张保会-坚强智能电网的保护与稳控研究的进展PPT推荐.ppt

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率、降低大气环境污染，和谐利用电能的总称。

一、智能电网对保护和控制的新要求一、智能电网对保护和控制的新要求中国坚强的智能电网中国坚强的智能电网（Strong&

SmartGrid）总体发展目标：

以特高压电网为骨干网架、各级电网以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为控制技术，构建以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。

特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。

基本内涵：

坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动。

放、友好互动。

技术特征：

技术上实现信息化、数字化、自动化、互技术上实现信息化、数字化、自动化、互动化；

管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化。

动化；

一、智能电网对保护和控制的新要求一、智能电网对保护和控制的新要求坚强的智能电网坚强的智能电网基本内涵基本内涵u坚强（坚强（RobustRobust）在在电电网网发发生生大大扰扰动动和和故故障障时时，电电网网仍仍能能保保持持对对用用户户的的供供电电能能力力，而而不不发发生生大大面面积积的的停停电电事事故故；

在在自自然然灾灾害害和和极极端端气气候候条条件件下下、或或人人为为的的外外力力破破坏坏下下仍仍能能保保证证电电网的安全运行；

网的安全运行；

u自愈（自愈（Self-HealingSelf-Healing）具具有有实实时时、在在线线连连续续的的安安全全评评估估和和分分析析能能力力，强强大大的的预预警警控控制制系系统统和和预预防防控控制制能力，自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。

能力，自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。

u兼容（兼容（CompatibleCompatible）能能支支持持可可再再生生能能源源的的正正确确、合合理理地地接接入入，适适应应分分布布式式发发电电和和微微电电网网的的接接入入，能能使需求侧管理的功能更加完善和提高，实现与用户的交互和高效互动。

使需求侧管理的功能更加完善和提高，实现与用户的交互和高效互动。

一、智能电网对保护和控制的新要求一、智能电网对保护和控制的新要求u经济经济（Economical）（Economical）支支持持电电力力市市场场和和电电力力交交易易的的有有效效开开展展，实实现现资资源源的的合合理理配配置置，降降低电网损耗，提高能源利用效率。

低电网损耗，提高能源利用效率。

u集成（集成（IntegratedIntegrated）实实现现电电网网信信息息的的高高度度集集成成和和共共享享，采采用用统统一一的的平平台台和和模模型型，实实现现标准化、规范化和精细化的管理。

标准化、规范化和精细化的管理。

u优化（优化（OptimizedOptimized）优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。

优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。

一、智能电网对保护和控制的新要求一、智能电网对保护和控制的新要求保护对智能电网可作的新贡献：

减少故障发生减少故障发生，发展，发展“自愈自愈”功能预保护、保护一体化。

功能预保护、保护一体化。

减少故障对系统的冲击，减少故障对系统的冲击，增强安全性加快故障切除。

增强安全性加快故障切除。

增强网架强壮性，保护与自动装置配合增强网架强壮性，保护与自动装置配合减少和优化线路跳闸策略。

减少和优化线路跳闸策略。

减少故障损失，减少故障损失，避免大停电增强全网跳闸协调控制能力。

避免大停电增强全网跳闸协调控制能力。

实施闭环控制实施闭环控制，暂态预测与控制暂态预测与控制-减少故障发展为事故的概率。

减少故障发展为事故的概率。

避免大停电事故，避免大停电事故，自适应的失步解列与频率电压控制。

自适应的失步解列与频率电压控制。

二、二、我国继电我国继电保护面临的问题与实现条件保护面临的问题与实现条件电力系统对保护要求的提高是保护发展的直接推动力为发挥特高压网架输电能力，要求故障切除时间越短越好。

同塔多回线路架设，要求故障后尽可能多的保留输电能力。

网架的复杂性，使得阶段式原理的后备保护难于保证选择性。

运行方式的多变性，使得连锁过载跳闸、暂态不稳定引发大停电。

网架互联增强，多区域间失步后的有效解列非单个继电器可以完成。

单台设备容量近百万千瓦，故障切除对系统影响极大要求预知检修。

二、二、我国继电我国继电保护面临的问题与实现条件保护面临的问题与实现条件u高速的数字采集与处理芯片发展，采集、处理暂态信号不再困难。

高速的数字采集与处理芯片发展，采集、处理暂态信号不再困难。

u小波等非周期信号分析算法发展，使得提取暂态量特征更为方便。

小波等非周期信号分析算法发展，使得提取暂态量特征更为方便。

u数字化变电站、光通信网的普及，使得获取局域、广域实时信息容数字化变电站、光通信网的普及，使得获取局域、广域实时信息容易。

易。

u同步相量同步相量PMUPMU装置、装置、WAMSWAMS系统，使广域动态相量信息可以使用。

系统，使广域动态相量信息可以使用。

实现条件的拓展，使得继电保护实现条件的拓展，使得继电保护“只能用被保护元件的故障工频信只能用被保护元件的故障工频信息息”，切除故障元件。

向，切除故障元件。

向“可用被保护元件的故障全信息及相关网可用被保护元件的故障全信息及相关网络信息络信息”，切除故障元件并尽可能保障剩余网络安全的方向发展。

，切除故障元件并尽可能保障剩余网络安全的方向发展。

实现技术和条件的发展，奠定保护发展的基础实现技术和条件的发展，奠定保护发展的基础二、二、我国继电我国继电保护面临的问题与实现条件保护面临的问题与实现条件u快速切除故障元件的主保护是不需要广域信息的；

