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毕天姝课题组在新能源电力系统保护研究领域取得重要进展

信息发布于:2022-10-09

风光等新能源发电占比逐年攀升,已成为我国第二大主力电。与传统大型同步发电机相比,风光的能量密度低、发电单机容量比较小,主要依靠变流器等电力电子设备并网,使得新能源汇集送出系统的拓扑结构与故障特性均发生根本性变化,导致其保护技术面临巨大挑战。突破大规模新能源汇集送出系统的保护技术,对保障新能源安全高效消纳、大电网稳定运行至关重要。

针对这一问题,毕天姝、贾科教授课题组采用理论研究、装置研发与工程应用相结合的技术路线,通过新能源电源全时间尺度故障特性分析和短路电流计算,揭示了新能源短路电流幅值受限、波形畸变的本质机理,发明了基于送出线路两侧短路电流波形特征相似度的保护新原理,并通过多间隔电流突变量绝对值比较发明了快速站域保护新原理。经内蒙古、西北电网等多地挂网验证,所研制的送出线路保护装置动作时间缩短25%且可以在100%新能源汇集送出系统正确判断故障、站域保护装置故障切除时间由500ms缩短至40ms。本研究实现了新能源汇集送出系统保护“算得准、辨得清、切得快”,推动了保护技术的发展;为构建新型电力系统、保障系统安全提供了技术支撑。

图1.大规模新能源汇集送出系统保护技术研究路线

5月15日,由中国工程院汤广福院士为主任委员、王成山院士和饶宏院士为副主任委员的鉴定专家委员会对该研究成果进行鉴定,一致认为:“项目取得了原创性成果,整体处于国际领先水平”。研发的短路电流计算软件在南方电网、西北电网、山东电网应用,覆盖了我国38.8%新能源装机,为新能源汇集送出系统保护整定配合提供支持。系列保护装置在内蒙古、陕西、张北、云南等电网应用后,保护不正确动作次数由两个月内发生数十次降至零次,产品远销印度、巴基斯坦等“一带一路”国家,近三年直接经济效益9.15亿元。

该研究工作得到了国家973课题、国家863课题、国家自然科学基金、“111”引智计划等项目、国家重点研发计划课题的资助,内蒙古电科院、国网西北分部和南网调控中心为研究提供了完备的故障录波数据与挂网试运行机会,装置的研制和测试得到了北京四方继保公司的技术支持。

初审:李何筱

复审:张 洪

审核:彭跃辉


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