集中决策与分布实现相协调的大电网后备保护系统研究

电力工业是国家关键基础设施，电网安全是国家安全的一部分。世界上频繁发生的大停电事故为大电网安全与控制敲响了警钟。随着电力需求的快速增长，西电东送、全国联网工程的实施，我国电网已成为世界上最复杂的电网之一。继电保护是保障电网安全的第一道防线，其准确快速的动作对于隔离故障、有效控制事故蔓延至关重要。对大停电事故的研究表明，传统的仅基于本地量的继电保护已不能适应电网安全的要求，在有些情况下甚至是造成系统崩溃的助力。本项目将全局信息引入继电保护系统，重新审视继电保护的原理与配置，研究快速网络拓扑和运行方式识别、复杂大电网故障元件定位与关联保护域界定、后备保护在线自适应整定、防连锁跳闸措施等内容，构建集中决策与分布实现相协调的大电网后备保护系统。重点解决后备保护易受系统运行方式影响，配合关系复杂，动作时间长，且在潮流转移情况下可能发生误动等问题，为我国电网铸造更加安全、可靠的第一道防线。

电网安全可靠运行关系到社会经济的和谐稳定发展。继电保护是保障电网安全的第一道防线，其作用至关重要。在目前日益复杂的电网环境下，传统继电保护中的后备保护由于仅利用本地量信息，暴露出整定配合复杂、动作延时长、不能适应系统运行方式变化、过负荷易误动等缺陷，严重威胁着大电网安全稳定，已经直接或间接地引起了国内外多次大停电事故，造成了极其恶劣的影响。本项目重新审视了后备保护的原理与配置，从保护性能缺陷的根本症结着手，将多点、多类型信息引入，构建了集中决策与分布实现相协调的大电网后备保护系统。根据保护发展阶段和对广域信息利用程度的不同，分为两条解决途径：.研究路线一：利用广域信息提升现有保护模式性能。包含两个方向：针对保护适应性差的问题，提出了近、远后备保护自适应调整等方案，优化了保护特性，使其适应电网运行状态，同时引入大电网解耦分区并行整定技术，加速了计算进程，为在线整定实用化提供支撑。针对保护过负荷误动的问题，重点研究了电网潮流转移识别算法、关键线路及关联路径搜索方法，在此基础上提出了基于WAMS的防连锁跳闸策略，提升了电网安全水平。.研究路线二：基于广域信息的全新继电保护构成模式。针对原保护仅利用本地信息逐级配合判别故障带来的诸多缺陷，在全新系统模式下利用广域信息直接定位故障元件，全面提升保护性能。包括两个方向：在集中式广域保护系统方面，首次将PMU信息用于电网拓扑分析，建立了基于电网络理论和多元分析理论的故障识别体系，创新性地从捕捉电网变异信息和提取归纳故障特征的角度快速准确定位故障。在分布式广域保护系统方面，提出了双层聚类、圆网格、多覆盖等保护分区方法，并据此重点研究了利用分布信息的高容错故障元件识别方案。同时，建立了广域通信系统及广域保护整体可靠性模型，对于制定通信机制和优化系统设计具有积极的指导意义。.截止目前，依托本项目取得的学术成果包括：SCI论文33篇，EI论文197篇，申请及授权专利35项，专著3部，获省部级科技进步奖3项；参加国内外学术会议43人次；培养博士生14名，硕士生30名。开发了广域保护仿真和实验平台，并将理论与实践相结合，在贵州都匀和六盘水两个地区构建了广域保护系统，取得了显著的社会和经济效益。全面实现了本项目的预期目标，为我国电网安全稳定运行铸造了更为坚实可靠的第一道防线。