繼電保護(hù)設(shè)備的可靠性保證了整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行

隨著新能源發(fā)電大規(guī)模接入、柔性直流輸電技術(shù)的不斷應(yīng)用以及電力系統(tǒng)電力電子化發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化顯著，這對現(xiàn)有繼電保護(hù)方式和裝置提出了新的要求和挑戰(zhàn)。近日，中國電力報記者就新時期繼電保護(hù)變化和發(fā)展趨勢采訪了中國電力科學(xué)研究院有限公司高級專家杜丁香。

記者：當(dāng)前，柔性直流輸電技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用增多，現(xiàn)有的交流繼電保護(hù)產(chǎn)品是否能適用于直流輸電中？

杜丁香：交流繼電保護(hù)產(chǎn)品不能直接適用于直流輸電中。交流保護(hù)以被保護(hù)對象的各類分為線路保護(hù)和元件保護(hù)，元件保護(hù)包括：變壓器、母線、發(fā)變組、斷路器等保護(hù)裝置。而直流保護(hù)通常以被保護(hù)的區(qū)域分為：雙極區(qū)保護(hù)、極區(qū)保護(hù)和換流器保護(hù)。

交流保護(hù)的基本原理主要為差動保護(hù)、距離保護(hù)、過流保護(hù)、過/低壓保護(hù)等。直流保護(hù)由于其運行方式的多樣化，導(dǎo)致故障類型也更為復(fù)雜，其基本保護(hù)原理主要有行波保護(hù)、微分欠壓保護(hù)、直流線路欠壓保護(hù)、直流線路碰線保護(hù)、直流諧波保護(hù)、換相失敗保護(hù)、丟失脈沖保護(hù)等等。另外，保護(hù)動作邏輯上，交、直流保護(hù)也有很大差別，對于交流輸電系統(tǒng)的保護(hù)動作后，動作結(jié)果是直接跳開與故障元件相連接的斷路器從而起到隔離故障的作用。而直流保護(hù)動作后，通常會有移相、閉鎖、多次重啟直流、報警、切換控制系統(tǒng)等多種動作結(jié)果。

直流輸電分為常規(guī)直流輸電和柔性直流輸電。二者在運行特性及對保護(hù)的要求上存在一定差別。柔性直流輸電系統(tǒng)對快速切除故障的要求更高，通常要求在5毫秒內(nèi)切除故障，否則會對設(shè)備安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。常規(guī)直流中應(yīng)用的保護(hù)需要進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)和優(yōu)化才可以滿足柔直系統(tǒng)對于保護(hù)速動性和選擇性的要求。

記者：有專家表示，目前直流控制保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計對大電網(wǎng)運行的適應(yīng)性仍需提升，您怎么看這個問題？

杜丁香：目前的直流控制保護(hù)系統(tǒng)主要還是從保護(hù)昂貴的直流輸電系統(tǒng)主設(shè)備的角度進(jìn)行其控制保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計。

從這個角度來看，直流控制保護(hù)系統(tǒng)的策略和定值應(yīng)該還有一定量的優(yōu)化裕度。最典型的就是換相失敗預(yù)測的控制策略及換相失敗保護(hù)的相關(guān)定值。目前也有許多科研人員在進(jìn)行相關(guān)研究，以期降低換相失敗對大電網(wǎng)的沖擊。

眾所周知，直流輸電作為電力系統(tǒng)潮流的巨型載體，它在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行中的影響不可忽視。當(dāng)直流系統(tǒng)由于各種故障或換相失敗產(chǎn)生大的擾動時，其傳輸?shù)挠泄β蕰l(fā)生劇烈波動，而對于大量直流接入后的交直流混聯(lián)系統(tǒng)，大量功率的波動將會直接對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生威脅。

因此，這就要求直流控制保護(hù)在保護(hù)原理和定值設(shè)計時兼顧直流輸電設(shè)備本體和系統(tǒng)運行安全可靠性的要求，進(jìn)行兼容性設(shè)計。

記者：當(dāng)下電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)的不斷變化還對繼電保護(hù)設(shè)備企業(yè)提出了哪些新要求？

杜丁香：首先，繼電保護(hù)設(shè)備的質(zhì)量必須過硬，裝置要絕對的安全可靠。隨著我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，電網(wǎng)的運行方式也越來越呈現(xiàn)出多樣化的特征。這就要求繼電保護(hù)裝置在各種復(fù)雜的運行方式下具備更高的可靠性和安全性，既要保證在其區(qū)內(nèi)故障時可靠正確動作，也要保證區(qū)外故障不誤動作。

其次，為了適應(yīng)新能源電源的接入、交直流混聯(lián)及電力系統(tǒng)電力電子化后呈現(xiàn)的新電氣特征。對保護(hù)裝置的動作性能也提出了更高的要求。例如，由于新能源電源及電力電子化設(shè)備的接入，使得故障發(fā)生后，其故障電氣特征出現(xiàn)弱化，這就對保護(hù)裝置動作的靈敏性提出更高挑戰(zhàn)。

最后，保護(hù)設(shè)備企業(yè)也亟需緊跟電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化和相關(guān)技術(shù)更新，持續(xù)提升企業(yè)創(chuàng)新能力，研發(fā)出能更好地適應(yīng)新型設(shè)備、新型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的高性能保護(hù)裝置，為堅強智能電網(wǎng)保駕護(hù)航。