仿真结果见附表2（故障时刻为10.5 s）。仿真结果表明，限流控制模式下，随着过渡电阻的增大、故障电压幅值减小，保护动作时间随之增长；各区段故障，本保护方案均正确动作。
从保护出口时长的角度来看，发生金属性接地故障（过渡电阻0 Ω）时，保护均可在0.05 s 左右完成动作，其耗时远远小于文献[14]中方法的0.75 s时长；即使是带过渡电阻的高阻故障场景，保护切除故障的动作耗时也在0.2 s 之内。
3.2.2 噪声影响
海底观测网测量单元受噪声等干扰的影响，存在量测误差等。根据国标GBT 20840.8—2007 的标准，用于电气测量的电子式电流互感器工作环境信噪比应有SNR≥30dB。考虑最严苛的工况，在支缆故障（以Line5 为例）和主缆故障（以Line1 为例）两种故障场景下分别添加SNR=30dB 的高斯白噪声，验证所提出保护方案的耐干扰性能，其结果如图14 所示。
图14 噪声干扰下分支单元主缆测量电流
Fig.14 Current of in.BR(t) and in .BI(t) under noise
分别将噪声工况下支缆、主缆故障电气量波形（见图14）与无噪声工况下故障电气量波形（见图9、图12）进行对比分析。由对比可知，受噪声影响，分支单元的测量电流波形呈现一定程度的畸变。即使是在SNR=30 的强干扰下，分支单元两侧 电流的测量值仍然没有出现极性改变，说明所提基于分支单元极性的故障区段定位方法仍然有效。此外，主缆保护中的反时限欠电压保护判据式（4）、判据式（5）在计算电压测量值时采用积分求均值的算法，从信号处理的角度看该算法能够起到抗噪的作用，其性能必然会优于电流判据，可保证主缆保护判据的可靠性。总之，考虑最严苛的噪声工况（SNR=30），所提海底供电系统的保护方案也能够正确可靠地实现故障判别，具有良好的耐噪性能。
3.3 半实物仿真验证结果
为进一步验证本文所提出的海底观测网供电系统控保协同故障判别方案可行性与有效性，利用硬件控保单元搭载RT-LAB 构建了半实物仿真平台，如图15 所示。
图15 海底观测网半实物仿真平台
Fig.15 The semi-physical simulation platform for power system of subsea observation network
正常运行时，岸基站换流器PEER、分支单元BU1、分支单元BU2 稳态输出电压如图16a 所示；Line1 靠近分支单元BU1 侧发生接地故障时，岸基站R 侧暂态电压、电流如图16b 所示。由图16 可知，半实物仿真结果与理论分析一致，正常运行时 岸基站与各分支单元输出稳定直流电压，故障时电流快速升高，降压限流控制启动后电压降低、电流稳定。
图16 供电系统输出电压、电流
Fig.16 Voltage and current output of the power system
为验证所提出保护方案有效性，Line1 靠近分支单元BU1 侧发生接地故障时，各个分支单元R 侧、I 侧平均电压如图17 所示。由图17 可知，故障近端分支单元BU1 平均电压uB1 的跌落速度快、幅值低，根据判据式（4）和式（5）能够实现故障区段准确判别，利用半实物仿真结果验证了所提出保护方案的有效性。
图17 分支单元平均电压
Fig.17 Average voltage of BU
4 结论
本文在岸基电源、接驳盒换流器、光电复合海缆、分支单元特性分析与模型研究基础上，提出了一种基于控保协同的海底观测网供电系统保护方案。所提保护方案在岸基站换流器限流控制模式下，利用分支单元电流方向实现支缆故障判别，利用分支单元及岸基站电压构造反时限欠电压保护实现主缆故障判别，利用分支单元电流方向实现主缆区段判别。所提出保护方案：
1）保护范围覆盖海缆全区段，无需依赖通信，仅利用岸基站/分支单元本地测量电气量构成保护判据，能够实现海缆故障有选择性判别及隔离。
2）耐受过渡电阻能力、耐噪性能良好。
3）借助岸基电源限流控制实现控保协同，能够有效抑制故障电流、实现故障快速判别与隔离。
附 录
附表1 恒压海底观测网供电系统关键参数
App.Tab.1 Parameters of power supply system
附表2 不同故障位置及过渡电阻仿真结果
App.Tab.2 Simulation results of different fault positions and transition resistances
（续）
[1]翟方国,李培良,顾艳镇,等.海底有缆在线观测系统研究与应用综述[J].海洋科学,2020,44(8): 14-28.Zhai Fangguo,Li Peiliang,Gu Yanzhen,et al.Review of the research and application of the submarine cable online observation system[J].Marine Sciences,2020,44(8): 14-28.
