有了“貼身保鏢” 電網故障解除又快又準

“我們把它稱為電網的‘貼身保鏢’，這個‘保鏢’的動作既要準、又要快。”近日，在南京舉行的全省科技獎勵大會上，南瑞集團電網應用研發中心副主任吳通華，憑藉著在大電網繼電保護領域的創新成果，榮獲2021年度江蘇省青年科技傑出貢獻獎。

吳通華告訴記者，繼電保護聽起來陌生，但是它與所有人的生活休戚相關。通俗的説，就是當電力系統的輸電線路、變壓器等設備發生各種類型故障時，繼電保護要在故障發生的一二十毫秒內快速識別出故障並解除，以保障電網和設備安全。

電網日趨複雜，亟須精準快速辨識故障

隨著“西電東送”戰略的實施，清潔能源大規模開發和外送，我國逐步建成了世界上電壓等級最高、輸送距離最遠、交直流混聯的特大型複雜電網。

大電網快速建設發展，電網故障形態也日趨複雜。隨著電網電壓等級不斷提升、規模和複雜度持續加大，呈現線路分佈電容電流成倍增長、大容量變壓器勵磁涌流與故障電流波形更趨相似、故障暫態電流幅值大衰減慢等特徵，多次造成了差動保護（電流差動保護是繼電保護中的一種保護）誤動或慢動，導致電網事故擴大和設備損壞，差動保護精準快速辨識故障難度愈加凸顯，面臨嚴峻挑戰。

因此，快速、靈敏、可靠解除故障成為保障複雜電網安全最迫切的要求。吳通華團隊針對複雜電網的繼電保護進行了長期攻關。

一名合格的“貼身保鏢”要做到“眼觀六路、耳聽八方”，首先要正確判斷危險。輸電線路的分佈電容電流經常會影響差動保護對故障的識別。在電壓等級低、線路短的情況下，分佈電容很小，可以忽略其對差動保護的影響；但在特高壓長線上，這個問題非常嚴重。

吳通華團隊通過長期攻關，在國際上首次提出了原理上天然不受分佈電容電流影響的線路差動保護技術，攻克了線路電容電流這個“攔路虎”，讓繼電保護裝置的靈敏度提高了1.5倍，這個技術目前為我國獨有。

突破技術瓶頸，創新裝備用於重要工程

除了要“又準又快”，提升差動保護的可靠性也是項目組一直以來的研究方向。輸電線路的差動保護，要求來回的信道延時保持一致，即要求來回的信道路由需保持一致。在我國曾因信道路由不一致發生過保護裝置不正確動作，造成輸電線路被誤切斷的情況。

吳通華團隊從2010年開始攻關這個難題，經過上千次的實驗、方案調整，終於找到了一種電氣量和通信資訊協同的方法，利用這種方法不僅可以實時監測到路由不一致的情況，而且經過優化演算法，還可以在路由不一致時，確保保護功能始終正常運作。

除了輸電線路，吳通華團隊還對變壓器、母線、電抗器、調相機等重要電氣設備的保護實現了多項創新，構建了整個複雜電網的差動保護體系，相關成果獲得2020年的國家技術發明二等獎。

目前，項目團隊研製的系列繼電保護裝置已廣泛應用於我國220千伏—1000千伏各電壓等級電網，涵蓋大多數特高壓交流工程、新一代調相機組工程以及川藏聯網、藏中聯網等重要工程，並拓展到軌道交通、石化、鋼鐵等多個領域，産品出口至數十個國家和地區，創造了巨大的經濟和社會效益，為我國電網的安全運作、新能源的開發利用做出了貢獻。