2024-05-20-国家电网-2024继电保护面临的挑战与展望报告_32页_8mb

继电保护面临的挑战与展望

浙江省电力有限公司杭州供电分公司

面对新型电力系统的建设与发展，传统电力系统正经历显著变革。新型电力系统电源与输电形式由旋转电源为主转变为逆变型电源与旋转电源并存，导致系统故障特征发生变化，传统保护原理面临不适应挑战。统计数据显示，传统保护在新型系统下的故障电流幅值和相位特性与以往差异明显，如故障电流幅值不再是固定倍数、相位与持续时间变化、非线性阻抗影响等，原有差动保护、距离保护等原理失效频率大幅上升。

新型电力系统适应性保护新原理

1. 适应新型电力系统的保护新原理

为应对新型电力系统故障特征变化，传统依赖工频分量的保护需进行改进，未来研究方向将包括：

1. 基于故障暂态电气量频域特征的保护、控制与保护协同技术。
2. 人工智能算法在继电保护中的应用。
3. 改进传统工频分量保护，协同利用暂态电气量，提升复杂故障检测能力。

2. 保护全寿命科学管理

变电站设备中，一次设备寿命约30年，二次设备约15年，需科学管理老旧设备更换与升级。保护全生命管理体系需覆盖设计、检测、调试、验收、运维、改造、退役等阶段。关键技术包括：

1. 设备全状态信息监测与智能分析，实现故障预诊与状态评估。
2. 基于历史曲线与设备对比的异常检测技术。
3. 装置自检与软件故障识别，减少周期性维护需求。
4. 标准化设计与预制化改造，实现不同厂家设备无损互换，提高运维经济性。
5. 远程检测、传动、升级与在线验证技术——实现远程运维协同。

3. 变电站数字化提升技术

数字化提升包括：

1. 统一工程文件格式与配置工具，提高调试维护效率。
2. 工程图纸与配置工具数字化，打通设计、生产、运维环节。
3. 即插即用配置技术，减少人工配置，实现虚端子自动配置。
4. 继电保护数字孪生系统，实现继电保护离线仿真、参数配置、运行状态模拟，辅助运维决策。

4. 继电保护整定软件升级

新软件采用多级调度共享数据库与云计算资源，提高整定计算的效率和准确性。面对新能源接入、微电网运行等新型工况，整定软件需具备多场景模拟、在线调整与实时监视功能，以适应复杂电网环境。

5. 主动配电网与微电网保护

微电网运行需适应并网与离网两种模式，对保护配置提出更高要求。发展方向包括：

1. 快速隔离故障，保障供电安全。
2. 配电网拓扑响应，需研究电压频率保护新型策略。
3. 利用可控分布式电源进行故障检测与隔离，减少故障影响范围。

6. 新技术驱动保护发展

关键技术包括：

1. 人工智能在故障检测、分析、适应性整定与设备维护自动化方面的应用。
2. 智能互感器和开关技术的集成化，提高测量精度和响应速度。
3. 新能源直流汇集与多电压等级柔性直流电网的故障穿越研究和保护策略优化。
4. 新能源并网保护需进行RTDS电磁暂态仿真验证，提高保护系统可靠性。

结论

继电保护技术正在VLAN格式中面对新型电力系统带来的挑战，在原理更新、数字化建设、全寿命管理、软件升级、配网保护以及新技术融合上正进行多维度投入，逐步形成适应新型电力系统的保护新体系。