成果簡介:
故障是電力系統安全的天敵且不可避免,繼電保護用于快速可靠切除故障。但是,輸電網故障切除過程中出現的過負荷和振蕩常引起繼電保護不正確動作并造成連鎖反應,引發大停電;配電網無選擇切除故障區段,擴大了停電范圍,二者都會造成比故障更為嚴重的次生災害。IEEE統計表明,世界范圍內的大停電事故70%都與繼電保護的不正確動作有關,近年來發生在中國河南、西安的停電事故均由此引起,福建經濟發達、臺風雷電頻發,停電后果尤為嚴重。研究防御次生災害的繼電保護技術事關電網安全乃至國家安全,意義重大。項目在福建省電力公司重點科技項目、國家自然科學基金重大國際合作項目和國家重點研發計劃項目的支持下,歷時12年,系統地研究了防御大電網連鎖故障的系統保護和用于縮小配電網停電范圍的饋線自動化兩大技術,取得了眾多原創性成果:針對距離保護在振蕩和過負荷情況下不正確動作問題,發明了免疫于振蕩和過負荷的輸電線路繼電保護技術,實現了產業化應用;針對配電線路無選擇切除故障區段問題,發明了以無通道保護和磁控開關為核心的新型饋線自動化技術,實現了配電線路故障精準隔離和快速自愈。 主要創新點如下:1、首創了比較相補償電壓和線補償電壓相位的多相補償式距離保護原理,提出了利用整定點零序補償電壓消除過渡電阻影響的方法,發明了免疫于電力系統振蕩且耐過渡電阻能力強的距離繼電器,解決了距離保護在系統振蕩時速動性、靈敏性與可靠性相互矛盾的問題,有效防范系統振蕩時繼電保護不正確動作造成的停電范圍擴大。2、發明了基于時域過程信息和動態戴維南等效阻抗的事故過負荷識別方法,提出了能甄別事故過負荷和短路故障的距離保護方案,研制了免疫于過負荷的高壓線路繼電保護裝置,可靠抵御事故過負荷情況下繼電保護誤動作所引發的連鎖跳閘。3、提出了反應二次擾動信息的無通道保護原理,發明了適用于不同配網結構的系列無通道保護技術,開發了高防護等級、可柱上安裝的繼電保護型饋線自動化終端設備,解決了配電線路故障隔離選擇性與速動性難以兼顧的問題,為高可靠性配電網建設提供了理想的保護控制手段。4、首創了具有磁控記憶性能的非稀土鐵基合金材料和磁力大小可控的快速磁控機構,研制了內置電壓電流傳感器及真空滅弧室的小型化固封極柱,發明了分閘時間小于10ms的磁控開關,構建了基于無通道保護和磁控開關的新型饋線自動化系統。 項目獲授權發明專利39項(含國際專利2項),發表SCI/EI論文42篇。項目成果強化了電網安全防線,推動了繼電保護學科的科學技術進步,引領了國際繼電保護技術的發展,被陳維江、王成山、宋璇坤等院士專家評價為:項目整體居國際領先地位,部分成果獲得第48屆日內瓦國際發明展金獎。項目成果已產業化并應用于包括國網首批智能配電網廈門示范工程、榆橫-濰坊1000kV特高壓輸電工程等重大項目在內的國內外電網,近三年累計銷售2.8萬套,實現產值14億元。