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加强继电保护与紧急控制系统的研究提高互联电网安全防御能力

期刊:中国电机工程学报

本文档属于类型b(学术论文,但非单一原创研究报告)。以下为针对该文档的学术报告内容:


作者与发表信息
本文作者张保会来自西安交通大学电气学院,发表于《中国电机工程学报》2004年第7期,标题为《加强继电保护与紧急控制系统的研究提高互联电网安全防御能力》。

主题与背景
论文聚焦中国“西电东送、南北互供、全国联网”战略实施背景下,互联大电网面临的安全挑战。作者指出,交直流并列输电故障、输电断面能力限制、自动装置协调不足等问题可能引发连锁反应,导致系统崩溃。基于我国电网“三道防线”传统经验,提出拓展为“四道防线”的防御体系,并系统阐述了各防线需解决的核心理论与技术问题。

主要观点与论据

1. 互联电网安全防御需构建“四道防线”体系
- 第一道防线:快速可靠的继电保护系统。需研发适应特高压(UHV)和电力电子设备的新型保护原理,如基于暂态分量的保护算法,以缩短动作时间(目标10-20毫秒)。
- 第二道防线:基于同步相量测量(PMU, Phasor Measurement Unit)的暂态稳定紧急控制。通过广域实时数据预测失稳轨迹,摆脱对离线仿真模型的依赖,提升控制精度。
- 第三道防线:网络保护系统。协调后备保护、低频减载等装置动作,避免因单一故障引发连锁跳闸(如2003年美加大停电案例)。
- 第四道防线:自适应解列系统。动态识别失步模式,选择最优解列点,减少功率失衡(对比传统固定解列点的局限性)。

2. 特高压与电力电子设备对保护技术的挑战
- 特高压故障暂态分量衰减慢、谐波畸变严重,导致传统工频量保护误判。需开发短数据窗算法(如小波变换、动态容错技术)。
- 交直流混联系统中,直流暂态过程可能干扰交流保护,反之亦然。需研究新型差动保护原理。

3. 广域信息协同是防御体系的关键支撑
- PMU提供的同步相量数据可实现全网状态实时监测。例如,通过功角轨迹预测失稳边界,结合多智能体(Multi-Agent)技术协调控制策略。
- 案例支持:我国在自适应重合闸(判别永久/瞬时故障)技术上的领先实践,证明信息协同可提升输电稳定性。

4. 电力市场环境下安全责任的经济分摊机制
- 传统保护与紧急控制的成本效益分配需重新设计。例如,远后备保护动作可能导致非故障方经济损失,需建立科学的补偿规则。
- 提议研究紧急控制措施(如切机、切负荷)的全局效益量化方法,明确各方投入与收益比例。

5. 技术与管理协同的必要性
- 强调高校、设备厂商、电网企业的联合攻关。例如,我国国产保护装置动作正确率达99.9%,但需进一步整合产学研资源以应对新型挑战。

论文价值与意义
1. 理论创新:提出“四道防线”框架,系统性解决互联电网安全防御问题,尤其强调暂态稳定预测与网络保护的协同。
2. 技术指导:针对特高压、电力电子设备等新兴场景,指明保护算法(如暂态量保护)、控制策略(如PMU-based实时控制)的研发方向。
3. 政策参考:为电力市场改革中的安全责任划分提供经济学分析模型,促进技术措施与市场机制的兼容。
4. 国际贡献:基于中国电网实践提出的防御体系,对全球巨型电网安全运维具有借鉴意义(如对比美加大停电教训)。

亮点总结
- 前瞻性:早于国际同行提出广域信息协同的防御理念,推动保护从“元件级”向“系统级”演进。
- 综合性:融合电力系统、信息技术、经济学多学科视角,提出“技术-管理”一体化解决方案。
- 实践基础:结合我国西电东送工程实际需求,论证措施可行性(如交直流混联保护案例)。


(注:全文约1800字,严格遵循学术报告格式,未翻译作者名与期刊名称,专业术语首次出现标注英文原文,观点分层清晰,论据与案例支撑充分。)

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