[2]张扬,周学军,王希晨,等.海底观测网恒压远程供电系统[J].光通信技术,2014,38(1): 18-21.Zhang Yang,Zhou Xuejun,Wang Xichen,et al.Remote power feeding system of underwater observatory network[J].Optical Communication Technology,2014,38(1): 18-21.
[3]贾科,施志明,张旸,等.基于电缆早期故障区段定位的柔性直流配电系统保护方法[J/OL].电力系统自动化,2022: 1-15.(2022-09-22).https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20220921.0922.002.html.Jia Ke,Shi Zhiming,Zhang Yang,et al.Incipient fault section location based protection for a flexible DC distribution system Chinese full text[J/OL].Automation of Electric Power Systems,2022: 1-15.(2022-09-22).https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1180.TP.20220921.0922.002.html.
[4]张大海,张晓炜,孙浩,等.基于卷积神经网络的交直流输电系统故障诊断[J].电力系统自动化,2022,46(5): 132-145.Zhang Dahai,Zhang Xiaowei,Sun Hao,et al.Fault diagnosis for AC/DC transmission system based on convolutional neural network[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(5): 132-145.
[5]吕安强.基于分布式光纤应变和温度传感的光纤复合海底电缆状态监测方法研究[D].北京: 华北电力大学,2015.
[6]陈小玲,叶银灿,李冬.东海国际海底光缆故障原因分析研究[J].海洋工程,2009,27(4): 121-125.Chen Xiaoling,Ye Yincan,Li Dong.Analysis of the factors affecting submarine optical cable safety in the East China Sea[J].The Ocean Engineering,2009,27(4): 121-125.
[7]张政,周学军,王希晨,等.缆系水下信息网恒流远供系统短路故障诊断及区间定位方法[J].浙江大学学报(工学版),2019,53(6): 1190-1197.Zhang Zheng,Zhou Xuejun,Wang Xichen,et al.Short-circuit fault diagnosis and interval location method for constant current remote supply system in cabled underwater information networks[J].Journal of Zhejiang University (Engineering Science),2019,53(6): 1190-1197.
[8]叶胤,王超,莫仁芸.海底光缆通信系统技术发展分析[J].广东通信技术,2021,41(1): 19-23.
[9]陈鹰,杨灿军,陶春辉.海底观测系统[M].北京: 海洋出版社,2006.
[10]陈燕虎.基于树型拓扑的缆系海底观测网供电接驳关键技术研究[D].杭州: 浙江大学,2012.
[11]Chen Yanhu,Howe B M,Yang Canjun.Actively controllable switching for tree topology seafloor observation networks[J].IEEE Journal of Oceanic Engineering,2015,40(4): 993-1002.
[12]Zang Yujia,Chen Yanhu,Yang Canjun,et al.A new approach for analyzing the effect of non-ideal power supply on a constant current underwater cabled system[J].Frontiers of Information Technology &Electronic Engineering,2020,21(4): 604-615.
[13]El-Sharkawi M A,Upadhye A,Lu Shuai,et al.North east Pacific time-integrated undersea networked experiments (NEPTUNE): cable switching and protection[J].IEEE Journal of Oceanic Engineering,2005,30(1): 232-240.
