（深圳供电局有限公司518000）
摘要：电网安全关系国家安全。继电保护是电网安全运行的第一道防线，是保障电网稳定、设备安全的关键技术手段。继电保护专业要对电网运行的风险有清醒地认识，准确把握面临的形势和挑战，科学谋划专业发展方向，坚持创新引领，探索前沿技术，破解发展难题，全面构筑现代复杂电力系统的安全运行防线。
关键词：电力系统；继电保护；发展
一、当前继电保护技术面临的形势与挑战
复杂大电网故障特性发生显著变化
1、交直流混联电网故障全局化特征明显随着特高压、直流输电建设的快速推进，复杂大电网一体化特征不断加强，电网故障复杂化、全局化特征日趋明显。交直流电网耦合紧密，交流线路故障、重合闸、主变空充等常见扰动或常规操作均可能造成近区直流换相失败，引发交直流系统连锁性故障，导致巨大暂态能量冲击，影响范围广，已远超常规交流、直流故障对电网的影响。在大容量直流集中接入近区故障，换相失败问题已成为制约系统稳定运行的重要因素。电网故障全局化特性对继电保护的速动性与可靠性、直流控制保护系统的抗换相失败能力以及交直流系统保护的协同配合提出了更加严苛的要求。
2、现有继电保护技术存在的问题
2.1、现有交流保护难以完全满足当前电网新需求对于传统交流电网，目前的继电保护技术已日臻成熟，但随着交直流混联电网的形成，交流保护对电网特性变化的适应性亟待提升，主要包括两方面。
1)在传统交流电网中，开关故障拒动和电流互感器(TA)死区故障等故障由安全稳定第三道防线处理，导致故障切除延时过长。若在直流近区发生上述故障，将引发多回直流连续两次以上换相失败，巨大功率冲击导致送端电网存在崩溃风险。
2)后备保护性能亟待提升。在当前交直流混联电网中，一旦出现全站直流电源消失等极端情况，故障只能依靠远后备保护清除，动作时间长，如果故障发生在直流近区，将引发多回特高压直流同时换相失败，导致系统发生灾难性后果。
2.2直流控制保护设计对大电网运行的适应性不足截至目前，国家电网公司已有5回特高压直流、12回常规直流投入运行，换流容量达6575万kW，馈入华东电网直流容量达到3980万kW。交直流、送受端已经呈现强耦合关系，直流输电系统运行可靠性对系统的安全稳定运行影响重大，直流控制保护系统作为直流输电核心部分，其缺陷可能引起直流系统异常运行或闭锁，严重情况下存在导致系统安全稳定破坏的风险。目前直流控制保护设计仅从自身考虑，未能统筹考虑系统安全稳定的要求，多回直流间缺乏有效相互配合，存在单一交流故障导致近区多回直流同时闭锁的风险。直流控制保护系统的标准化程度低，功能逻辑不统一，工程差异化大，软件版本缺乏有效技术管控手段，存在较大安全隐患。直流控制保护系统结构复杂，装置模块之间耦合紧密，单一元件异常有可能造成双极停运等严重故障。直流控制保护装置可靠性和整体技术水平有待进一步提升。
2.3、智能变电站继电保护技术有待进一步提升智能变电站发展迅速，有力推动了继电保护技术创新，但也暴露出一些问题，甚至突破了继电保护“四性”基本原则，给电网运行带来诸多潜在风险，主要包括以下问题。
1)保护速动性和可靠性降低。采用“常规互感器+合并单元”的保护方案，增加了中间环节，导致继电保护的整组动作时间延长了5～10ms，降低了主保护的速动性与可靠性，使得电网运行于稳定极限的边界。智能站内多套保护共用合并单元、智能终端，单一元件可能引起多套保护不正确动作，与快速保护独立性原则相悖。
