含大規模電力電子裝備電力系統的繼電保護研究之三
下面介紹含大規模電力電子裝備電力系統繼電保護的研究進展情況，也就是我們課題組近年來在這個領域的研究思路和在這些研究思路下取得的一些成果。大致包括三個方面，一個是直流線路的保護，第二個是新能源接入電力系統的保護和交直流混聯的保護，他倆歸成一類的原因是他們兩個都講的是變換器做交流電源的保護，可以歸成一類。第三個是參數識別的保護原理，我後面會詳細介紹。
首先談一下直流線路的繼電保護和故障定位。做直流研究的人都知道，直流線路保護非常重要，現在配的三種保護分別是行波保護、微分欠壓保護和電流差動保護。那現在直流線路的保護性能存在什麼問題？主要是行波保護的靈敏度不高。微分欠壓保護在高阻故障的時候存在拒動問題。差動保護在我們看來應該是性能最好的保護，但在這裡面性能並不好，主要因為它動作的速度比較慢，它是在故障後500毫秒後才投入的。那麼從保護原理的角度來看，現在的直流線路保護理論不完備，它是要靠模擬來整定的。它的可靠性也比較差，具體表現在主保護的靈敏度低，缺乏整定依據，故障投入的時間短，對採樣率要求也比較高，後備保護動作速度比較慢。從保護配置的角度來看，主要是它的保護種類單一，可靠性差。如圖2所示，故障初期和故障穩態有保護，中間一段時間就沒有保護了，這是問題。那麼我們原來就是從這個問題著手開始研究的，想這個直流保護對採樣率要求那麼高，做出的性能卻那麼差，而交流保護正好相反，所以我們想直流保護一定有提升的空間，後來我們又在這方面開展了一些工作。
剛才已經說到了，直流保護存在的問題主要是可靠性差、靈敏度低。那麼我們看直流是一個點對點的，為什麼我們還需要區分線路故障？也就是說線路故障也可以用極閉鎖，或者也可以用兩邊的交流斷路器跳開都行，為什麼還要區分直流線路故障和非直流線路故障？是因為如果能區分直流線路故障和換流站故障的話，也就是說如果能區分線路和線路以外的話，那麼直流線路就可以重啟。什麼叫重啟？就相當於交流線路的重合閘，因為直流線路一般比較長，故障概率比較高，所以只要是那種線路上故障，很大概率是瞬時性故障，切掉以後再投還可以恢復供電，因此我們對直流線路故障要單獨區分，如果是線路故障的話，我們把兩邊的閥關掉，然後再重啟，就多了一個重啟過程，這樣是為了提高可靠性。我們在直流線路保護方面做了很多工作，主要是針對剛才說的保護可靠性差、靈敏度低、需要依賴模擬整定的問題。如圖3所示，我們提出的新方案，在任何時候都至少有兩種原理能夠反映故障的存在。我們所提的方案一般是考慮了輸電線路的分布參數特性，我們一般是不需要整定，我們給出的方案相比於傳統方案來講是比較完備的。
如圖4所示，這裡面給出的是高壓直流和柔性直流的兩張圖。從這個圖裡面我們可以看到，高壓直流、柔性直流和交流系統不太一樣，它的線路兩端會有一些特殊的元件，比如濾波器、電抗器、電容器等，可以利用這些元件的某些特性進行繼電保護的，如全線速動，這是比交流系統更有利的地方。
個人簡介:宋國兵，工學博士，西安交通大學電氣工程學院電力工程系教授，博士生導師；
研究方向為電力系統繼電保護。主持國家重點研發計劃課題1項，國家自然科學基金面上3項、教育部博士點基金2項；參與科技部「973」項目2項，國家自然科學基金重點1項、面上2項；主持電力企業課題30餘項。發表SCI期刊論文20餘篇、EI期刊論文100餘篇，獲授權發明專利20餘項，獲省部級科技獎勵5項。
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