面向复杂大电网的变电站智能化关键技术及应用

随着“一带一路”战略的推进，跨国互联与国内互联电网大规模建设，交直流混联、大规模可再生能源并网使得电网结构更加复杂，稳定形势越发严峻，如2015年，新疆电网由于风电和直流大量投入，频繁引发电网振荡，当年7月部分发电机组因轴系扭振跳闸；2016年6月西安南郊变故障，本地保护失效，相邻站后备保护切除时间过长，事故不断扩大，最终导致5台主变烧损和大面积停电事故；华东电网多次发生交流故障引发直流换相失败。现有的变电站智能化水平难以满足电网复杂工况下精准测量、故障快速切除以及安全高效控制的新需求，无法保障复杂大电网的运行安全。 
变电站智能化面临的新难题突出体现在：1）电网扰动源显著增加，动态数据精确测量、低频振荡识别困难；2）电网形态和故障特性显著变化，导致现有部分保护故障切除时间变长或事故范围扩大，引发电网事故蔓延；3）设备远方操作安全性不高，故障恢复时间长；4）电网故障或操作时数据通信流量大、传输不稳定，功能应用效率低、运行可靠性低；5）变电站二次虚回路相互耦合，维护困难，改扩建和检修风险大。 
项目团队经过数年刻苦攻关，研制出变电站成套智能二次设备，取得多项关键技术创新： 
1.提出针对时域瞬变多、频谱复杂的电气量精确测量算法、自适应同步采样方法，低频振荡就地在线精确辨识方法，解决了复杂大电网条件下电气量测量误差大、低频振荡就地辨识困难的难题。 
2.提出以就地间隔保护为主体、站域保护与广域保护为补充的全景信息共享、时空多维度协同的层次化保护体系，失灵、死区故障切除时间缩短200ms，有效防止本地保护失效导致事故扩大，降低交流故障导致直流系统换相失败风险。 
3.提出空载岛、独立岛、冷岛、母线型连通支路的自适应拓扑搜索算法和全设备实时网络拓扑防误算法，提出了主子站四级纵深防误安全控制体系，实现紧急情况下安全快速的设备远方操作，显著缩短故障恢复时间。 
4.提出变电站数据流动态加权时序分配策略和最优虚拟重构技术，构建变电站多维度集约化全景服务平台，实现变电站关键信息与重要业务的弹性伸缩和协同互动，解决了数据传输不稳定和系统应用可靠性低等问题。 
5.提出变电站虚拟二次回路解耦、变更风险控制技术和非侵入式自动检测方法，降低了由于误配置导致保护拒动或误动的风险，提高了二次系统的测试效率、完整性和可靠性。 
项目获授权发明专利11项；软著2项；发表论文22篇；牵头或参与制修订国标3项、行标11项、国家电网公司企标数十项。项目通过中国电机工程学会及江苏省经信委组织的技术鉴定，鉴定结论均为整体达到国际领先水平。 
项目研制的变电站成套智能二次设备在国内上千座110kV-1000kV电压等级变电站成功应用，并出口到泰国、巴西等地区上百座变电站成功应用，奠定了江苏智能电网产业在全国的领先地位，引领了国内外智能电网产业的蓬勃发展。至2016年底，累计销售收入超15亿元，创汇近2千万美元，取得了显著的社会经济效益。