“當(dāng)前，數(shù)字化繼電保護呈現(xiàn)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，滿足新能源、微電網(wǎng)接入等復(fù)雜電網(wǎng)條件下的運行需求以及更加經(jīng)濟高效的建設(shè)維護需求，成為了電力行業(yè)發(fā)展的方向。” 許昌開普檢測研究院股份有限公司總經(jīng)理李亞萍博士在“2018 ABB電力與自動化世界”展會上說道。

李亞萍，博士，教授級高級工程師，中國標(biāo)準(zhǔn)化專家，IEC/TC 95（國際電工委員會繼電保護技術(shù)委員會）主席、國家繼電保護及自動化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心主任、智能微電網(wǎng)控制設(shè)備及系統(tǒng)質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心主任、國家電動汽車充換電系統(tǒng)質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心主任。

數(shù)字化繼電保護獲得長足發(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(yīng)該思考，電力系統(tǒng)安全運行的第一道防線——繼電保護的重要作用。

隨著電網(wǎng)建設(shè)擴大升級，電力系統(tǒng)運行方式多變，我國繼電保護將向著更加專業(yè)化、智能化、高可靠方向邁進；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(dān)更多的智能化和系統(tǒng)化支撐功能。”這為數(shù)字化發(fā)展奠定了基調(diào)。

2003年，由IEC 61850系列標(biāo)準(zhǔn)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。這是第一個致力于變電站智能電子裝置全面實現(xiàn)互操作的通信標(biāo)準(zhǔn)。在IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，以合并單元、智能終端為代表的過程層設(shè)備不斷發(fā)展，走向工程應(yīng)用，傳統(tǒng)通過電纜傳輸給繼電保護的模擬量、開關(guān)量信號開始被光纖傳輸?shù)臄?shù)字化信號所取代。由此，數(shù)字化繼電保護正式走上歷史舞臺。

繼電保護需要長足發(fā)展，就需要“標(biāo)準(zhǔn)先行”，在擔(dān)任IEC/TC 95主席近10年的工作里，李亞萍博士帶領(lǐng)著國家專家團隊建立了適應(yīng)智能電網(wǎng)新的繼電保護標(biāo)準(zhǔn)體系，先后制修訂了20多項國際標(biāo)準(zhǔn)，促使具有數(shù)字化特征的繼電保護在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

數(shù)字化變電站建設(shè)驅(qū)動著數(shù)字化繼電保護產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出高速發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示，目前國家電網(wǎng)的數(shù)字化變電站數(shù)量已經(jīng)超過既有變電站數(shù)量的21%。根據(jù)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(shù)字化保護即將進入“采樣數(shù)字化、保護就地化、元件保護專網(wǎng)化、信息共享化”的新階段。

標(biāo)準(zhǔn)化弧光保護進入快車道

隨著工業(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(shù)量不斷增加，變電站內(nèi)開關(guān)柜的繼電保護越發(fā)重要。

與一般設(shè)備的過流、過壓短路故障相比，開關(guān)柜內(nèi)部電弧故障是電力系統(tǒng)中對運行人員和設(shè)備安全危害最大的故障。據(jù)統(tǒng)計，75%的內(nèi)部電弧故障發(fā)生時涉及人員操作，這不僅會對設(shè)備造成毀滅性危害，還會嚴(yán)重危害到作業(yè)人員安全。“近年來，隨著技術(shù)進步，弧光保護的發(fā)展也進入快車道”李亞萍博士如是說道，《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(biāo)準(zhǔn)相繼發(fā)布，行業(yè)應(yīng)用前景光明。

李亞萍博士介紹說，“在剛剛結(jié)束的德國法蘭克福 IEC/TC 95全會，與會的世界各國專家一致決議將弧光保護納入未來的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系中。”作為弧光保護裝置研究開發(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(shù)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(yīng)用業(yè)績，同時，也為電力系統(tǒng)繼電保護國際標(biāo)準(zhǔn)化方面做出了貢獻。

技術(shù)前沿 數(shù)字化弧光保護方案應(yīng)用廣泛

在“2018ABB電力與自動化世界”展會中，ABB展示了數(shù)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(chǔ)，以IEC61850組建數(shù)字化保護網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部作為接點的保護裝置實時分享數(shù)據(jù)，同時也分享它們對于當(dāng)前狀態(tài)的判斷。所以當(dāng)故障出現(xiàn)時它不是依靠一個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(yīng)速度的同時，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(shù)字化弧光保護方案進行了中肯的點評：“弧光保護方案是通過弧光傳感器作為判據(jù)來判斷故障進而采取保護措施的新型繼電保護，滿足繼電保護的四個基本要求，也就是保護的選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。從這幾點上看，在某些特殊場景下，光特征確實可以更早地幫助我們發(fā)現(xiàn)故障、從而隔離故障。同時，結(jié)合IEC 61850快速可靠的連接，讓數(shù)據(jù)在多個裝置之間快速交換，可以更加提高設(shè)備判斷故障的‘四性’，這是一個很大的創(chuàng)新和突破。”

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