华北电力大学副校长王增平：建设新型电力系统安全防御体系

应建设新型电力系统安全防御体系，建立区域协同+分布自治系统。在本变电站和相邻变电站之间，利用故障信息来精准实现保护和控制功能。

——华北电力大学副校长王增平

2023年4月13日上午，2023年新型电力系统产学研融合发展大会在华北电力大学顺利召开。会议邀请多位专家、学者对中国新能源形势、市场分析解读，促进新技术、新成果和新产品在新型电力系统领域的转化应用。

会上，华北电力大学副校长、教授、博士生导师王增平带来《新型电力系统发展给保护与安全控制带来的挑战》的主题报告。北极星电力网整理的发言内容如下：

王增平介绍了四部分内容，第一部分为电网安全稳定运行的“三道防线”。目前为止，我国电网未发生大型系统性事故，“三道防线”在其中发挥了重要保障作用，做出重大贡献。

第一道防线，即继电保护和预防性的控制。主要作用是发生故障以后快速、可靠地把故障切除。第二道防线，即安全稳定控制装置以及切机、切负荷。一旦发生故障，保护装置把故障切除，但会引起系统稳定，为防止整个系统瓦解，还要进一步采取切机、切负荷，甚至把电力大系统解裂成若干个小系统。第三道防线，即切机、切负荷、解裂。如果第二道防线控制不住事故发展态势，系统进一步向恶化的方向发展，出现了频率、电压异常时，这时就需要第三道防线。这三道防线专业分工强、相互独立，按照事故严重程度递进纵深防御，适用于轨迹确定性的事故发展过程。确定性的事故发展过程即第一道把故障切除，故障切除引起稳定破坏，怎样针对稳定破坏，第二道防线还把不住，第三道防线起作用。

王增平表示，新型电力系统发展带来的挑战。我国电网正在发生深刻的变化，呈逆向分布特征，即西电东送，特高压输电。一是，特高压交直流输电发展态势未减。例如正负1200千伏的额定容量为1200万千瓦，特高压通道因为故障退出是不满足电力系统“N-1”安全稳定导则的，去除一个元件后剩余系统可能不能稳定运行，所以为确保满足“N-1”导则，目前许多特高压并未达到额点输送容量。二是高比例可再生能源。截止2022年底，风光水可再生能源总装机已超过50%。大量的可再生能源接入需要源网荷协同，电源运行方式变化，整个电力系统呈现弱惯性特征。三是大量的电子电器设备广泛应用。电力电子设备在发电端、电网侧、负荷侧广泛应用，但承受扰动冲击的能力比较差，且容易发生并发性和继发性的故障，故障过程中，这些电力电子设备的拓扑和控制策略呈现时变的特征。

第二部分内容为对继电保护的影响。

随着特高压技术的发展，电力主设备的结构更加复杂，保护反映设备内部匝间短路的能力进一步下降，即使按照二三十毫秒把故障切除，也不能排除内部发生故障造成特高压设备保障的危险。

一是新能源故障的弱馈特性，使得新能源送出的线路保护反应过度、电阻能力变差，从这个角度来说，单一故引发事故扩大、单一事故引发系统性事故可能性变大。二是电网结构更加复杂、系统运行方式变化更大，导致保护误动和拒动的风险并存。三是工频量保护受环流器电源和短路路径中电力电子设备故障时变特征的影响，并且序阻抗不再相等，保护出现不正确的动作。

第三部分内容为对安全控制的影响。

王增平总结出新型电力系统的几个本质特征，首先，新型电力系统中由于大量的电力电子设备含有更加丰富的谐波源。其次，由于水电、风电机组的调速合同可能会引起机械系统电源、有共振电，有可能产生振荡。第三，新能源接入电网事故状态下的频率电压分布发生很大变化，按照频率电压进行的切机切负荷可能会出现不正确的动作，解裂控制策略更加复杂多样。第四，极端天气、地震、战争等外部灾害造成电网大范围破坏的风险更高。

应对上述问题，王增平提出几点建议，

第一，建立大云物智链。

第二，深度挖掘电力电子设备快速调节、灵活的调节能力。

第三，分布式电源为极端情况下电网的区域独立运行提供有利支撑。

第四，发展多类储能，未来削峰可通过储能和需求侧响应共同发力来实现。

最后，王增平提出应对挑战的思考和建议。

他提出，首先要提升新型电力系统的继电保护性能。其次，要发展基于故障全过程的快速保护原理。当实际电力系统发生故障时，在暂态过程当中有很多信息可以利用和挖掘，要抓准判断，从2毫秒就跳闸发展到3毫秒、5毫秒跳闸。

第三，继电保护装置覆盖面广、故障信息全、可靠性高，要把它和其他系统协同起来，不应仅停留在继电保护跳闸这一信息上，比如继电保护系统可以与切机、切负荷联系起来。

第四，应构建极端条件下电网安全的第一道防线。第一道防线除了保护还具有预防性控制。可以直接通过一个风险来定位到电网系统可能会造成N-2或N-3事故的情况，然后进行电网的风险评估、话锋等级，变被动为主动，以免造成整个电网系统性事故的发生。

第五，构建三道防线的协同机制。三道防线既分工明确、又交叉协同，通过信息融合，实现实时测、时变、时控，构建电网安全共同的防御体系，三道防线统一为平台，实现有效互通、功有效协同。

第六，建设新型电力系统安全防御体系。经研究，他认为应建立区域协同+分布自治系统。所谓分布自治，即在本变电站和相邻变电站之间，利用故障信息来精准实现保护和控制功能。

协同控制，主要针对一个区域，在该区域历通过信息交互融合，实现三道防线协同，充分利用源网荷储等可控资源，建立多约束的协同优化控制策略，有效解决可能引发的系统安全问题。

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