《电力系统继电保护原理》课程教学资源（PPT讲稿）继电保护和安全自动装置面临的问题与需要开展的研究（西安交通大学：张保会）

目录 1.继电保护与安全自动装置面临的问题 2.国内外研究现状 3.研究的学术思路 4.建议研究的问题 5.结论

目录 1. 继电保护与安全自动装置面临的问题 2. 国内外研究现状 3. 研究的学术思路 4. 建议研究的问题 5. 结论

继电保护与安全自动装置面临的问题（1) 1、保证全国性互联电网的运行安全性是电力发展的头 等大事 我国电网今后发展的总方针：“西电东送、南北互供、全国 联网”。西南部省份向东部地区输送电力将达到2000万千瓦， 交直流输电线路超过20回，输电距离上千公里。西北部省份将 采用750kV和330kV电磁环网东送电力。如何避免故障时的连 锁反应，保证远距离和大功率的输电断面的运行安全性是电力 发展迫切需要解决的现实问题。 全国联网初期的交流弱联运行方式，使得两侧电网内部的 某些重要输电断面稳定水平下降，如何保证较大干扰时运行的 稳定性是电网运行的当务之急

一、继电保护与安全自动装置面临的问题（1） 1、保证全国性互联电网的运行安全性是电力发展的头 等大事 我国电网今后发展的总方针：“西电东送、南北互供、全国 联网” 。西南部省份向东部地区输送电力将达到2000万千瓦， 交直流输电线路超过20回，输电距离上千公里。西北部省份将 采用750kV和330kV电磁环网东送电力。如何避免故障时的连 锁反应，保证远距离和大功率的输电断面的运行安全性是电力 发展迫切需要解决的现实问题。 全国联网初期的交流弱联运行方式，使得两侧电网内部的 某些重要输电断面稳定水平下降，如何保证较大干扰时运行的 稳定性是电网运行的当务之急

，继电保护与安全自动装置面临的问题(2) 2、高效、可靠的继电保护和紧急控制系统是保障西电东送和全 国联网安全运行的关键技术 鉴于电力系统运行方式的多变性、电网功率的实时平衡特性， 和故障发生的不可完全避免和随机性，高性能的继电保护是 保障电网安全运行的第一道屏障。任意坚强的网络都必须快 速、可靠地切除故障元件，任意坚强的网络在一系列的元件 被切除后都有可能变为薄弱网络。保证故障元件被继电保护 切除后剩余网络的安全性，高速有效的安全稳定紧急控制系 统是安全运行的第二道屏障。有效、可靠的继电保护和安全 稳定紧急控制系统是保证电网运行安全性的重要物质条件

一、继电保护与安全自动装置面临的问题（2） 2、高效、可靠的继电保护和紧急控制系统是保障西电东送和全 国联网安全运行的关键技术 鉴于电力系统运行方式的多变性、电网功率的实时平衡特性， 和故障发生的不可完全避免和随机性，高性能的继电保护是 保障电网安全运行的第一道屏障。任意坚强的网络都必须快 速、可靠地切除故障元件，任意坚强的网络在一系列的元件 被切除后都有可能变为薄弱网络。保证故障元件被继电保护 切除后剩余网络的安全性，高速有效的安全稳定紧急控制系 统是安全运行的第二道屏障。有效、可靠的继电保护和安全 稳定紧急控制系统是保证电网运行安全性的重要物质条件

一、继电保护与安全自动装置面临的问题 (3) 3、西电东送、全国联网给继电保护和紧急控制提出了新的挑战 ?现有的继电保护能否满足更高一级电压(750kV)网络对动作速度、暂态性 能的要求。 ?大功率电力电子设备突然故障，其暂态过程对交流线路保护有何影响、如何 克服？交流线路的故障与切除对直流系统、柔性输电系统的保护与控制有何 影响、如何克服？ 现有的电力元件主保护相互独立，故障元件被突然切除后是否会产生连锁的 元件运行不正常而被保护依次跳开，会否形成类似美、加的大停电事故？ ?为了防止西电东送输电断面的运行安全性，如何构建元件保护与紧急控制一 体化系统？ 全国联网初期的交流弱联方式，如何充分发挥互联效益又能保证系统的运行 稳定性？ 。万一互联系统稳定性被破坏，如何将系统解列才能缩小停电范围和停电时间？

