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高比例新能源交直流电网继电保护技术与应用

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-11-30 14:02:37

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 孙孟佳 | 2023-11-30 14:02:37

项目从创新保护原理、融合多元信息、提升智能运维入手,取得了集理论、技术及装置于一体的系列成果。 1.发明了基于暂态电流频率特征和能量熵的交流线路差动保护原理,解决了高比例新能源渗透下交流工频保护灵敏性劣化问题。 2.提出了依赖CT拖尾识别的断路器失灵(死区)保护策略,保障了后备保护功能的完整性和冗余性,提升了保护快速性。 3.研制了具备即插即用标准化接口的高防护继电保护装置,提升了保护可靠性;发明了基于电流电压耦合输出的自动模拟带负荷试验技术,首创了基于电磁按压式的压板状态感知及远方操作技术,大幅减少了调试时间和运维成本。 项目授权发明专利33项,日内瓦国际发明银奖1项。牵头制定国家标准7项,撰写著作3部,发表论文51篇,其中SCI收录8篇、EI收录27篇。成果被院士领衔的鉴定委员会评价为整体国际领先水平。研制的系列产品广泛应用于新能源场站及变电站。项目成果经济和社会效益显著,对推动继电保护技术革新和装备升级、保障电力系统安全稳定运行和可靠供应具有重要意义。

针对电网故障工频量保护灵敏性问题,从挖掘宽频暂态信息和改进工频量保护方面,揭示了电力系统故障宽频暂态信息产生机理及变化特征,发明了基于暂态电流频率特征和能量熵的交流线路差动保护原理,提出了自适应混合频率特征的距离保护方法,解决了高比例新能源渗透下交流工频保护性能劣化问题,将新能源送出线路保护的灵敏度提升了2倍以上。针对交直流混联电网故障快速切除的要求,构建了基于多元信息融合的保护理论体系,首创了基于多元异质信息和异源同质信息的数据甄别、清洗及重构技术,提出了依赖CT拖尾识别的断路器失灵(死区)保护策略,保障了后备保护功能的完整性和冗余性,断路器失灵(死区)故障切除时间由400ms缩减至200ms,解决了故障切除时间过长引发直流闭锁和新能源大面积脱网等问题。针对新能源场站运维困难问题,研制了具备即插即用标准化接口的高防护继电保护装置,大幅提升装置电磁力热耐受水平,防护等级由IP40提升至IP67;发明了基于电流电压耦合输出的自动模拟带负荷试验技术,首创了基于电磁按压式的压板状态感知及远方操作技术,大幅减少了调试时间和运维成本,实现了新能源场站继电保护的调试时间由15天左右缩短至5天。

项目研究成果已广泛应用于国内千余个新能源场站、变电站,并应用于冀北多条新能源送出线路,助力2022年北京零碳冬奥,近三年累计销售8000余套,实现产值近10亿,取得了显著的社会和经济效益。随着国家“双碳”战略的实施以及新型电力系统建设大力推进,从保护控制的角度提高新能源并网安全、实现、保障人们生产生活的重要手段,依托典型示范工程的应用和运行数据的不断积累,项目产品和解决方案将不断优化,并形成规模化、标准化效应,逐步在全国推广应用,市场前景广阔,预计未来五年累计销售额将超过30亿。

项目合作团队是由国网浙江省电力有限公司、南京国电南自电网自动化有限公司、华北电力大学共同承担,包含了国内知名电力制造企业、著名高校和电网经营为主的国有特大型能源供应企业。

(1)推动了继电保护和电力行业的科技进步。项目技术成果解决了新能源大规模接入下传统保护控制面临的适应性难题,制定多项国家及行业标准,提升继电保护综合性能,推动电力行业科技进步;

(2)助力绿色、低碳可持续发展。项目技术成果为大量新能源接入的新型电力系统的稳定运行和保护提供了有效技术支撑,为大规模新能源安全并网运行创造条件,助力“双碳”发展目标和绿色发展理念的实现;

(3)保障电网安全运行,提升人民生活水平。项目成果的应用提高了新型电力系统继电保护正确动作率,减少了系统停电时间和范围,提高了供电可靠性,为“实现人民对美好生活的向往”创造条件。

可通过合作开发方式持续深化成果落地转化。