[00886560]基于故障多元信息的新型保护系统关键技术与应用

该项目属于电力系统及其自动化研究领域。继电保护是保障电网安全运行的第一道防线，长期以来为保障电网安全发挥了重要作用。继电保护一直沿用定值配合式原理，利用被保护设备电气量与定值比较，实现故障识别与切除。随着智能电网的发展、远距离大容量输电通道的建设、区域电网的广泛互联和波动性新能源的规模化接入，中国电网结构和运行方式更加复杂多变，导致故障与非故障电气量特征差异变小甚至混叠，使仅依靠被保护设备信息的继电保护面临严峻挑战，不误动和不拒动难以兼顾。国内已发生多起如“6.18”西安330kV南郊站，因保护拒动引发的变电站烧毁重大事故；国外如“8.14”美加大停电，因保护误动而连锁跳闸造成的大停电事故也屡见报道。项目组经近十年持续攻关，对继电保护构成模式和工作原理进行彻底变革，构建适应智能电网发展的“高可靠的后备保护、高灵敏的主保护、适用性强的保护构成模式”，在国际上率先攻克了定值配合式保护存在的后备保护可靠性差、主保护灵敏性不足的固有难题，创建了“站域集中-站间分布式”新型保护系统。 主要发明点如下：1）发明了基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术，既实现了故障设备的快速准确识别，又从根本上攻克了系统振荡及过负荷造成保护误动的难题，近后备保护实现全范围速动，远后备保护动作时间由1.5s以上缩短至0.5s以内，100%满足远后备灵敏性要求。 2）发明了基于故障模型参数异变特征的主保护技术，从物理本质上消除了非故障因素对主保护影响，解决了主保护对轻微故障反应能力不足的问题，实现了对设备轻微故障的灵敏切除，变压器匝间短路识别死区由5%降至2%，500kV线路接地故障过渡电阻反应能力由300Ω提升至1000Ω，故障定位误差由5%降至1.3%。 3）发明了站域集中-站间分布式的新型保护系统构成模式，解决了工程实现可靠性、应用场景适用性和运行维护便利性等重大工程应用难题，实现了保护功能与信息融合的协调优化，可灵活组态适用各种电网场景。在PT、CT断线及二次回路错误等异常工况下，通过数据自适应替代及校核技术仍能具备完整保护功能。断路器失灵、死区动作时间由400ms以上缩短至200ms以内。 项目研制了国际上首套基于故障多元信息的新型保护系统，形成了CSC、CSD系列保护装置，通过了权威机构的检测认证。项目获授权发明专利34项，发表SCI论文31篇，ESI高被引2篇，出版专著3部，形成2项国家标准。经院士、专家鉴定，该项目“研究成果整体处于国际领先水平”。美国工程院院士、微机保护创始人A. G. Phadke评价“提供了世界一流的保护技术”。项目成果已成功推广应用于河北、浙江、贵州等地10kV~500kV电网千余座变电站，销售额达24.94亿元，利润累计3.2亿元，出口印度、印尼等“一带一路”沿线国，创汇2014万美元，社会和经济效益显著。