《交流特高压继电保护关键技术、成套设备及工程应用》

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特高压输电能同时满足电能大容量、远距离、低损耗输送的要求,有效解决高压、超高压电网存在的输电能力不足、经济效益欠佳等方面的问题,所以,建设特高压电网已经成为中国电力发展的必然趋势。该项目攻克交流特高压继电保护关键技术,研制适用于1000kV 交流特高压系统的成套保护装置,全面支撑中国特高压输电工程的建设,保障特高压电网的快速发展。

该项目主要研究内容及技术创新如下:

(1)在特高压主设备保护方面,发明了电流谐波系数和采样值综合判别的励磁涌流识别方法,解决了特高压变压器励磁涌流不易识别的技术难题;首次提出测量阻抗和补偿电压相结合的非全相匝间故障保护方案,实现了特高压电抗器匝间故障时保护快速动作,保证了特高压主设备的安全。

(2)在特高压线路保护方面,首次提出基于3/2周汉明窗+4阶最佳差分的综合滤波方法,实现了特高压输电线路故障电压电流中工频分量的快速准确提取,解决了特高压输电线路非周期分量和高频分量对距离保护动作精度的影响;发明了距离保护识别电力系统振荡的新方法和基于自适应识别系数的电压变化量故障选相方法,增强了线路保护应对事故过负荷、跨线故障等复杂工况的适应能力。

(3)在提升系统安全稳定性方面,研究并提出了一种断路器失灵快速保护技术,解决了CT拖尾对失灵保护的影响,优化了断路器失灵保护动作时延,减小了发生故障时对系统稳定性的冲击;发明了用于交直流混联电网的零序方向快速判别方法,动作速度最快可达5ms,满足特高压交直流混联电网对交流保护速动性的要求。

(4)在保护测控装置研制方面,发明了基于线性光耦的温度测量电路、互感器传变误差自动补偿技术,提高了特高压变电站复杂电磁环境下保护测控装置的测量精度,研制了全系列交流特高压保护控制装置,满足交流特高压输电工程对二次系统测量精度的要求。

该项目研究过程中已获授权发明专利11项、实用新型专利1项,发表核心期刊论文7篇。

该项目研制的系列保护装置经过了河南省科技成果鉴定:整体技术指标达到了国际同类产品的先进水平。其中,在主设备匝间保护灵敏度、线路保护滤波算法、断路器快速失灵保护技术等方面达到了国际领先水平。

该项目研发的产品成功应用于“皖电东送”、“浙北-福州”、“淮南-南京-上海”、“锡盟-山东”、“蒙西-天津南”、“榆横-潍坊”等特高压交流输电工程,并在其它高压、超高压工程中推广应用。产品累计实现订货11.71亿元,利润3.45亿元。该项目有力地推动中国交流特高压输变电工程建设的快速发展,为构建全球能源互联网战略目标提供了技术支撑。

成果说明

该项目研制的交流特高压线路保护装置、变压器保护装置、电抗器保护装置、断路器保护装置等产品已经成功运用到国内大量的新建变电站及改扩建工程中,包括“皖电东送”、“浙北-福州”、“淮南-南京-上海”、“锡盟-山东”、“蒙西-天津南”、“榆横-潍坊”等交流特高压输电工程,及其它1000多座高压、超高压变电站工程。 项目产品自2015年以来累计实现订货11.71亿元,利润3.45亿元。同时,随着本系列装置的应用推广,变电站二次系统具备成套供货能力,二次设备国内市场占有率由20%提高到25%.

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