数字化继电保护技术的变革与创新

当前，数字化继电保护呈现高集成度、高可靠性、高防护性的发展趋势，并且信息化水平不断提高，满足新能源、微电网接入等复杂电网条件下的运行需求以及更加经济高效的建设维护需求，成为了电力行业发展的方向。” 许昌开普检测研究院股份有限公司总经理李亚萍博士在“2018 ABB电力与自动化世界”展会上说道。

李亚萍，博士，教授级高级工程师，中国标准化专家，IEC/TC 95（国际电工委员会继电保护技术委员会）主席、国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心主任、智能微电网控制设备及系统质量监督检验中心主任、国家电动汽车充换电系统质量监督检验中心主任。

数字化继电保护获得长足发展

近日，热搜榜上“西安停电”受到了广泛关注。

关注的背后是否应该思考，电力系统安全运行的第一道防线——继电保护的重要作用。

随着电网建设扩大升级，电力系统运行方式多变，我国继电保护将向着更加专业化、智能化、高可靠方向迈进；用电企业也对继电保护装置提出了更高的需求。李亚萍博士表示，“在新的运维条件要求下，电网自动化成为主流技术，继电保护不仅仅只发挥其核心的故障跳闸作用，要承担更多的智能化和系统化支撑功能。”这为数字化发展奠定了基调。

2003年，由IEC 61850系列标准的发布，为变电站智能电子装置（IED）的互联互通提供了完整解决方案。这是第一个致力于变电站智能电子装置全面实现互操作的通信标准。在IEC 61850标准的基础上，以合并单元、智能终端为代表的过程层设备不断发展，走向工程应用，传统通过电缆传输给继电保护的模拟量、开关量信号开始被光纤传输的数字化信号所取代。由此，数字化继电保护正式走上历史舞台。

继电保护需要长足发展，就需要“标准先行”，在担任IEC/TC 95主席近10年的工作里，李亚萍博士带领着国家专家团队建立了适应智能电网新的继电保护标准体系，先后制修订了20多项国际标准，促使具有数字化特征的继电保护在世界范围内得到了广泛的应用和发展。

数字化变电站建设驱动着数字化继电保护产业呈现出高速发展。数据显示，目前国家电网的数字化变电站数量已经超过既有变电站数量的21%。根据2017年最新制定的《国家电网公司继电保护技术发展纲要》，数字化保护即将进入“采样数字化、保护就地化、元件保护专网化、信息共享化”的新阶段。

标准化弧光保护进入快车道

随着工业用电和居民用电的需求不断加强，电网容量不断提升，变电站的数量不断增加，变电站内开关柜的继电保护越发重要。

与一般设备的过流、过压短路故障相比，开关柜内部电弧故障是电力系统中对运行人员和设备安全危害最大的故障。据统计，75%的内部电弧故障发生时涉及人员操作，这不仅会对设备造成毁灭性危害，还会严重危害到作业人员安全。“近年来，随着技术进步，弧光保护的发展也进入快车道”李亚萍博士如是说道，《GB/T 14598.302-2016 弧光保护装置技术要求》和《NB/T 42076-2016 弧光保护装置》两项标准相继发布，行业应用前景光明。

李亚萍博士介绍说，“在刚刚结束的德国法兰克福 IEC/TC 95全会，与会的世界各国专家一致决议将弧光保护纳入未来的数字化标准体系中。”作为弧光保护装置研究开发的先行者，ABB基于IEC 61850 GOOSE通信功能的弧光保护以及其他数字化保护在工业领域和铁道交通领域取得了出色的应用业绩，同时，也为电力系统继电保护国际标准化方面做出了贡献。

技术前沿 数字化弧光保护方案应用广泛

在“2018ABB电力与自动化世界”展会中，ABB展示了数字化弧光保护方案，这款保护方案是以ABB的Relion600系列保护为基础，以IEC61850组建数字化保护网络。在网络内部作为接点的保护装置实时分享数据，同时也分享它们对于当前状态的判断。所以当故障出现时它不是依靠一个装置判断故障而是靠保护之间的信息分享共同做出判断。由于IEC 61850/GOOSE的快速连接，在保持相同的响应速度的同时，在成本、可靠性、工程配置等方面更显优势。

李亚萍博士对ABB数字化弧光保护方案进行了中肯的点评：“弧光保护方案是通过弧光传感器作为判据来判断故障进而采取保护措施的新型继电保护，满足继电保护的四个基本要求，也就是保护的选择性、速动性、灵敏性和可靠性。从这几点上看，在某些特殊场景下，光特征确实可以更早地帮助我们发现故障、从而隔离故障。同时，结合IEC 61850快速可靠的连接，让数据在多个装置之间快速交换，可以更加提高设备判断故障的‘四性’，这是一个很大的创新和突破。”

目前，数字化弧光保护方案已成功应用于天津北疆电厂（1000MW机组）、京能五间房电厂（1000MW机组）、广东甲湖湾电厂（600MW机组）。在这个快速变化的能源世界，电力工业安全稳定运行依然是国民生活的重中之重，数字化弧光保护为电力保证要求较高的行业用户及合作伙伴的安全用电和高效生产提供坚实保障，为数字化时代下的继电保护增添创新动能。