[14]陈曦,王霞,王增彬,等.温度梯度对直流电压极性反转过程中瞬态电场的影响[J].高电压技术,2010,36(5): 1222-1227.Chen Xi,Wang Xia,Wang Zengbin,et al.Effects of temperature gradient on transient electric field under DC voltage reversal[J].High Voltage Engineering,2010,36(5): 1222-1227.
[15]郑欢,刘乐乐,李忠华.直流叠加冲击电压下HVDC 电缆暂态电场分布特性研究[J].中国电机工程学报,2016,36(24): 6682-6692,6921.Zheng Huan,Liu Lele,Li Zhonghua.Research on the transient electric field distribution in HVDC cable under DC voltage superimposed impulse voltages[J].Proceedings of the CSEE,2016,36(24): 6682-6692,6921.
[16]徐志钮,胡宇航,赵丽娟,等.基于单斜坡法的光电复合海缆温度、应变快速测量方法[J].电力自动化设备,2020,40(5): 202-209.Xu Zhiniu,Hu Yuhang,Zhao Lijuan,et al.Rapid temperature and strain measurement method for opticelectric composite submarine cable based on slopeassisted method[J].Electric Power Automation Equipment,2020,40(5): 202-209.
[17]束洪春,代月,安娜,等.基于线性回归的柔性直流电网纵联保护方法[J].电工技术学报,2022,37(13): 3213-3226,3288.Shu Hongchun,Dai Yue,An Na,et al.Pilot protection method of flexible DC grid based on linear regression[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2022,37(13): 3213-3226,3288.
[18]黄文焘,邰能灵,刘剑青,等.微电网多层级协同反时限保护方案[J].电工技术学报,2021,36(3): 623-633.Huang Wentao,Tai Nengling,Liu Jianqing,et al.Multi-layer collaborative inverse-time protection schemes for microgrids[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2021,36(3): 623-633.
[19]宋国兵,陶然,李斌,等.含大规模电力电子装备的电力系统故障分析与保护综述[J].电力系统自动化,2017,41(12): 2-12.Song Guobing,Tao Ran,Li Bin,et al.Survey of fault analysis and protection for power system with large scale power electronic equipments[J].Automation of Electric Power Systems,2017,41(12): 2-12.
[20]王守相,刘琪,薛士敏,等.直流配电系统控制与保护协同关键技术及展望[J].电力系统自动化,2019,43(23): 23-30.Wang Shouxiang,Liu Qi,Xue Shimin,et al.Key technologies and prospect for coordinated control and protection in DC distribution system[J].Automation of Electric Power Systems,2019,43(23): 23-30.
[21]冯迎宾,李智刚,王晓辉,等.海底单极直流输电中海水作为输电回路的原理实验及分析[J].电力系统自动化,2013,37(7): 119-122.Feng Yingbin,Li Zhigang,Wang Xiaohui,et al.Principle experiment and analysis of seawater as a transmission circuit in seafloor monopolar DC transmission system[J].Automation of Electric Power Systems,2013,37(7): 119-122.
[22]约瑟.切斯尼,左名久,王红霞,等.海底光缆通信系统(下册): 设备及运行维护[M].2 版.北京: 机械工业出版社.
[23]刘座辰,林磊,殷天翔,等.一种模块化多电平换流器子模块开路故障的快速检测与诊断方法[J].电工技术学报,2022,37(19): 4883-4894.Liu Zuochen,Lin Lei,Yin Tianxiang,et al.A fast open-circuit fault detection and diagnosis method for sub-modules of modular multilevel converters[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2022,37(19): 4883-4894.
[24]戴志辉,陈思琦,李毅然,等.复杂环状柔直配电网单极断线故障特性分析[J].电工技术学报,2022,37(5): 1229-1241.Dai Zhihui,Chen Siqi,Li Yiran,et al.Characteristic analysis of single-pole breakage fault in complex ring flexible DC distribution systems[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2022,37(5): 1229-1241.
