中國(guó)面向智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)技術(shù)研究與發(fā)展

2014年3月31日，《2014全球智能電網(wǎng)建設(shè)分布式能源及技術(shù)儲(chǔ)備展覽會(huì)暨高峰論壇》在國(guó)家會(huì)議中心舉行，在下午舉行的主題為“機(jī)電保護(hù)與特高壓技術(shù)”的演講環(huán)節(jié)，北極星電力網(wǎng)整理中國(guó)電科院繼電保護(hù)研究所所長(zhǎng)周澤昕做了主題為“面向智能電網(wǎng)的繼電保護(hù)技術(shù)研究與發(fā)展”的演講，全文如下：

周澤昕：繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)里面屬于比較成熟的技術(shù)，想探討一下最近這幾年隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，隨著特高壓智能建設(shè)，發(fā)現(xiàn)最后落到了我們機(jī)電保護(hù)上面，借這個(gè)機(jī)會(huì)跟大家分享幾個(gè)比較關(guān)心的問(wèn)題。

一個(gè)是想介紹一下背景，第二個(gè)方面是想介紹一下我們最近比較關(guān)注的幾個(gè)點(diǎn)，在特高壓系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，跟繼電保護(hù)有關(guān)的，大家比較關(guān)注的幾個(gè)問(wèn)題。第二個(gè)是我們智能變電站的保護(hù)，大家比較了解進(jìn)展的情況，會(huì)關(guān)心最近幾年智能變電站的建設(shè)對(duì)保護(hù)的驅(qū)動(dòng)有了大的驅(qū)動(dòng)作用。

第三個(gè)是大家比較關(guān)注配網(wǎng)方面，研究的比較多，我們今天不太展開(kāi)，關(guān)注幾個(gè)分布式電源對(duì)我們保護(hù)的影響。

第三個(gè)是支撐技術(shù)方面，我們大家關(guān)注到的話，發(fā)現(xiàn)我們?cè)谥悄茏冸娬镜倪\(yùn)維和通信技術(shù)發(fā)展以后給我們保護(hù)的運(yùn)維帶來(lái)一些變化，包括我們對(duì)設(shè)備的質(zhì)量控制，從檢測(cè)、我們的全壽命周期管理方面有一些技術(shù)進(jìn)步，分這么幾個(gè)方面給大家介紹一下。

第一個(gè)是背景介紹，我聽(tīng)了韓國(guó)的那位先生介紹韓國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的理解，我們大同小異，我們對(duì)智能電網(wǎng)的理解是以特高壓電網(wǎng)為骨架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以信息通信平臺(tái)為支撐，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)特征，。有安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔保護(hù)、友好互動(dòng)。

其實(shí)有幾個(gè)關(guān)鍵的詞就是我們的特高壓，我們的信息化，這幾個(gè)對(duì)我們的保護(hù)有比較大的影響。

首先我們來(lái)看一下，因?yàn)槲覀兘裉斓闹黝}是智能電網(wǎng)的峰會(huì)，我們會(huì)從不同的角度看智能電網(wǎng)，我今天的角度是從繼電保護(hù)專業(yè)。我們看一次的哪些變化對(duì)我們二次有影響?我們出現(xiàn)的特高壓互聯(lián)電網(wǎng)，采用了很多先進(jìn)的交流輸電技術(shù)，我們現(xiàn)在的直流輸電和大規(guī)模新能源接入，還有我們配電網(wǎng)和智能一次設(shè)備使用，這些都是對(duì)二次產(chǎn)生一定的影響。

更聚焦一下，從我們保護(hù)的角度來(lái)看，對(duì)二次的變化像我們?cè)谧冸娬緝?nèi)全站信息數(shù)字化，通信平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)化，包括三層網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。信息共享的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，包括我們時(shí)鐘同步，還有從廣域的角度說(shuō)是光纖通信技術(shù)的進(jìn)步都為我們保護(hù)提供了很多新的發(fā)展。既提供了一些挑戰(zhàn)又給了一些機(jī)遇，挑戰(zhàn)是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜對(duì)我們保護(hù)的安全性和原理產(chǎn)生一些影響。運(yùn)營(yíng)方式的靈活和展臺(tái)特性的變化都是對(duì)我們保護(hù)帶來(lái)的挑戰(zhàn)，給我們的機(jī)遇是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的通訊、信息共享和測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步都會(huì)給我們保護(hù)的技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)一些機(jī)遇。

我們?cè)賮?lái)看一下這幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，主要還是側(cè)重于幾方面，超特高壓保護(hù)的技術(shù)方向還有我們智能站、配電網(wǎng)保護(hù)的技術(shù)方向。先看一下特高壓保護(hù)方面，重點(diǎn)聚焦幾個(gè)地方，第一個(gè)是特高壓系統(tǒng)使用的變壓器不同，有什么影響?第二個(gè)是線路距離保護(hù)應(yīng)對(duì)過(guò)負(fù)荷有哪些影響?第三個(gè)是FACTS的使用，對(duì)我們保護(hù)的影響。還有交直流影響故障保護(hù)技術(shù)，最后一個(gè)是PMU對(duì)于廣域保護(hù)的影響。

