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有了“贴身保镖” 电网故障解除又快又准

来源:科技日报2022-08-12 10:21

  “我们把它称为电网的‘贴身保镖’,这个‘保镖’的动作既要准、又要快。”近日,在南京举行的全省科技奖励大会上,南瑞集团电网应用研发中心副主任吴通华,凭借着在大电网继电保护领域的创新成果,荣获2021年度江苏省青年科技杰出贡献奖。

  吴通华告诉记者,继电保护听起来陌生,但是它与所有人的生活休戚相关。通俗的说,就是当电力系统的输电线路、变压器等设备发生各种类型故障时,继电保护要在故障发生的一二十毫秒内快速识别出故障并解除,以保障电网和设备安全。

  电网日趋复杂,亟须精准快速辨识故障

  随着“西电东送”战略的实施,清洁能源大规模开发和外送,我国逐步建成了世界上电压等级最高、输送距离最远、交直流混联的特大型复杂电网。

  大电网快速建设发展,电网故障形态也日趋复杂。随着电网电压等级不断提升、规模和复杂度持续加大,呈现线路分布电容电流成倍增长、大容量变压器励磁涌流与故障电流波形更趋相似、故障暂态电流幅值大衰减慢等特征,多次造成了差动保护(电流差动保护是继电保护中的一种保护)误动或慢动,导致电网事故扩大和设备损坏,差动保护精准快速辨识故障难度愈加凸显,面临严峻挑战。

  因此,快速、灵敏、可靠解除故障成为保障复杂电网安全最迫切的要求。吴通华团队针对复杂电网的继电保护进行了长期攻关。

  一名合格的“贴身保镖”要做到“眼观六路、耳听八方”,首先要正确判断危险。输电线路的分布电容电流经常会影响差动保护对故障的识别。在电压等级低、线路短的情况下,分布电容很小,可以忽略其对差动保护的影响;但在特高压长线上,这个问题非常严重。

  吴通华团队通过长期攻关,在国际上首次提出了原理上天然不受分布电容电流影响的线路差动保护技术,攻克了线路电容电流这个“拦路虎”,让继电保护装置的灵敏度提高了1.5倍,这个技术目前为我国独有。

  突破技术瓶颈,创新装备用于重要工程

  除了要“又准又快”,提升差动保护的可靠性也是项目组一直以来的研究方向。输电线路的差动保护,要求来回的信道延时保持一致,即要求来回的信道路由需保持一致。在我国曾因信道路由不一致发生过保护装置不正确动作,造成输电线路被误切断的情况。

  吴通华团队从2010年开始攻关这个难题,经过上千次的实验、方案调整,终于找到了一种电气量和通信信息协同的方法,利用这种方法不仅可以实时监测到路由不一致的情况,而且经过优化算法,还可以在路由不一致时,确保保护功能始终正常运作。

  除了输电线路,吴通华团队还对变压器、母线、电抗器、调相机等重要电气设备的保护实现了多项创新,构建了整个复杂电网的差动保护体系,相关成果获得2020年的国家技术发明二等奖。

  目前,项目团队研制的系列继电保护装置已广泛应用于我国220千伏—1000千伏各电压等级电网,涵盖大多数特高压交流工程、新一代调相机组工程以及川藏联网、藏中联网等重要工程,并拓展到轨道交通、石化、钢铁等多个领域,产品出口至数十个国家和地区,创造了巨大的经济和社会效益,为我国电网的安全运行、新能源的开发利用做出了贡献。

  张 晔

[ 责编:涂子怡 ]
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