南瑞集團(tuán)牽頭的“復(fù)雜電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)

11月3日，2020年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在京召開，南瑞集團(tuán)牽頭的“復(fù)雜電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，項(xiàng)目第一完成人、南瑞集團(tuán)副總經(jīng)理、總工程師、黨委委員鄭玉平參加大會(huì)并作為技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)叽砩吓_(tái)領(lǐng)獎(jiǎng)。

電網(wǎng)日趨復(fù)雜，“貼身保鏢”亟需升級(jí)

隨著“西電東送”戰(zhàn)略實(shí)施，清潔能源大規(guī)模開發(fā)和外送，我國逐步建成世界上電壓等級(jí)最高、輸送距離最遠(yuǎn)、交直流混聯(lián)的特大型復(fù)雜電網(wǎng)。

復(fù)雜電網(wǎng)“故障全局化”特征凸顯。以華東電網(wǎng)為例，多達(dá)234條線路單一故障若不能及時(shí)切除，極易引發(fā)連鎖反應(yīng)，近4000萬千瓦功率沖擊將瞬間波及多個(gè)跨區(qū)電網(wǎng)，造成災(zāi)難性后果。因此，快速、靈敏、可靠切除故障成為保障復(fù)雜電網(wǎng)安全最迫切的要求。

作為電網(wǎng)安全第一道防線中的主保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)設(shè)備擔(dān)負(fù)著第一時(shí)間快速切除故障的重任，是電網(wǎng)和各類電氣設(shè)備的“貼身保鏢”。隨著電網(wǎng)電壓等級(jí)不斷提升、規(guī)模和復(fù)雜度持續(xù)加大，呈現(xiàn)線路分布電容電流成倍增長、大容量變壓器勵(lì)磁涌流與故障電流波形更趨相似、故障暫態(tài)電流幅值大衰減慢等特征，多次造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)或慢動(dòng)，導(dǎo)致電網(wǎng)事故擴(kuò)大和設(shè)備損壞，差動(dòng)保護(hù)精準(zhǔn)快速辨識(shí)故障難度愈加凸顯，面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

針對(duì)上述問題和挑戰(zhàn)，項(xiàng)目組在國家科技攻關(guān)計(jì)劃、自然科學(xué)基金等多個(gè)項(xiàng)目支持下，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)和裝置的重大突破。

突破核心技術(shù)，讓保護(hù)動(dòng)作“快、準(zhǔn)、穩(wěn)”

項(xiàng)目成功突破輸電線路、大容量變壓器、發(fā)電機(jī)、母線等成套保護(hù)裝置關(guān)鍵核心技術(shù)，大幅提升故障識(shí)別能力、縮短動(dòng)作時(shí)間、提升動(dòng)作可靠性，推動(dòng)我國電網(wǎng)完成以差動(dòng)保護(hù)為主保護(hù)的升級(jí)換代。

1.突破線路保護(hù)傳統(tǒng)技術(shù)思路，提出了不受分布電容電流影響的線路差動(dòng)保護(hù)技術(shù)、電氣和通信參量協(xié)同辨識(shí)信道對(duì)稱性技術(shù)，解決了線路電容電流影響保護(hù)性能、信道異常伴隨線路故障同步發(fā)生導(dǎo)致線路差動(dòng)保護(hù)不正確動(dòng)作的難題。

2.揭示了變壓器鐵芯磁鏈與電壓變化特征參量的定量關(guān)系，提出鐵芯飽和快速判別、不經(jīng)勵(lì)磁涌流閉鎖的差動(dòng)保護(hù)技術(shù)，構(gòu)建解耦相-相影響、強(qiáng)化波形間斷特征的涌流按相判別方法，解決了變壓器勵(lì)磁涌流影響保護(hù)精準(zhǔn)快速辨識(shí)故障的難題。

3.揭示了故障相電流互感器飽和時(shí)保護(hù)動(dòng)作軌跡的動(dòng)態(tài)演化規(guī)律、非故障相互感器飽和產(chǎn)生機(jī)理，通過飽和軌跡包絡(luò)逼近、超短數(shù)據(jù)窗線性區(qū)判別、故障相制動(dòng)非故障相等差動(dòng)保護(hù)技術(shù)解決了互感器飽和導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的難題，同時(shí)又不犧牲內(nèi)部故障時(shí)的快速性和靈敏性。

權(quán)威認(rèn)證鑒定，成果整體國際領(lǐng)先

項(xiàng)目構(gòu)建了復(fù)雜電網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)技術(shù)體系，自適應(yīng)于不同保護(hù)對(duì)象、不同應(yīng)用場(chǎng)景、不同故障演化過程，解決了差動(dòng)保護(hù)快速性、靈敏性、可靠性難以兼顧的難題。基于上述成果，研制的系列繼電保護(hù)裝置通過德國TUV等5家權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)認(rèn)證。獲授權(quán)發(fā)明專利59 項(xiàng)，出版專著4部，發(fā)表SCI/EI 論文97 篇。牽頭制定《1000kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)導(dǎo)則》等國家標(biāo)準(zhǔn)。多位院士專家組成的鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為，項(xiàng)目成果整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。

有效助力“不停電”，實(shí)現(xiàn)從進(jìn)口替代到出口

項(xiàng)目成果已廣泛應(yīng)用于我國220kV~1000kV各電壓等級(jí)電網(wǎng)，涵蓋新一代調(diào)相機(jī)組工程、海上風(fēng)電工程以及川藏聯(lián)網(wǎng)等重要工程。

對(duì)不滿足我國復(fù)雜電網(wǎng)要求的進(jìn)口保護(hù)進(jìn)行了批量替換，帶動(dòng)我國高壓電網(wǎng)新投運(yùn)設(shè)備100%配置國產(chǎn)差動(dòng)保護(hù)，產(chǎn)品出口至數(shù)十個(gè)國家和地區(qū)。

依托項(xiàng)目成果，建設(shè)智能電網(wǎng)保護(hù)和運(yùn)行控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，主辦的國際學(xué)術(shù)研討會(huì)被納入中國工程院國際高端論壇。

多年來我國未發(fā)生類似美國、印度等國家影響千萬至數(shù)億人口的大停電，項(xiàng)目成果發(fā)揮了重要作用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)、新能源的規(guī)?；掷m(xù)開發(fā)利用、“一帶一路”建設(shè)的深入推進(jìn)，成果具有廣闊的應(yīng)用前景。