繼電保護未來技術發展知識分享
繼電保護未來技術發展知識分享
隨著公司電網的快速發展，特高壓交直流混聯格局已逐步形成，新能源並網容量持續增長，電網發展新態勢使係統特性及其故障特征發生顯著變化，電網電力電子化、單一故障全局化等特征明顯，電網特性的變化對繼電保護提出了新要求。
傳統交流保護的配置和技術原則呈現出一定的不適應性，直流控製保護設計未能統籌考慮係統安全穩定的要求，智能變電站繼電保護技術創新的同時也暴露出一些問題，安控係統裝備水平與電網穩定要求不匹配，繼電保護技術麵臨新挑戰。
近年來，芯片、通信等領域的技術發展日新月異，芯片技術的發展使集成電路性能大幅提升，芯片的處理能力比10年前提升了10倍以上，功耗降低了80%以上，通信速率、數據帶寬成倍增長，可靠性不斷提高，為保護裝置硬件集成化、小型化和可靠性的提升奠定了基礎，新技術為繼電保護發展提供了機遇。
01、繼電保護技術發展必須遵循的四個原則
1. 堅持繼電保護“四性”原則
繼電保護“四性”是指“可靠性、速動性、選擇性、靈敏性”，是幾代電力工作者根據數十年的電網運行經驗總結提煉出來的，是製造、設計、建設及運行各個環節必須堅持的基本原則。
“四性”之間，既相輔相成，又相互製約，應針對不同時期的電網運行要求有所側重。
當前公司電網交直流係統相互影響日趨顯著，呈現單一故障全局化趨勢，故障的快速可靠清除顯得尤為重要。電網安全穩定運行對繼電保護速動性和可靠性的要求，提升至前所未有的高度。
2. 堅持快速保護獨立配置原則
快速保護作為電網設備的貼身保鏢，是保障電網安全穩定運行的第一道防線。
當前交直流混聯電網由於直流換相失敗的存在，如電網故障不能快速清除，嚴重情況下會導致直流送、受端電網穩定破壞，故障快速可靠清除意義尤其重大。集中式保護存在處理環節多、回路複雜等方麵的不足，速動性無法滿足當前電網穩定的要求；保護測控一體化裝置存在異常後保護和遠方控製功能同時失去的風險，造成一次設備長時間無保護運行。
快速保護作為電網安全穩定的重要保障，必須堅持獨立配置原則。
3. 堅持適應電網發展原則
目前電網電力電子化、單一故障全局化、調節能力和抗幹擾能力弱化特征凸顯，傳統交流線路重合閘方式及時間、開關拒動或CT死區故障切除時間，已與當前電網特性要求不匹配，無法滿足電網穩定要求。
繼電保護要站在電網發展、電網安全的高度，主動適應電網運行特性變化，把握技術發展方向，積極解決電網和設備運行中存在的問題。
4. 堅持創新引領原則
要堅持以問題為導向，增強創新意識，實現創新驅動，服務大電網安全穩定運行。積極開展大電網故障特性的研究，不斷提升繼電保護核心技術的自主創新能力，吸收芯片和通信等相關領域技術發展成果，推動繼電保護技術更新換代，重點培育一批國際領先的技術成果，實現技術引領。
02、總體思路
立足電網運行現狀，充分考慮發展趨勢，以服務電網本質安全為根本，結合精益化、標準化、信息化的管理要求，從基礎理論、技術裝備、運行檢修、支撐手段等方麵統籌發展繼電保護新技術，提升保護性能，提高運行管理信息化水平，以技術創新推動管理變革，實現設備先進可靠、運行智能高效、管理科學規範，保障電網安全穩定運行。
03、發展目標
積極開展以“采樣數字化、保護就地化、元件保護專網化、信息共享化”為特征的繼電保護體係研究，推動智能變電站技術進步。優化後備保護配置，研究站域保護，提升後備保護性能，縮短故障切除時間。
構建一體化整定與在線校核平台，提升整定計算智能化水平和對電網的動態適應性。構建繼電保護設備運行管理平台，提升運行管理水平。全麵提升安控係統整體可靠性，滿足大電網安全運行需要。
推動直流控製保護標準化，優化直流控製保護性能。
構建繼電保護在線監視與智能診斷平台，全麵支撐調控一體化。積極探索前沿技術，堅持創新引領，全麵建成適應交直流混聯電網需要的繼電保護技術體係。
04、以“四化”為特征的繼電保護技術體係研究
1. “四化”特征的含義
采樣數字化：保護裝置直接接收電子式互感器輸出數字信號，不依賴外部對時信號實現保護功能。
保護就地化：保護裝置采用小型化、高防護、低功耗設計，實現就地安裝，縮短信號傳輸距離，保障主保護的獨立性和速動性。
元件保護專網化：元件保護分散采集各間隔數據，裝置間通過光纖直連，形成高可靠無縫冗餘的內部專用網絡，保護功能不受變電站SCD文件變動影響。
信息共享化：智能管理單元集中管理全站保護設備，作為保護與監控的接口，采用標準通信協議，實現保護與變電站監控之間的信息共享
對於采用常規互感器的變電站，保護裝置具備模擬采樣功能，電纜直接采樣，其整體方案與采用電子式互感器的變電站一致。
2. 就地化保護發展曆程
2009年，公司提出“獨立分散”、“就地安裝”等技術發展方向和基本原則。
2013年，就地化保護在浙江湖州220千伏金釘變掛網試運行，四年來設備運行可靠。
2016年6月，完成9項就地化線路保護技術標準的編製；10月，完成220千伏就地化線路保護裝置及管理單元的研製並通過專業檢測；12月，選取嚴寒、高溫、高海拔、鹽霧等具有代表性的7個地區（黑龍江漠河、新疆吐魯番等）開展掛網試運行工作。
2017年1月，在黑龍江漠河變進行了零下40度極端低溫條件下現場試驗，驗證了惡劣環境下就地化保護的技術性能和動作可靠性。
3. 就地化保護技術優勢
（1）提升繼電保護速動性和可靠性
取消合並單元和智能終端，直接采樣直接跳閘，減少數據傳輸中間環節，提高了“速動性”和“可靠性”。
（2）提高現場工作安全性
采用標準連接器，利用不同色帶和容錯鍵位防誤設計，有效防止現場“誤接線”。通過端子密封設計，杜絕現場“誤碰”，大幅提高現場工作安全性。
（3）保護功能不受SCD文件變動影響
元件保護采用專網連接，信息交互標準化，不依賴SCD文件。通過智能管理單元完成保護專網和變電站監控之間的信息共享，實現保護係統與全站SCD文件解耦。
（4）提高安裝檢修效率
創新采用“工廠化調試”和“更換式檢修”模式。在檢修調試中心，采用一體化虛擬仿真平台，模擬現場實際運行環境，實現整站二次設備聯調或單裝置批量高效調試。現場檢修時，整機更換，現場作業安全高效，停電時間大幅縮短，檢修效率顯著提升。
（5）實現基建工程的降本增效
保護裝置就地安裝，取消了屏櫃，節約建築麵積，大幅減少光纜和電纜使用量，現場通過模塊化安裝，有效縮短基建安裝調試工期，實現基建工程的降本增效。
