“當前，數字化繼電保護呈現高集成度、高可靠性、高防護性的發(fā)展趨勢，并且信息化水平不斷提高，滿(mǎn)足新能源、微電網(wǎng)接入等復雜電網(wǎng)條件下的運行需求以及更加經(jīng)濟高效的建設維護需求，成為了電力行業(yè)發(fā)展的方向。” 許昌開(kāi)普檢測研究院股份有限公司總經(jīng)理李亞萍博士在“2018 ABB電力與自動(dòng)化世界”展會(huì )上說(shuō)道。

李亞萍，博士，教授級高級工程師，中國標準化專(zhuān)家，IEC/TC 95（國際電工委員會(huì )繼電保護技術(shù)委員會(huì )）主席、國家繼電保護及自動(dòng)化設備質(zhì)量監督檢驗中心主任、智能微電網(wǎng)控制設備及系統質(zhì)量監督檢驗中心主任、國家電動(dòng)汽車(chē)充換電系統質(zhì)量監督檢驗中心主任。

數字化繼電保護獲得長(cháng)足發(fā)展

近日，熱搜榜上“西安停電”受到了廣泛關(guān)注。

關(guān)注的背后是否應該思考，電力系統安全運行的第一道防線(xiàn)——繼電保護的重要作用。

隨著(zhù)電網(wǎng)建設擴大升級，電力系統運行方式多變，我國繼電保護將向著(zhù)更加專(zhuān)業(yè)化、智能化、高可靠方向邁進(jìn)；用電企業(yè)也對繼電保護裝置提出了更高的需求。李亞萍博士表示，“在新的運維條件要求下，電網(wǎng)自動(dòng)化成為主流技術(shù)，繼電保護不僅僅只發(fā)揮其核心的故障跳閘作用，要承擔更多的智能化和系統化支撐功能。”這為數字化發(fā)展奠定了基調。

2003年，由IEC 61850系列標準的發(fā)布，為變電站智能電子裝置（IED）的互聯(lián)互通提供了完整解決方案。這是第一個(gè)致力于變電站智能電子裝置全面實(shí)現互操作的通信標準。在IEC 61850標準的基礎上，以合并單元、智能終端為代表的過(guò)程層設備不斷發(fā)展，走向工程應用，傳統通過(guò)電纜傳輸給繼電保護的模擬量、開(kāi)關(guān)量信號開(kāi)始被光纖傳輸的數字化信號所取代。由此，數字化繼電保護正式走上歷史舞臺。

繼電保護需要長(cháng)足發(fā)展，就需要“標準先行”，在擔任IEC/TC 95主席近10年的工作里，李亞萍博士帶領(lǐng)著(zhù)國家專(zhuān)家團隊建立了適應智能電網(wǎng)新的繼電保護標準體系，先后制修訂了20多項國際標準，促使具有數字化特征的繼電保護在世界范圍內得到了廣泛的應用和發(fā)展。

數字化變電站建設驅動(dòng)著(zhù)數字化繼電保護產(chǎn)業(yè)呈現出高速發(fā)展。數據顯示，目前國家電網(wǎng)的數字化變電站數量已經(jīng)超過(guò)既有變電站數量的21%。根據2017年最新制定的《國家電網(wǎng)公司繼電保護技術(shù)發(fā)展綱要》，數字化保護即將進(jìn)入“采樣數字化、保護就地化、元件保護專(zhuān)網(wǎng)化、信息共享化”的新階段。

標準化弧光保護進(jìn)入快車(chē)道

隨著(zhù)工業(yè)用電和居民用電的需求不斷加強，電網(wǎng)容量不斷提升，變電站的數量不斷增加，變電站內開(kāi)關(guān)柜的繼電保護越發(fā)重要。

與一般設備的過(guò)流、過(guò)壓短路故障相比，開(kāi)關(guān)柜內部電弧故障是電力系統中對運行人員和設備安全危害最大的故障。據統計，75%的內部電弧故障發(fā)生時(shí)涉及人員操作，這不僅會(huì )對設備造成毀滅性危害，還會(huì )嚴重危害到作業(yè)人員安全。“近年來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，弧光保護的發(fā)展也進(jìn)入快車(chē)道”李亞萍博士如是說(shuō)道，《GB/T 14598.302-2016 弧光保護裝置技術(shù)要求》和《NB/T 42076-2016 弧光保護裝置》兩項標準相繼發(fā)布，行業(yè)應用前景光明。

李亞萍博士介紹說(shuō)，“在剛剛結束的德國法蘭克福 IEC/TC 95全會(huì )，與會(huì )的世界各國專(zhuān)家一致決議將弧光保護納入未來(lái)的數字化標準體系中。”作為弧光保護裝置研究開(kāi)發(fā)的先行者，ABB基于IEC 61850 GOOSE通信功能的弧光保護以及其他數字化保護在工業(yè)領(lǐng)域和鐵道交通領(lǐng)域取得了出色的應用業(yè)績(jì)，同時(shí)，也為電力系統繼電保護國際標準化方面做出了貢獻。

技術(shù)前沿 數字化弧光保護方案應用廣泛

在“2018ABB電力與自動(dòng)化世界”展會(huì )中，ABB展示了數字化弧光保護方案，這款保護方案是以ABB的Relion600系列保護為基礎，以IEC61850組建數字化保護網(wǎng)絡(luò )。在網(wǎng)絡(luò )內部作為接點(diǎn)的保護裝置實(shí)時(shí)分享數據，同時(shí)也分享它們對于當前狀態(tài)的判斷。所以當故障出現時(shí)它不是依靠一個(gè)裝置判斷故障而是靠保護之間的信息分享共同做出判斷。由于IEC 61850/GOOSE的快速連接，在保持相同的響應速度的同時(shí)，在成本、可靠性、工程配置等方面更顯優(yōu)勢。

李亞萍博士對ABB數字化弧光保護方案進(jìn)行了中肯的點(diǎn)評：“弧光保護方案是通過(guò)弧光傳感器作為判據來(lái)判斷故障進(jìn)而采取保護措施的新型繼電保護，滿(mǎn)足繼電保護的四個(gè)基本要求，也就是保護的選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。從這幾點(diǎn)上看，在某些特殊場(chǎng)景下，光特征確實(shí)可以更早地幫助我們發(fā)現故障、從而隔離故障。同時(shí)，結合IEC 61850快速可靠的連接，讓數據在多個(gè)裝置之間快速交換，可以更加提高設備判斷故障的‘四性’，這是一個(gè)很大的創(chuàng )新和突破。”

目前，數字化弧光保護方案已成功應用于天津北疆電廠(chǎng)（1000MW機組）、京能五間房電廠(chǎng)（1000MW機組）、廣東甲湖灣電廠(chǎng)（600MW機組）。在這個(gè)快速變化的能源世界，電力工業(yè)安全穩定運行依然是國民生活的重中之重，數字化弧光保護為電力保證要求較高的行業(yè)用戶(hù)及合作伙伴的安全用電和高效生產(chǎn)提供堅實(shí)保障，為數字化時(shí)代下的繼電保護增添創(chuàng )新動(dòng)能。