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国家电力调度控制中心 陈国平等:继电保护面临的挑战与展望

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发表于 2017-9-7 14:20:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
网发展对继电保护提出的新要求
1
交直流混联电网故障全局化特征明显
特高压、直流输电建设的快速推进,复杂大电网一体化特征不断加强。一些常见的扰动或者常规操作均有可能引发交直流系统连锁性故障,甚至造成近区直流换相失败,威胁系统稳定运行。电网故障复杂化、全局化已成为新常态,对继电保护的速动性与可靠性以及交直流系统保护的协同配合提出了严苛要求。
2
电力电子化电网的故障暂态特性复杂多变
电力电子装置高度渗透至电力系统发、输、变、配、用电等各个环节,改变了系统的结构与参数,其本体控制保护系统具有离散性、非线性的动态响应又将进一步增加故障暂态过程的复杂性和多变性。传统基于稳态工频量的继电保护动作原理、配置方案、整定原则有待进一步改进以适应电力电子化电网的需求。

技术发展应该坚持的四项原则
1
必须坚持继电保护“四性”
“可靠性、快速性、选择性、灵敏性”是几十年电网行经验总结提炼出来的,是制造、设计、建设及运行各个环节必须坚持的基本原则。
2
坚持快速保护的独立原则
快速保护属于电网安全稳定的第一道防线,其迅速可靠动作对于避免直流换相失败尤为重要。从减少处理环节、简化二次回路、提高可靠性等角度出发考虑,必须坚持快速保护独立配置的原则。
3
坚持适应电网发展原则
继电保护要站在电网发展、电网安全的高度,主动适应电网运行特性变化,把握技术发展方向,积极解决电网和设备运行中存在的问题,满足电网安全稳定要求。
4
坚持创新引领原则
继电保护要坚持以问题为导向,增强创新意识,实现创新驱动,吸收芯片和通信等相关领域技术发展成果,不断提升核心技术与核心装备的自主创新能力,重点培育一批国际领先的技术成果,实现技术引领。

重点发展方向
1
即插即用的就地化保护
构建以“采样数字化、保护就地化、元件保护专网化、信息共享化”为特征的即插即用就地化保护体系,推动智能变电站技术的进步。利用就地化保护接口标准、更换便捷、就地安装的优势,积极推动继电保护“工厂化调试+更换式检修”的管理创新,提高安装检修效率,同时实现基建工程的降本增效。
1)采样数字化
保护装置直接接收电子式互感器输出数字信号,不依赖外部对时信号实现保护功能。
2)保护就地化
保护装置采用小型化、高防护、低功耗设计,实现就地化安装,缩短信号传输距离,保障主保护的独立性和速动性。
3)元件保护专网化
元件保护分散采集各间隔数据,装置间通过光纤直连,形成高可靠无缝冗余的内部专用网络,保护功能不受变电站SCD文件变动影响。
4)信息共享化
智能管理单元集中管理全站保护设备,作为保护与变电站监控的接口,采用标准通信协议,实现保护与变电站监控之间的信息共享。
2
优化配置的后备保护
1)开展断路器失灵保护及死区保护优化研究
通过加装光TA差动保护和基于站域信息共享等技术方案,优化断路器失灵保护及死区保护的动作性能,达到将死区故障完全切除时间压缩至105ms以内、开关失灵切除时间压缩至200ms以内的目标。
2)研究推广零序反时限保护
全网采用相同特性的反时限零序电流曲线,通过平移动作曲线,实现电网各级线路零序电流保护的配合,提升后备保护整体性能。
3)深化站域控制保护技术的研究与应用
结合大电网运行的特点和需求,统筹考虑变电站二次系统整体方案,科学、合理的制定变电站二次系统的优化与重构方案。基于站域信息共享实现变电站内控制保护功能的全局优化。
3
智能化运检体系
1)加强智能站文件管控,提升变电站建设运行水平
构建智能站配置文件管控平台,确保配置文件的正确性及一致性;研究基于系统描述的继电保护虚端子关联的自动化生成方法,简化智能站配置流程;建立基于标准工程文件的继电保护数据、模型、图形的一体化展示平台,对二次设备实现自动精益化评估。
2)实施智能化高效检修,实现智能站可观、可控、可维护
通过“装置智能诊断、远程终端支持、安措自动执行、二次回路可视、检修综合决策”等技术,实现变电站可观、可控、可维护,提升现场工作效率和防误水平。
3)研发信息化单兵装备,提高现场智能感知和作业能力
研究、推广手持终端、智能穿戴设备等基于物联网技术的信息化单兵装备,提高现场智能感知和作业能力,实现继电保护设备和人员的双向互动、现场和远程的双向互动,提升现场工作的质量、效率和应急抢修能力。
4)开展自动化无人巡视,提升巡视质量和效率
利用人工智能技术,建立二次设备机器人巡视和远方巡视相结合的自动化巡视模式,有效提高巡视效率,减轻现场人员压力。
4
三大继电保护技术支撑平台
1)继电保护设备运行管理平台
依托调控云技术,构建一体化的继电保护设备运行管理平台,整合设备基础数据、运行数据、故障信息等海量数据,应用大数据的关联分析和挖掘分析技术,开展保护设备的状态评价,支撑状态检修。
2)智能整定与在线校核平台
基于调控云实现一体化的整定计算技术,统一全网数据、模型和图形标准,统一基础数据平台、统一整定计算原则,实现不同调控机构间整定计算管理的相互贯通和高效协同,提升全网继电保护定值的正确性和配合性能。
3)保护在线监视与智能诊断平台
集成故障录波、二次回路可视化、网络记录分析、保护信息子站“四合一”功能,收集处理全站继电保护的动作事件记录、动作简报、故障录波、装置状态、网络报文、回路状态等信息,实现电网故障的快速处理和保护装置异常的智能诊断,达到电网二次设备的实景可展示、状态可观测、电网故障可分析的目标。
5
直流控制保护
从保障交直流大电网系统整体安全的层面出发,提升直流二次系统的标准化、模块化与可靠性,建立直流控制保护可靠性评价系统,开发换流站全息实景展示及故障反演系统,推进柔性直流控制保护新技术研究,不断夯实对电网安全运行的基础保障作用。
6
继电保护前瞻性技术
着眼电网运行现状与发展需求,紧跟技术发展趋势,积极主动开展前瞻性技术研究,不断提升继电保护技术水平,满足未来电网的安全防护需求。
1)发展基于故障暂态分量的预警、保护新原理
2)研究柔性交流输电等电力电子设备控制保护技术
3)开展分布式电源接入的快速保护技术研究
4)开展半波长输电线路保护新技术研究
5)探索超导输电继电保护原理与技术方案



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