[25]Lu Shuai,El-Sharkawi M A,Kirkham H,et al.NEPTUNE power system: startup power supply for 10 kV to 400 V DC-DC converters[C]//Twenty-First Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition,2006,Dallas,TX,USA,2006: 1-5.
[26]Vorperian V.Synthesis of medium voltage dc-to-dc converters from low-voltage,high-frequency PWM switching converters[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2007,22(5): 1619-1635.
[27]陈燕虎,杨灿军,李德骏,等.基于模块堆叠的同步整流变换器[J].电力自动化设备,2012,32(7): 62-65,75.Chen Yanhu,Yang Canjun,Li Dejun,et al.Synchronous rectifier converter based on module stack[J].Electric Power Automation Equipment,2012,32(7): 62-65,75.
[28]Lu Shuai.Infrastructure,operations,and circuits design of an undersea power system[D].Washington: University of Washington Electrical Engineering,2006.
[29]Barnes C R,Best M M R,Johnson F R,et al.Challenges,benefits,and opportunities in installing and operating cabled ocean observatories: perspectives from NEPTUNE Canada[J].IEEE Journal of Oceanic Engineering,2013,38(1): 144-157.
[30]Zhang Zheng,Zhou Xuejun,Wang Xichen,et al.A novel diagnosis and location method of short-circuit grounding high-impedance fault for a mesh topology constant current remote power supply system in cabled underwater information networks[J].IEEE Access,7: 121457-121471.
[31]王希晨,周学军,忽冉,等.海光缆远程供电系统可靠性研究[J].上海交通大学学报,2013,47(3): 428-433.Wang Xichen,Zhou Xuejun,Hu Ran,et al.Reliability simulation of remote power feeding system[J].Journal of Shanghai Jiao Tong University,2013,47(3): 428-433.
[32]Chan Ting,Liu C C,Howe B M,et al.Fault location for the NEPTUNE power system[J].IEEE Transactions on Power Systems,2007,22(2): 522-531.
[33]曾祥君,毛宇,邓丰,等.基于多端行波时差的海底观测网故障定位方法[J].电网技术,2019,43(9): 3280-3287.Zeng Xiangjun,Mao Yu,Deng Feng,et al.Fault location method for seafloor observation network based on multi-terminal traveling wave time difference[J].Power System Technology,2019,43(9): 3280-3287.
[34]葛平娟,肖凡,涂春鸣,等.考虑故障限流的下垂控制型逆变器暂态控制策略[J].电工技术学报,2022,37(14): 3676-3687.Ge Pingjuan,Xiao Fan,Tu Chunming,et al.Transient control strategy of droop-controlled inverter considering fault current limitation[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2022,37(14): 3676-3687.
[35]Zheng Tao,Lü Wenxuan,Wu Qiong,et al.An integrated control and protection scheme based on FBSM-MMC active current limiting strategy for DC distribution network[J].IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics,2021,9(3): 2632-2642.
[36]Seyedi Y,Karimi H.Coordinated protection and control based on synchrophasor data processing in smart distribution networks[J].IEEE Transactions on Power Systems,2018,33(1): 634-645.
[37]郭振威,姚建刚,康童,等.一种输电线路超高速方向保护方法[J].电工技术学报,2016,31(22): 168-177.Guo Zhenwei,Yao Jiangang,Kang Tong,et al.A method for directional ultra-high-speed protection of transmission lines[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2016,31(22): 168-177.
[38]张政,周学军,王希晨,等.缆系水下信息网恒流远供系统短路故障诊断及区间定位方法[J].浙江大学学报(工学版),2019,53(6): 1190-1197.Zhang Zheng,Zhou Xuejun,Wang Xichen,et al.Short-circuit fault diagnosis and interval location method for constant current remote supply system in cabled underwater information networks[J].Journal of Zhejiang University (Engineering Science),2019,53(6): 1190-1197.