质子交换膜电解槽内部短路故障特性分析及保护策略

李斌; 范辉; 何佳伟; 李晔; 吴张曦; 王海洋

doi:10.13335/j.1000-3673.pst.2025.0818

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质子交换膜电解槽内部短路故障特性分析及保护策略

更新时间：2026-01-29

- 质子交换膜电解槽内部短路故障特性分析及保护策略
- Vol. 50, Issue 1, Pages: 355-364(2026)
- 作者机构：
  
  1. 智能配用电装备与系统全国重点实验室(天津大学)
  2. 智能配用电装备与系统全国重点实验室(河北工业大学)
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13335/j.1000-3673.pst.2025.0818
  CLC： TQ116.21
- Published：2026
- 稿件说明：
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李斌, 范辉, 何佳伟, et al. 质子交换膜电解槽内部短路故障特性分析及保护策略[J]. 2026, 50(1): 355-364.
DOI：

李斌, 范辉, 何佳伟, et al. 质子交换膜电解槽内部短路故障特性分析及保护策略[J]. 2026, 50(1): 355-364. DOI： 10.13335/j.1000-3673.pst.2025.0818.

摘要

质子交换膜(proton exchange membrane

PEM)电解槽内部短路故障发展速度快且危害严重，快速可靠辨识故障对于提升制氢系统安全性具有重要意义。为此，该文开展了PEM电解槽内部短路故障特性与保护方法研究。首先，基于电解制氢的基本原理与极化特性，构建了计及双电层电容效应的PEM电解槽等效电路模型。在此基础上，结合DC-DC变换器控制策略，提出了电解槽内部短路故障暂稳态特性精确计算方法。基于故障特性，提出了基于稳态电流变化量及功率变化量符号特征的保护判据，并分析了其动作边界。最后，大量仿真算例表明：该文所提故障特性分析方法计算的暂态电流平均相对误差小于5%，稳态电流相对误差小于1%，误差较小，所提保护策略能够正确辨识PEM电解槽的内部短路故障。

Abstract

关键词

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