南瑞集團牽頭的“復(fù)雜電網(wǎng)差動保護關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎

11月3日，2020年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會在京召開，南瑞集團牽頭的“復(fù)雜電網(wǎng)差動保護關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎，項目第一完成人、南瑞集團副總經(jīng)理、總工程師、黨委委員鄭玉平參加大會并作為技術(shù)發(fā)明獎獲獎?wù)叽砩吓_領(lǐng)獎。

電網(wǎng)日趨復(fù)雜，“貼身保鏢”亟需升級

隨著“西電東送”戰(zhàn)略實施，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最高、輸送距離最遠、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234條線路單一故障若不能及時切除，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，差動保護設(shè)備擔負著第一時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，多次造成差動保護誤動或慢動，導(dǎo)致電網(wǎng)事故擴大和設(shè)備損壞，差動保護精準快速辨識故障難度愈加凸顯，面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

針對上述問題和挑戰(zhàn)，項目組在國家科技攻關(guān)計劃、自然科學(xué)基金等多個項目支持下，創(chuàng)新實現(xiàn)了復(fù)雜電網(wǎng)差動保護關(guān)鍵技術(shù)和裝置的重大突破。

突破核心技術(shù)，讓保護動作“快、準、穩(wěn)”

項目成功突破輸電線路、大容量變壓器、發(fā)電機、母線等成套保護裝置關(guān)鍵核心技術(shù)，大幅提升故障識別能力、縮短動作時間、提升動作可靠性，推動我國電網(wǎng)完成以差動保護為主保護的升級換代。

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

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)勵磁涌流閉鎖的差動保護技術(shù)，構(gòu)建解耦相-相影響、強化波形間斷特征的涌流按相判別方法，解決了變壓器勵磁涌流影響保護精準快速辨識故障的難題。

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

權(quán)威認證鑒定，成果整體國際領(lǐng)先

項目構(gòu)建了復(fù)雜電網(wǎng)差動保護技術(shù)體系，自適應(yīng)于不同保護對象、不同應(yīng)用場景、不同故障演化過程，解決了差動保護快速性、靈敏性、可靠性難以兼顧的難題?；谏鲜龀晒?，研制的系列繼電保護裝置通過德國TUV等5家權(quán)威機構(gòu)檢測認證。獲授權(quán)發(fā)明專利59 項，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)繼電保護技術(shù)導(dǎo)則》等國家標準。多位院士專家組成的鑒定委員會一致認為，項目成果整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。

有效助力“不停電”，實現(xiàn)從進口替代到出口

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

對不滿足我國復(fù)雜電網(wǎng)要求的進口保護進行了批量替換，帶動我國高壓電網(wǎng)新投運設(shè)備100%配置國產(chǎn)差動保護，產(chǎn)品出口至數(shù)十個國家和地區(qū)。

依托項目成果，建設(shè)智能電網(wǎng)保護和運行控制國家重點實驗室，主辦的國際學(xué)術(shù)研討會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，項目成果發(fā)揮了重要作用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟和社會效益。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，成果具有廣闊的應(yīng)用前景。