特高壓變壓器我們現(xiàn)在投運(yùn)的特高壓系統(tǒng)一個(gè)是示范和皖電東送的工程。變壓器和我們傳統(tǒng)的變壓器有比較大的變化，首先是具備了獨(dú)立的主變之外的，我們是不是用傳統(tǒng)的保護(hù)就可以替代?我們?cè)谇捌谧隽舜罅康难芯�，覺(jué)得不行，如果是調(diào)壓變和補(bǔ)償變的靈敏度不夠，必須要調(diào)整。特高壓和我們常規(guī)變壓器涌流特征更趨于弱化，它的判別更不容易。平時(shí)我們用二次諧波判，但是它的含量會(huì)比較低，更不容易判出來(lái)，會(huì)產(chǎn)生空中誤動(dòng)的幾率會(huì)多。我們就引入了一些循環(huán)閉鎖和判據(jù)，加入了自適應(yīng)的浮動(dòng)門檻等等。

第三個(gè)特征是皖電東送的時(shí)候最后通過(guò)多套定值來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。然后是關(guān)于過(guò)負(fù)荷的問(wèn)題，距離保護(hù)有一個(gè)是經(jīng)常惹事，就是我們的距離三段保護(hù)，經(jīng)常在過(guò)負(fù)荷或者負(fù)荷轉(zhuǎn)移的時(shí)候，它會(huì)發(fā)生動(dòng)作，這個(gè)事情我們從紐約大停電，包括印度停電的情況都看到了。最近我們國(guó)家的一些保護(hù)專家和廠家做了努力，我們從理論上把它解決了，因?yàn)榻裉鞎r(shí)間有限，我簡(jiǎn)單的說(shuō)一下，我們以前的距離保護(hù)都是基于阻抗平面解決的，這是經(jīng)常見(jiàn)到的四邊形的阻抗平面，大家看一下這兩條虛線是造成我們距離保護(hù)三段誤動(dòng)的原因。這條是負(fù)荷線，有了這條線之后，只要相鄰線路由于故障或者是正常退出的負(fù)荷壓過(guò)來(lái)以后，會(huì)造成本線路的測(cè)量點(diǎn)離中間點(diǎn)比較近，一定會(huì)誤動(dòng)，在阻抗平面這個(gè)測(cè)量點(diǎn)對(duì)負(fù)荷的轉(zhuǎn)移是非常靈敏的。

我們現(xiàn)在通過(guò)電壓平面找到方式，比較可靠的區(qū)分還是過(guò)負(fù)荷，我們基于電壓的意思，我們過(guò)負(fù)荷的本質(zhì)是一個(gè)特征，如果說(shuō)是負(fù)荷的話，全線的電壓一定分布在兩端的電視連線上面。在終端的投影最小也在這一個(gè)角度，我們利用這個(gè)原理做了電壓特性，如果是阻抗平面的特性，過(guò)負(fù)荷的會(huì)進(jìn)入到過(guò)負(fù)荷的狀態(tài)，正常運(yùn)行點(diǎn)在這里。我們通過(guò)電壓平面，在正常運(yùn)行和過(guò)負(fù)荷的時(shí)候，始終讓它在陰影區(qū)域，進(jìn)到這里我們會(huì)動(dòng)作，保證他始終在動(dòng)作區(qū)域之外，保證它的可靠不動(dòng)作。

如果是發(fā)生了鼓掌，最困難的是高阻故障，高阻接地的時(shí)候，傳統(tǒng)的阻抗平面上有可能落到這個(gè)地方。這個(gè)圖不是特別清楚，我們畫(huà)了兩條，在負(fù)荷外面無(wú)法動(dòng)作。B相經(jīng)150歐姆高阻也可以。

后面說(shuō)到的是接入FACTS的技術(shù)，對(duì)我們的保護(hù)直接產(chǎn)生影響。這里面列舉了我們?cè)陔娋W(wǎng)中常用到的FACTS原件，磁控的和極控的，還有短路電流限制器和可控串補(bǔ)和SVC等等，這些都有一些研究，用了多種。它對(duì)我們的保護(hù)，在特高壓系統(tǒng)上用了串補(bǔ)以后，包括最近的幾個(gè)系統(tǒng)里面加入串補(bǔ)電壓反向，包括做了大量的算法研究，現(xiàn)在有些系統(tǒng)里面，加裝了串補(bǔ)以后線路進(jìn)行派接，都會(huì)對(duì)保護(hù)和配置進(jìn)行一定的影響。

下一個(gè)方面是關(guān)于交直流影響的問(wèn)題，直流系統(tǒng)換向失敗以后，南網(wǎng)的多端柔性直流，我們常規(guī)的在保護(hù)系統(tǒng)中也遇到一些問(wèn)題，比如變壓器空沖的時(shí)候，幾百公里以外的直流諧波保護(hù)會(huì)受到影響，這些都是我們現(xiàn)在比較關(guān)注的幾個(gè)