繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)的“第一道防線”，肩負(fù)著快速切除故障，限制事故范圍擴(kuò)大的重任，繼電保護(hù)的正確動(dòng)作直接關(guān)系到電網(wǎng)安全與系統(tǒng)穩(wěn)定。輸電線路自身具備承受過負(fù)荷能力，當(dāng)線路過負(fù)荷時(shí)，輸電線路能夠正常運(yùn)行，但是現(xiàn)有保護(hù)原理無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)分過負(fù)荷與故障，會(huì)將線路過負(fù)荷誤判為故障，導(dǎo)致過負(fù)荷線路被誤切除，進(jìn)而引起負(fù)荷轉(zhuǎn)移，造成相鄰線路過負(fù)荷，產(chǎn)生多米諾骨牌效應(yīng)，引發(fā)過負(fù)荷線路相繼跳閘，導(dǎo)致事故擴(kuò)大。近年來(lái)，國(guó)際上發(fā)生的多次大面積停電事故均伴隨有繼電保護(hù)將過負(fù)荷線路誤切除，加劇事故蔓延的情況。線路過負(fù)荷導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作這個(gè)技術(shù)難題長(zhǎng)久以來(lái)一直未得到有效解決。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，居民和工業(yè)用電負(fù)荷持續(xù)增加，大規(guī)模清潔能源產(chǎn)生的電力通過超特高壓交直流輸電線路遠(yuǎn)距離輸送至華中、華東、華北等負(fù)荷中心，使得電網(wǎng)中潮流大范圍轉(zhuǎn)移成為常態(tài)，輸電線路過負(fù)荷引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)作導(dǎo)致大停電事故的風(fēng)險(xiǎn)顯著提高。
中國(guó)電科院保護(hù)所與國(guó)網(wǎng)華中分部柳煥章勞模工作室聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)依托國(guó)家973課題和國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目，歷經(jīng)9年持續(xù)攻關(guān)，經(jīng)過大量的理論推導(dǎo)和仿真分析，深入探究線路過負(fù)荷與故障的本質(zhì)差異，突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，采用全新視角，放棄了常用的阻抗平面，巧妙地在電壓平面上提取出線路過負(fù)荷與故障的明顯辨識(shí)參數(shù)，提出了基于電壓相位特征及幅值特征的線路過負(fù)荷與故障識(shí)別原理，發(fā)現(xiàn)了相補(bǔ)償電壓和正序補(bǔ)償電壓的相位關(guān)系與過負(fù)荷和單相接地故障的差異強(qiáng)相關(guān)的特征，解決了過負(fù)荷與接地故障識(shí)別的難題；發(fā)現(xiàn)了電壓的余弦分量在過負(fù)荷和相間故障時(shí)相差10倍的特征，解決了過負(fù)荷與相間故障識(shí)別的難題；發(fā)明了利用正序電壓余弦分量與電流不對(duì)稱度二維平面的線路故障識(shí)別原理，消除了負(fù)荷電流與過渡電阻對(duì)線路故障識(shí)別的影響；發(fā)明了利用正序功率識(shí)別潮流送、受端的方法及差異化故障識(shí)別判據(jù)，消除了線路潮流方向?qū)收献R(shí)別的影響。通過以上技術(shù)發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了線路過負(fù)荷與故障的精準(zhǔn)識(shí)別，同時(shí)大幅提升了線路故障識(shí)別能力。
該技術(shù)兼顧了線路過負(fù)荷時(shí)保護(hù)的可靠性與線路故障時(shí)靈敏性，在線路過負(fù)荷及故障識(shí)別等技術(shù)指標(biāo)方面全面優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)，其中事故過負(fù)荷、正常過負(fù)荷識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到100%，線路故障識(shí)別能力提高了5倍，大幅提升了繼電保護(hù)的整體性能。中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)對(duì)項(xiàng)目成果的鑒定結(jié)論為：本項(xiàng)目提出的理論方法屬國(guó)際首創(chuàng)，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
鑒于該技術(shù)的優(yōu)異性能，目前已經(jīng)被行標(biāo)DL/T479-2017、企標(biāo)Q/GDW1161-2014采納，作為220千伏及以上電壓等級(jí)線路標(biāo)準(zhǔn)配置在全國(guó)推廣應(yīng)用。項(xiàng)目組從保證電網(wǎng)安全大局出發(fā)，將成果第一時(shí)間無(wú)償提供給各保護(hù)廠家，國(guó)內(nèi)具備高電壓保護(hù)裝置生產(chǎn)資質(zhì)的全部廠家都已采用該成果，2014~2017年迎峰度夏期間220千伏及以上電壓等級(jí)線路中共有290條線路發(fā)生過負(fù)荷，保護(hù)未發(fā)生任何誤動(dòng)。2014~2017年220千伏及以上電壓等級(jí)線路共發(fā)生3857起故障，保護(hù)裝置正確動(dòng)作率100%。
目前，該項(xiàng)目成果推廣應(yīng)用至加拿大、巴西、澳大利亞、印度等五大洲9個(gè)國(guó)家，運(yùn)行良好，有效提升了我國(guó)保護(hù)裝置的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，大幅提升了我國(guó)電力裝備的國(guó)際影響力。
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