南瑞集团牵头的“复杂电网差动保护关键技术及应用”获国家技术发明二等奖

 

11月3日，2020年度国家科学技术奖励大会在京召开，南瑞集团牵头的“复杂电网差动保护关键技术及应用”获国家技术发明二等奖，项目第一完成人、南瑞集团副总经理、总工程师、党委委员郑玉平参加大会并作为技术发明奖获奖者代表上台领奖。

 

 

 

 

电网日趋复杂，“贴身保镖”亟需升级

随着“西电东送”战略实施，清洁能源大规模开发和外送，我国逐步建成世界上电压等级最高、输送距离最远、交直流混联的特大型复杂电网。

复杂电网“故障全局化”特征凸显。以华东电网为例，多达234条线路单一故障若不能及时切除，极易引发连锁反应，近4000万千瓦功率冲击将瞬间波及多个跨区电网，造成灾难性后果。因此，快速、灵敏、可靠切除故障成为保障复杂电网安全最迫切的要求。

作为电网安全第一道防线中的主保护，差动保护设备担负着第一时间快速切除故障的重任，是电网和各类电气设备的“贴身保镖”。随着电网电压等级不断提升、规模和复杂度持续加大，呈现线路分布电容电流成倍增长、大容量变压器励磁涌流与故障电流波形更趋相似、故障暂态电流幅值大衰减慢等特征，多次造成差动保护误动或慢动，导致电网事故扩大和设备损坏，差动保护精准快速辨识故障难度愈加凸显，面临严峻挑战。

针对上述问题和挑战，项目组在国家科技攻关计划、自然科学基金等多个项目支持下，创新实现了复杂电网差动保护关键技术和装置的重大突破。

突破核心技术，让保护动作“快、准、稳”

项目成功突破输电线路、大容量变压器、发电机、母线等成套保护装置关键核心技术，大幅提升故障识别能力、缩短动作时间、提升动作可靠性，推动我国电网完成以差动保护为主保护的升级换代。

1.突破线路保护传统技术思路，提出了不受分布电容电流影响的线路差动保护技术、电气和通信参量协同辨识信道对称性技术，解决了线路电容电流影响保护性能、信道异常伴随线路故障同步发生导致线路差动保护不正确动作的难题。

2.揭示了变压器铁芯磁链与电压变化特征参量的定量关系，提出铁芯饱和快速判别、不经励磁涌流闭锁的差动保护技术，构建解耦相-相影响、强化波形间断特征的涌流按相判别方法，解决了变压器励磁涌流影响保护精准快速辨识故障的难题。

3.揭示了故障相电流互感器饱和时保护动作轨迹的动态演化规律、非故障相互感器饱和产生机理，通过饱和轨迹包络逼近、超短数据窗线性区判别、故障相制动非故障相等差动保护技术解决了互感器饱和导致保护误动的难题，同时又不牺牲内部故障时的快速性和灵敏性。

权威认证鉴定，成果整体国际领先

项目构建了复杂电网差动保护技术体系，自适应于不同保护对象、不同应用场景、不同故障演化过程，解决了差动保护快速性、灵敏性、可靠性难以兼顾的难题。基于上述成果，研制的系列继电保护装置通过德国TUV等5家权威机构检测认证。获授权发明专利59 项，出版专著4部，发表SCI/EI 论文97 篇。牵头制定《1000kV电力系统继电保护技术导则》等国家标准。多位院士专家组成的鉴定委员会一致认为，项目成果整体技术处于国际领先水平。

有效助力“不停电”，实现从进口替代到出口

项目成果已广泛应用于我国220kV~1000kV各电压等级电网，涵盖新一代调相机组工程、海上风电工程以及川藏联网等重要工程。

对不满足我国复杂电网要求的进口保护进行了批量替换，带动我国高压电网新投运设备100%配置国产差动保护，产品出口至数十个国家和地区。

依托项目成果，建设智能电网保护和运行控制国家重点实验室，主办的国际学术研讨会被纳入中国工程院国际高端论坛。

多年来我国未发生类似美国、印度等国家影响千万至数亿人口的大停电，项目成果发挥了重要作用，创造了巨大的经济和社会效益。随着新型电力系统建设、新能源的规模化持续开发利用、“一带一路”建设的深入推进，成果具有广阔的应用前景。