一、继电保护与安全自动装置面临的问题（3） 3、西电东送、全国联网给继电保护和紧急控制提出了新的挑战 ❖ 现有的继电保护能否满足更高一级电压（750kV）网络对动作速度、暂态性 能的要求。 ❖ 大功率电力电子设备突然故障，其暂态过程对交流线路保护有何影响、如何 克服？交流线路的故障与切除对直流系统、柔性输电系统的保护与控制有何 影响、如何克服？ ❖ 现有的电力元件主保护相互独立，故障元件被突然切除后是否会产生连锁的 元件运行不正常而被保护依次跳开，会否形成类似美、加的大停电事故？ ❖ 为了防止西电东送输电断面的运行安全性，如何构建元件保护与紧急控制一 体化系统？ ❖ 全国联网初期的交流弱联方式，如何充分发挥互联效益又能保证系统的运行 稳定性？ ❖ 万一互联系统稳定性被破坏，如何将系统解列才能缩小停电范围和停电时间？

一、继电保护与安全自动装置面临的问题(4) 4、现有的理论和技术难于解决上述理论和技术 问题 现有的保护反应工频电气量，动作速度难于再提高。高频和衰减直流 分量对正确动作有害，但短窗、高效、快速的滤波方法尚未突破。 。保护以电力元件为对象，以切除故障元件为己任，整个电网主保护系 统并不协同动作，可能会出现因为保护正确动作而造成系统的瓦解， 缺乏输电断面或网络的保护。 稳定性预测与紧急控制尚无不依赖系统模型和网络参数的理论方法， 而系统的模型和参数又是不准确的，缺乏适应性强、预测速度快、控 制高效、可靠的紧急控制系统。 互联系统的解列（点）面是固定设置的，不能适应失稳模式的变化， 缩小停电范围，避免事故扩大

一、继电保护与安全自动装置面临的问题（4） 4、现有的理论和技术难于解决上述理论和技术 问题 ❖ 现有的保护反应工频电气量，动作速度难于再提高。高频和衰减直流 分量对正确动作有害，但短窗、高效、快速的滤波方法尚未突破。 ❖ 保护以电力元件为对象，以切除故障元件为己任，整个电网主保护系 统并不协同动作，可能会出现因为保护正确动作而造成系统的瓦解， 缺乏输电断面或网络的保护。 ❖ 稳定性预测与紧急控制尚无不依赖系统模型和网络参数的理论方法， 而系统的模型和参数又是不准确的，缺乏适应性强、预测速度快、控 制高效、可靠的紧急控制系统。 ❖ 互联系统的解列（点）面是固定设置的，不能适应失稳模式的变化， 缩小停电范围，避免事故扩大

一、继电保护与安全自动装置面临的问题(5) 5、我国保护与紧急控制的研究、运行基础好，取得突破 性进展是可能的 继电保护的运行统计（2002年)表明，国产保护与进口保护相比，在动作 速度和可靠性方面（动作时间10一30ms,正确率99.86%）具有国际先进 水平。 利用自适应重合闸（永久与瞬时故障判别、最佳重合时间、分相重合、自 适应重合等)提高输电系统稳定性，我国具有领先水平。 区域系统的暂态稳定性预测和紧急控制，我国极为重视，从上世纪80年代 就开始研究和应用，尚未出现美、加那样的大停电。 ?对联络线两侧系统失步的检测和解列，国内已研究了多种原理和装置在现 场应用。 继电保护和紧急控制领域的研究我国具有优势基础，结合“西电 东送、全国联网”开展基础研究，取得原创性的成果，是可能 的

一、继电保护与安全自动装置面临的问题（5） 5、我国保护与紧急控制的研究、运行基础好，取得突破 性进展是可能的 ❖ 继电保护的运行统计（2002年）表明，国产保护与进口保护相比，在动作 速度和可靠性方面（动作时间10－30ms，正确率99.86％）具有国际先进 水平。 ❖ 利用自适应重合闸（永久与瞬时故障判别、最佳重合时间、分相重合、自 适应重合等）提高输电系统稳定性，我国具有领先水平。 ❖ 区域系统的暂态稳定性预测和紧急控制，我国极为重视，从上世纪80年代 就开始研究和应用，尚未出现美、加那样的大停电。 ❖ 对联络线两侧系统失步的检测和解列，国内已研究了多种原理和装置在现 场应用。 继电保护和紧急控制领域的研究我国具有优势基础，结合“西电 东送、全国联网”开展基础研究，取得原创性的成果，是可能 的

