新电气特征要求继保装置更灵敏可靠

随着新能源发电大规模接入、柔性直流输电技术的不断应用以及电力系统电力电子化发展，电网结构变化显著，这对现有继电保护方式和装置提出了新的要求和挑战。近日，中国电力报记者就新时期继电保护变化和发展趋势采访了中国电力科学研究院有限公司高级专家杜丁香。

记者：当前，柔性直流输电技术在电力系统中应用增多，现有的交流继电保护产品是否能适用于直流输电中？

杜丁香：交流继电保护产品不能直接适用于直流输电中。交流保护以被保护对象的各类分为线路保护和元件保护，元件保护包括：变压器、母线、发变组、断路器等保护装置。而直流保护通常以被保护的区域分为：双极区保护、极区保护和换流器保护。

交流保护的基本原理主要为差动保护、距离保护、过流保护、过/低压保护等。直流保护由于其运行方式的多样化，导致故障类型也更为复杂，其基本保护原理主要有行波保护、微分欠压保护、直流线路欠压保护、直流线路碰线保护、直流谐波保护、换相失败保护、丢失脉冲保护等等。另外，保护动作逻辑上，交、直流保护也有很大差别，对于交流输电系统的保护动作后，动作结果是直接跳开与故障元件相连接的断路器从而起到隔离故障的作用。而直流保护动作后，通常会有移相、闭锁、多次重启直流、报警、切换控制系统等多种动作结果。

直流输电分为常规直流输电和柔性直流输电。二者在运行特性及对保护的要求上存在一定差别。柔性直流输电系统对快速切除故障的要求更高，通常要求在5毫秒内切除故障，否则会对设备安全构成严重威胁。常规直流中应用的保护需要进行适当改进和优化才可以满足柔直系统对于保护速动性和选择性的要求。

记者：有专家表示，目前直流控制保护系统设计对大电网运行的适应性仍需提升，您怎么看这个问题？

杜丁香：目前的直流控制保护系统主要还是从保护昂贵的直流输电系统主设备的角度进行其控制保护系统的设计。

从这个角度来看，直流控制保护系统的策略和定值应该还有一定量的优化裕度。最典型的就是换相失败预测的控制策略及换相失败保护的相关定值。目前也有许多科研人员在进行相关研究，以期降低换相失败对大电网的冲击。

众所周知，直流输电作为电力系统潮流的巨型载体，它在电力系统稳定运行中的影响不可忽视。当直流系统由于各种故障或换相失败产生大的扰动时，其传输的有功功率会发生剧烈波动，而对于大量直流接入后的交直流混联系统，大量功率的波动将会直接对系统的安全稳定运行产生威胁。

因此，这就要求直流控制保护在保护原理和定值设计时兼顾直流输电设备本体和系统运行安全可靠性的要求，进行兼容性设计。

记者：当下电网结构、技术的不断变化还对继电保护设备企业提出了哪些新要求？

杜丁香：首先，继电保护设备的质量必须过硬，装置要绝对的安全可靠。随着我国电网结构的变化，电网的运行方式也越来越呈现出多样化的特征。这就要求继电保护装置在各种复杂的运行方式下具备更高的可靠性和安全性，既要保证在其区内故障时可靠正确动作，也要保证区外故障不误动作。

其次，为了适应新能源电源的接入、交直流混联及电力系统电力电子化后呈现的新电气特征。对保护装置的动作性能也提出了更高的要求。例如，由于新能源电源及电力电子化设备的接入，使得故障发生后，其故障电气特征出现弱化，这就对保护装置动作的灵敏性提出更高挑战。

最后，保护设备企业也亟需紧跟电力系统结构变化和相关技术更新，持续提升企业创新能力，研发出能更好地适应新型设备、新型电网结构的高性能保护装置，为坚强智能电网保驾护航。