2).运行检修难度明显增加。智能变电站以光缆和软件逻辑代替二次回路，以系统配置文件描述二次设备连接关系，二次“虚回路”无法直观可视、检修隔离没有明显断开点，增大了现场检修风险，设备改造涉及全站配置文件的修改和验证，调试时间长，停电影响范围大，现场检修困难;变电站系统配置文件缺乏技术管控手段，存在配置文件错误导致保护不正确动作风险。
二、继电保护前瞻性技术
针对电网可再生能源大规模接入、电力电子化特征日趋凸显、半波长及超导等新型输电方式逐步应用的发展趋势，开展基于故障暂态量的故障预警与保护、柔性交流输电等电力电子设备控制保护技术、分布式电源接入的快速保护技术、半波长输电保护、超导输电保护等前瞻性技术研究，不断提升继电保护技术水平，满足未来电网的安全防护需求。
2.1发展基于故障暂态分量的故障预警、保护新原理将保护利用的信息由稳态工频量扩展至宽频带暂态信息，促进继电保护理论的完善与提升，为继电保护学科提供更加广阔的发展空间。通过充分挖掘利用故障暂态信息，支撑设备故障预警，提升运行人员掌控风险的能力;构建适应有源配电网的分层自愈控制体系，进一步提升供电可靠性;研发电力电子化电网的快速保护新原理，保障未来复杂电网的安全稳定运行。
构建高频暂态量录波器及仿真系统，实现全频域暂态信息的高速无损采样、广域同步测量;基于大数据、云计算等前沿技术，研究电网暂态信息的全频域录波(兆赫兹级)、大容量存储和高效率处理方法，开展电网大范围、长过程和发展性故障的研究，揭示设备故障、局部放电和雷电等过程的时频特征，实现系统不同类型暂态扰动的快速检测与识别;发展主动式预保护技术，利用设备绝缘损坏初期局部放电时频特征实现故障快速预警，预防事故产生和扩大。
针对有源配电网控制保护的难题，研发基于中性点柔性接地的配电网故障快速消弧新技术。在中性点处安装有源电力电子设备等新型接地消弧装置，通过调节注入暂态电流，精确补偿配网故障全电流，同时抑制弧光过电压，实现瞬时性故障的有效抑制和电网不断电无扰自愈;研究基于暂态量的配电网保护新技术，实现持续性故障的准确选线与灵敏保护。电力电子化电网故障过程复杂多变，且含有大量的谐波分量，基于工频相量、叠加定理的保护原理已难以适应。为此，发展基于故障暂态信息的输电线路快速保护新技术，利用线路内外部故障的不同时频特征，实现输电线路全线速动保护新原理。
2.2研究柔性交流输电等电力电子设备控制保护技术
针对新型电力电子设备高度渗透带来的设备本体及其接入电网的控制保护新问题，研究统一潮流控制器(UPFC)、可控串补(TCSC)、短路电流限制器(FCL)、可控移相变压器等各种柔性交流输电元件(FACTS)的结构参数、运行原理及其电磁暂态行为，揭示新型FACTS元件本体故障特征，分析FACTS本体故障与系统故障的交互影响机理，研究FACTS设备的保护方案及其与外部电网保护的协调配合策略，在保障FACTS设备本体安全运行的同时，实现电网的灵活控制与高效运行。
2.3推进分布式电源接入的快速保护技术研究风电、光伏、光热等分布式电源并网容量持续增长，使得电源特性和故障特征发生了显著变化，传统保护原理难以适应。揭示不同类型分布式电源故障时的电气特性，研究适应分布式电源接入的快速保护新原理、配置原则和整定计算方法，确保电网的安全稳定运行。
三、结语
继电保护技术的发展工作要立足于现代电网的安全保障需求，注重结合应用最新的前沿技术，从基础理论、构建模式、硬件设备、运维检修等方面统筹推进新技术的研究。
参考文献
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[2]宋国兵，高淑萍，蔡新雷，等.高压直流输电线路继电保护技术综述[J].电力系统自动化，2012，36(22):123-129