国内外研究现状(1)》 美国、加拿大： 网架比我国强壮，继电保护的动作速度、可靠性、实现技术 与我国相当；某些原理（故障分量、躲振荡、非全相运行又 故障、重合闸等)不如我国先进。 在安全稳定紧急控制系统的研究与建设方面，重视程度不够、 研究水平较差，曾发生震惊全球的如65年、96一97年、2003 年8月14日等多次全国性大停电，给全世界电力系统提供沉 痛教训

二、国内外研究现状(1) 美国、加拿大： 网架比我国强壮，继电保护的动作速度、可靠性、实现技术 与我国相当；某些原理（故障分量、躲振荡、非全相运行又 故障、重合闸等）不如我国先进。 在安全稳定紧急控制系统的研究与建设方面，重视程度不够、 研究水平较差，曾发生震惊全球的如65年、96－97年、2003 年8月14日等多次全国性大停电，给全世界电力系统提供沉 痛教训

国内外研究现状(2) 欧州： 网架坚强、输电距离短；保护的制造、运行水平与我国相当， 动作速度、原理研究比我国稍差。紧急控制系统的研究与应 用几乎空白。 日本： 输电距离短、网架比我国坚强；重视安全稳定性紧急控制系 统的研究与建设，借助于发达的通信系统，构建“离线策略 表”、“在线策略表”的实时控制系统。但是仍不能解决控 制决策依赖于系的模型与参数，因模型与参数的误差造成 的不准确问题

二、国内外研究现状(2) 欧州： 网架坚强、输电距离短；保护的制造、运行水平与我国相当， 动作速度、原理研究比我国稍差。紧急控制系统的研究与应 用几乎空白。 日本： 输电距离短、网架比我国坚强；重视安全稳定性紧急控制系 统的研究与建设，借助于发达的通信系统，构建“离线策略 表” 、 “在线策略表”的实时控制系统。但是仍不能解决控 制决策依赖于系统的模型与参数，因模型与参数的误差造成 的不准确问题

国内外研究现状(3)》 前苏联： 网架和输电距离与我国类似；保护的原理研究水平与我国相当， 但在数字式保护的算法、实现技术、扩展与紧急控制系统的联系 方面，不如我国。重视反事故装置的研究，大量采用分散式的安 全自动装置，区域型紧急控制系统不多。 我国： 750kV保护、含有大功率电力电子设备的混联输电断面的保护、电 磁环网输电的保护和紧急控制技术、弱联网的稳定性预测与紧急 控制、自动识别失步断面的系统解列、电力市场环境下保护配置 方式等都是有待研究的重大理论和技术问题，没有经验可以照搬

二、国内外研究现状(3) 前苏联： 网架和输电距离与我国类似；保护的原理研究水平与我国相当， 但在数字式保护的算法、实现技术、扩展与紧急控制系统的联系 方面，不如我国。重视反事故装置的研究，大量采用分散式的安 全自动装置，区域型紧急控制系统不多。 我国： 750kV保护、含有大功率电力电子设备的混联输电断面的保护、电 磁环网输电的保护和紧急控制技术、弱联网的稳定性预测与紧急 控制、自动识别失步断面的系统解列、电力市场环境下保护配置 方式等都是有待研究的重大理论和技术问题，没有经验可以照搬

三、研究的学术思路 (1) 1、电网运行安全性需要规划、运行、保护与紧急控制三个阶段的 协同工作、共同保障。 2、对于运行中的互联电力系统： 冬局部系统内部元件的故障或扰动，由切除故障元件和在局部系 统中采取措施来消除，不使它的影响扩散到局部系统外； 冬区域系统之间输电断面上联络线的故障，首先切除故障元件并 尽量保持输电断面的完整性； 冬影响多个互联区域安全性的扰动在多个区域采取措施，共同来 消除扰动产生的影响； 冬互联系统失稳后，应按功率尽可能平衡的原则解列，避免大面 积停电事故

三、研究的学术思路（1） 1、电网运行安全性需要规划、运行、保护与紧急控制三个阶段的 协同工作、共同保障。 2、对于运行中的互联电力系统： ❖ 局部系统内部元件的故障或扰动，由切除故障元件和在局部系 统中采取措施来消除，不使它的影响扩散到局部系统外； ❖区域系统之间输电断面上联络线的故障，首先切除故障元件并 尽量保持输电断面的完整性； ❖影响多个互联区域安全性的扰动在多个区域采取措施，共同来 消除扰动产生的影响； ❖互联系统失稳后，应按功率尽可能平衡的原则解列，避免大面 积停电事故