基于智能电网多维信息融合的系统安全保护研究

AC/DC interconnection, large-scale renewable energy access and large-scale application of power electronic devices make the dynamic characteristics of power grid in our country changes essentially. The risk of systemic cascading failure developed from Local isolate fault has increased, and operation safety of modern power system faces severe challenges. Relay protection is the first defending line to protect the safety of power grid, its traditional composition mode and function orientation cannot meet the requirement of modern power grid. Therefore, this project focuses on the enhancement of power system first defending line. On the Basis of the association between fault electrical and logic information in AC/DC system, the project establishes the relay protection system based on information fusion through the coordination and cooperation of protection and controller in AC/DC system, which will improve the performance of the relay protection comprehensively. Besides, this project will also reveals the mechanism of cascading failure’s occurrence and development progress in the environment of complex interconnected power grid, effectively inhibit the occurrence and development of cascading failure by realizing the cooperation of protection and controller’s function. At last, the project will put forward the theory and method of system security protection, building integrated security defending system whose protection function is complete, safety control is relevant and security defending lines has close ties, offering the supporting platform for guaranteeing the reliable, safe and stable operation of our country’s complex EHV/UHV power grid.

交直流大电网互联，大规模可再生能源接入以及电力电子设备的规模化应用，使我国电网的动态特性发生了本质上的变化，由局部故障发展为系统性连锁故障的危险性升高，系统安全运行面临严峻挑战。继电保护作为保障大电网安全的第一道防线，其传统的构成模式和功能定位已不能适应现代电网的要求。因此，本项目从强化系统安全第一道防线出发，基于交直流系统故障的电气及有关逻辑的关联信息，通过交直流系统保护与控制的协调与配合，建立基于信息融合的继电保护系统，全面提升继电保护的性能；揭示复杂互联大电网环境下的连锁故障发生发展机理，通过保护与控制功能的协同，有效抑制连锁故障的发生和发展；提出系统安全保护的理论与方法，构建横向上保护功能完备、纵向上安全控制贯通、纵深上安全防线交融的立体式安全防御体系。为我国超特高压复杂大电网安全稳定运行提供支撑平台。

交直流大电网互联，大规模可再生能源接入以及电力电子设备的规模化应用，使我国电网的动态特性将发生本质变化，由局部故障发展为系统性连锁故障的危险性升高，系统安全运行面临严峻挑战。保证现代互联大电网的安全运行至关重要，本项目围绕我国现代智能电网的安全运行问题，从强化电力系统第一道防线出发，提出了系统安全的保护理论与方法。开展了交直流互联电网故障关联特性及基于信息融合的继电保护系统、连锁故障发生发展的机理及其抑制措施、立体式安全防御体系研究，具体成果如下：.1）基于交直流互联电网故障关联特性，构建了基于信息融合的继电保护系统，其中多元暂态信息构成的快速暂态量保护，动作时间在5ms以内；基于多元信息融合的后备保护，近后备保护动作时间为50ms；在死区及断路器失灵故障的特殊情况下，动作时间为200ms；在本站直流全停的极端情况下，后备保护动作时间减少至500ms，全面提升和优化了保护的性能。.2）揭示了复杂互联大电网环境下的连锁故障发生发展机理，通过保护与控制功能协同，有效抑制连锁故障的发生和发展。揭示了直流首次、连续、同时和相继换相失败的边界条件和发生机理。通过优化直流控制系统，减小换相失败概率，降低暂态过电压和直流闭锁风险；提出了避免连续换相失败的自适应重合闸方法；通过提升新能源端保护有效阻断连锁故障发展。.3）构建了横向、纵向、纵深三维立体式安全防御体系。横向防线上通过基于信息融合的保护快速动作以及连锁故障有效抑制措施，尽可能降低事故危害；纵向防线上通过各电压等级网络上下贯通的安全控制，有效阻断系统性事故发生；纵深防御上通过第一道防线与后续防线的有机融合机制，有效提升系统安全。.在国内外权威期刊发表/录用学术论文53篇，授权国家发明专利22项。相关成果获省部级一等奖4项，获省部级二等奖2项。项目成果推广应用于多个省级电网，保障了电网的安全运行，推动了我国继电保护的发展。