《基于信息架构趋优的站域-广域一体化保护系统关键技术及应用》

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浙江已形成“两交两直”特高压为骨干的交直流复杂混联电网,系统特征及其故障特性发生显著改变,单一故障的全局化、复杂化已成为新常态,其冲击已远超常规N-1故障。

传统保护控制系统囿于有限的信息资源和固定的动作特性,难以形成快速、可靠、有选择性的全局动作决策,使得电网运行面临严峻的安全风险。突出体现在:1)后备保护依靠复杂的级差配合,整定困难、选择性差;2)开关失灵和死区故障难以有效识别,增加了近区直流换相失败的风险;3)变电站主控电源失去、主保护装置异常等极端情况下缺乏应急防护手段,使得电网面临灾变风险;4)备自投、重合闸、切负荷、频率电压调节等电网稳定控制和自愈恢复策略无法形成全局性能最优,影响电网安全和供电可靠性。

该项目历经5年产学研联合攻关,构建了信息架构趋优的站域-广域一体化保护体系,发明了基于多源信息的层次化继电保护技术,建立了区域电网稳定控制和自愈恢复系统,解决了区域复杂电网保护控制的关键技术难题。主要技术创新如下:

1.基于信息架构趋优的站域-广域一体化保护构成模式。突破现有基于就地信息的保护构建模式,建立涵盖就地、站域、站间以及广域的一体化保护体系,研发适用于该保护模式的站域EPON自适应通信和站间PTN分布式对等通信技术,制定支撑广域保护设备即插即用的保护数据模型和通信服务模型,有力推动基于多源信息保护控制技术的工程实用。

2.基于多源信息的层次化继电保护方案。发明基于站域信息的变电站快速后备差动保护、快速开关失灵保护,降低近区直流换相失败风险;提出了基于站间逻辑信息交互的分布式快速后备保护方案,取消了现有后备保护的复杂级差配合;构建基于电网态势的广域自适应差动保护,能够在主保护失效时提供应急防护。

3.区域电网稳定控制及自愈恢复系统。发明基于广域信息的精准减载方法,创建区域电网功率和电压的全局优化控制策略,建立涵盖快速重合闸、区域备自投和孤岛再并网的供区电网分层次自愈控制体系,实现电网最优控制和快速自愈恢复。

项目授权发明专利14项,发表论文10篇,制定国家标准1项;研发了国内首套站域-广域一体化保护系统,并在全国推广应用,产生直接经济效益3.9亿元。该项目重构了基于多源信息的复杂电网保护与控制体系,切实保障了浙江交直流混联电网的安全稳定运行,有力推动了电力系统保护与控制领域的技术进步。

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