继电保护面临的挑战与展望报告（2024.4）-32页_8mb

裘愉涛总结

核心内容

裘愉涛是国网浙江省电力有限公司杭州供电公司的国家电网首席专家，正高级工程师，全国劳动模范，国网公司继电保护专家组成员。他在继电保护领域主持或参与了30多项重要项目和课题研究，获得省部级以上科学技术奖励24次，发表论文80余篇，授权专利100余项，参与编制国家标准10余项，行业及国网公司企业标准30余项。

主要观点

• 新型电力系统的发展对传统保护原理提出了新的挑战，传统基于工频分量的保护方法不再适用于新型电力系统的故障特征。
• 保护全寿命科学管理技术是提升继电保护系统运维效率的重要手段，包括智能运维、装置自检、快速改造和远程运维等技术。
• 变电站数字化提升技术涵盖统一配置工具、全流程数字化设计、即插即用方案和数字孪生变电站，推动智能变电站运维自动化和高效化。
• 继电保护整定软件需要提升以适应新型电力系统的复杂性，采用智能整定计算与仿真优化技术，实现精准和灵活的保护方案。
• 主动配电网和微电网保护是未来研究重点，包括逆变电源短路电流、小电流接地故障处置、防孤岛保护和主动探测式保护。
• 新技术促进保护发展，包括人工智能、电子式互感器、智能开关和多电压等级柔直电网保护技术。

关键信息

一、适应新型电力系统发展的保护新原理

• 传统保护原理的不足：新型电力系统中，故障电流幅值受限、相位差大、电压快速变化、系统阻抗时变非线性、频率偏移等问题，使传统基于工频分量的保护方法失效。
• 未来研究方向：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、人工智能算法在继电保护中的应用。

二、保护全寿命科学管理技术

• 问题：
  • 二次设备寿命短于一次设备，需频繁更换；
  • 保护检修工作量与重要性不匹配；
  • 装置自检系统不完善；
  • 快速改造方案不成熟，存在电网运行风险。
• 解决方案：
  • 构建智能运维体系，覆盖全生命周期；
  • 研发多维度装置自检技术；
  • 推广快速改造技术，实现装置即插即用；
  • 应用远程运维技术，实现远程升级和验证。

三、变电站数字化提升技术

• 统一配置工具：开发统一配置工具，简化工程文件管理。
• 全流程数字化设计：实现设计、运维等环节的数字化和自动化。
• 即插即用方案：通过自动虚端子配置，减少人工干预。
• 数字孪生变电站：实现设备全生命周期管控，提升运维效率和安全性。

四、继电保护整定软件提升

• 整定计算发展史：从单机版到微服务版，逐步实现智能化和云化。
• 面临的挑战：
  • 微电网运行方式变化影响短路电流计算；
  • 新能源对传统短路计算算法造成影响；
  • 短路比不足，传统整定方式不适用；
  • 现有软件无法利用云端计算资源。
• 解决方案：
  • 引入智能整定计算与仿真优化；
  • 实现整定参数的实时调整和在线运行风险辨识。

五、主动配电网和微电网保护

• 逆变电源短路电流：输出电流有限，对常规保护影响不大。
• 小电流接地故障处置：需实现“瞬时故障安全消弧，永久故障快速隔离”。
• 防孤岛保护：通过优化保护策略，实现配电网故障快速解列和电压/频率扰动穿越运行。
• 主动探测式保护：利用分布式电源和储能注入特征信号，提升故障处置性能。
• 集中型区域保护：采用虚拟保护控制架构，解决终端信息量单一和站端数据量过大的问题。

六、新技术促进保护发展

• 人工智能技术：提升继电保护的自动化水平，实现状态感知、故障分析和智能维护。
• 电子式互感器技术：发展方向为集成化、智能化和一体化，满足复杂信号量测需求。
• 智能开关技术：实现断路器状态监测、就地汇控和感知连接形态创新。
• 多电压等级柔直电网保护技术：研究电磁暂态建模、输电线路保护、故障隔离方法和RTDS验证，以应对新能源直流汇集系统的复杂故障特征。

结论

裘愉涛在继电保护领域提出了多项新技术和新方法，以应对新型电力系统带来的挑战。通过智能运维、数字化提升、整定软件优化、主动配电网保护和新技术应用，推动继电保护系统向更高效、更智能、更安全的方向发展。