中国面向智能电网的继电保护技术研究与发展

2014年3月31日，《2014全球智能电网建设分布式能源及技术储备展览会暨高峰论坛》在国家会议中心举行，在下午举行的主题为“机电保护与特高压技术”的演讲环节，北极星电力网整理中国电科院继电保护研究所所长周泽昕做了主题为“面向智能电网的继电保护技术研究与发展”的演讲，全文如下：

周泽昕：继电保护在电力系统里面属于比较成熟的技术，想探讨一下最近这几年随着智能电网的发展，随着特高压智能建设，发现最后落到了我们机电保护上面，借这个机会跟大家分享几个比较关心的问题。

一个是想介绍一下背景，第二个方面是想介绍一下我们最近比较关注的几个点，在特高压系统建设过程中，跟继电保护有关的，大家比较关注的几个问题。第二个是我们智能变电站的保护，大家比较了解进展的情况，会关心最近几年智能变电站的建设对保护的驱动有了大的驱动作用。

第三个是大家比较关注配网方面，研究的比较多，我们今天不太展开，关注几个分布式电源对我们保护的影响。

第三个是支撑技术方面，我们大家关注到的话，发现我们在智能变电站的运维和通信技术发展以后给我们保护的运维带来一些变化，包括我们对设备的质量控制，从检测、我们的全寿命周期管理方面有一些技术进步，分这么几个方面给大家介绍一下。

第一个是背景介绍，我听了韩国的那位先生介绍韩国对智能电网的理解，我们大同小异，我们对智能电网的理解是以特高压电网为骨架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以信息通信平台为支撑，具有信息化、自动化、互动特征，。有安全可靠、经济高效、清洁保护、友好互动。

其实有几个关键的词就是我们的特高压，我们的信息化，这几个对我们的保护有比较大的影响。

首先我们来看一下，因为我们今天的主题是智能电网的峰会，我们会从不同的角度看智能电网，我今天的角度是从继电保护专业。我们看一次的哪些变化对我们二次有影响?我们出现的特高压互联电网，采用了很多先进的交流输电技术，我们现在的直流输电和大规模beplay规则 接入，还有我们配电网和智能一次设备使用，这些都是对二次产生一定的影响。

更聚焦一下，从我们保护的角度来看，对二次的变化像我们在变电站内全站信息数字化，通信平台的网络化，包括三层网络建设。信息共享的标准化技术，包括我们时钟同步，还有从广域的角度说是光纤通信技术的进步都为我们保护提供了很多新的发展。既提供了一些挑战又给了一些机遇，挑战是网架结构逐渐复杂对我们保护的安全性和原理产生一些影响。运营方式的灵活和展台特性的变化都是对我们保护带来的挑战，给我们的机遇是通过网络化的通讯、信息共享和测量技术的进步都会给我们保护的技术进步带来一些机遇。

我们再来看一下这几个关键技术，主要还是侧重于几方面，超特高压保护的技术方向还有我们智能站、配电网保护的技术方向。先看一下特高压保护方面，重点聚焦几个地方，第一个是特高压系统使用的变压器不同，有什么影响?第二个是线路距离保护应对过负荷有哪些影响?第三个是FACTS的使用，对我们保护的影响。还有交直流影响故障保护技术，最后一个是PMU对于广域保护的影响。

特高压变压器我们现在投运的特高压系统一个是示范和皖电东送的工程。变压器和我们传统的变压器有比较大的变化，首先是具备了独立的主变之外的，我们是不是用传统的保护就可以替代?我们在前期做了大量的研究，觉得不行，如果是调压变和补偿变的灵敏度不够，必须要调整。特高压和我们常规变压器涌流特征更趋于弱化，它的判别更不容易。平时我们用二次谐波判，但是它的含量会比较低，更不容易判出来，会产生空中误动的几率会多。我们就引入了一些循环闭锁和判据，加入了自适应的浮动门槛等等。

第三个特征是皖电东送的时候最后通过多套定值来实现调压。然后是关于过负荷的问题，距离保护有一个是经常惹事，就是我们的距离三段保护，经常在过负荷或者负荷转移的时候，它会发生动作，这个事情我们从纽约大停电，包括印度停电的情况都看到了。最近我们国家的一些保护专家和厂家做了努力，我们从理论上把它解决了，因为今天时间有限，我简单的说一下，我们以前的距离保护都是基于阻抗平面解决的，这是经常见到的四边形的阻抗平面，大家看一下这两条虚线是造成我们距离保护三段误动的原因。这条是负荷线，有了这条线之后，只要相邻线路由于故障或者是正常退出的负荷压过来以后，会造成本线路的测量点离中间点比较近，一定会误动，在阻抗平面这个测量点对负荷的转移是非常灵敏的。

我们现在通过电压平面找到方式，比较可靠的区分还是过负荷，我们基于电压的意思，我们过负荷的本质是一个特征，如果说是负荷的话，全线的电压一定分布在两端的电视连线上面。在终端的投影最小也在这一个角度，我们利用这个原理做了电压特性，如果是阻抗平面的特性，过负荷的会进入到过负荷的状态，正常运行点在这里。我们通过电压平面，在正常运行和过负荷的时候，始终让它在阴影区域，进到这里我们会动作，保证他始终在动作区域之外，保证它的可靠不动作。

如果是发生了鼓掌，最困难的是高阻故障，高阻接地的时候，传统的阻抗平面上有可能落到这个地方。这个图不是特别清楚，我们画了两条，在负荷外面无法动作。B相经150欧姆高阻也可以。

后面说到的是接入FACTS的技术，对我们的保护直接产生影响。这里面列举了我们在电网中常用到的FACTS原件，磁控的和极控的，还有短路电流限制器和可控串补和SVC等等，这些都有一些研究，用了多种。它对我们的保护，在特高压系统上用了串补以后，包括最近的几个系统里面加入串补电压反向，包括做了大量的算法研究，现在有些系统里面，加装了串补以后线路进行派接，都会对保护和配置进行一定的影响。

下一个方面是关于交直流影响的问题，直流系统换向失败以后，南网的多端柔性直流，我们常规的在保护系统中也遇到一些问题，比如变压器空冲的时候，几百公里以外的直流谐波保护会受到影响，这些都是我们现在比较关注的几个