快速切除故障元件的主保护是不需要广域信息的；

被保护的目标是被保护的目标是单一设备单一设备，使用本设备的信息判别故障已经足够了；

，使用本设备的信息判别故障已经足够了；

局域信息将使后备保护的原理与配置发生重大变化！

u广域信息下的集中协调控制系统是不可能取代分散安装的继电保护广域信息下的集中协调控制系统是不可能取代分散安装的继电保护装置的。

装置的。

主保护的动作速度要求极高，广域信息速度不够；

越是简单越可靠，广域信息的可靠性难于满足保护要求；

u具备广域动态运行信息将使具备广域动态运行信息将使保障整个保障整个电力系统安全的安全自动装置电力系统安全的安全自动装置防线的水平发生防线的水平发生“质质”的提高。

的提高。

三、三、减少故障对电网的冲击故障的超高速甄别减少故障对电网的冲击故障的超高速甄别电压等级越高，故障产生的不平衡功率越大。

电压等级越高，故障产生的不平衡功率越大。

故障切除的越快，故障电流对设备的损害越小。

故障切除的越快，故障产生的不平衡能量越小。

加快故障的切除可以减小低电压的时间，减少系统的不平衡能量，加快故障的切除可以减小低电压的时间，减少系统的不平衡能量，是提高电网坚强性、安全性的最经济、有效的手段！

是提高电网坚强性、安全性的最经济、有效的手段！

加快故障甄别是实现快速切除故障的基础。

三、三、减少故障对电网的冲击故障的超高速甄别减少故障对电网的冲击故障的超高速甄别1、超高压交流输电线路暂态量保护超高压交流输电线路暂态量保护利用区内外故障时电压、电流高频分量在幅值和方向上的差异，构成区内外故障的区分。

利用区内外故障时电压、电流高频分量在幅值和方向上的差异，构成区内外故障的区分。

Fig.1Schemechartoftransient-basedprotectioninEHVtransmissionsystem超高压交流输电线路暂态量保护模拟装置试验超高压交流输电线路暂态量保护模拟装置试验4000次以上实时试验，完成一次保护需要乘法约次以上实时试验，完成一次保护需要乘法约34728次、次、加法约加法约31785次，暂态量保护样机能够在不超过次，暂态量保护样机能够在不超过4ms内全部正内全部正确判别出故障，性能稳定。

确判别出故障，性能稳定。

2、超高压直流输电线路单端速动保护、超高压直流输电线路单端速动保护直流输电线路的两端均加装有直流滤波器组及平波电抗器，直流输电线路的两端均加装有直流滤波器组及平波电抗器，它们构成了直流输电线路高频暂态量的天然它们构成了直流输电线路高频暂态量的天然“边界边界”。

保护采样率为保护采样率为100kHz，采用，采用db3小波变换，整套保护需要约小波变换，整套保护需要约5760次乘法和次乘法和4800次加法，用次加法，用C32系列系列DSP运算时间不超过运算时间不超过300s，取，取1ms的数据窗，的数据窗，整套保护动作小于整套保护动作小于2ms。

经。

经500大过渡电阻接地末端（逆变侧）接地，保护大过渡电阻接地末端（逆变侧）接地，保护灵敏动作（大于门槛灵敏动作（大于门槛10倍），不需要定值计算。

而利用电压、电流变化率的倍），不需要定值计算。

而利用电压、电流变化率的保护在保护在300中点短路已经拒动。

中点短路已经拒动。

直流线路保护框图直流线路保护框图3、超高速母线保护、超高速母线保护超高速母线保护仿真模型超高速母线保护仿真模型超高速母线保护原理仿真超高速母线保护原理仿真保护采样频率保护采样频率400kHz/s，选用以，选用以4阶阶B-样条导数函数作样条导数函数作基小波的二进小波变换。

使用相模变换，三个模量中至基小波的二进小波变换。

使用相模变换，三个模量中至少两个模量满足判据要求。

少两个模量满足判据要求。

行波电流极性比较式行波电流极性比较式行波功率方向比较式行波功率方向比较式行波电流差动行波电流差动都能够在故障后2ms的时间内判出区内外故障。

变压器支路行波电流很小，影响前两个判据可靠性。

4、小电流接地系统单相接地选线装置研究、小电流接地系统单相接地选线装置研究利用暂态电容电流最大可达稳态电容电流十几到几十倍数且