“當(dāng)前，數(shù)字化繼電保護(hù)呈現(xiàn)高集成度、高可靠性、高防護(hù)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(yùn)行需求以及更加經(jīng)濟(jì)高效的建設(shè)維護(hù)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(dòng)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(hù)技術(shù)委員會）主席、國家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)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(yàn)中心主任、國家電動(dòng)汽車充換電系統(tǒng)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心主任。

數(shù)字化繼電保護(hù)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(yùn)行的第一道防線——繼電保護(hù)的重要作用。

隨著電網(wǎng)建設(shè)擴(kuò)大升級，電力系統(tǒng)運(yùn)行方式多變，我國繼電保護(hù)將向著更加專業(yè)化、智能化、高可靠方向邁進(jìn)；用電企業(yè)也對繼電保護(hù)裝置提出了更高的需求。李亞萍博士表示，“在新的運(yùn)維條件要求下，電網(wǎng)自動(dòng)化成為主流技術(shù)，繼電保護(hù)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(gè)致力于變電站智能電子裝置全面實(shí)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(hù)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(hù)正式走上歷史舞臺。

繼電保護(hù)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(tuán)隊(duì)建立了適應(yīng)智能電網(wǎng)新的繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系，先后制修訂了20多項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)，促使具有數(shù)字化特征的繼電保護(hù)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(dòng)著數(shù)字化繼電保護(hù)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(hù)技術(shù)發(fā)展綱要》，數(shù)字化保護(hù)即將進(jìn)入“采樣數(shù)字化、保護(hù)就地化、元件保護(hù)專網(wǎng)化、信息共享化”的新階段。

標(biāo)準(zhǔn)化弧光保護(hù)進(jìn)入快車道

隨著工業(yè)用電和居民用電的需求不斷加強(qiáng)，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(hù)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(yùn)行人員和設(shè)備安全危害最大的故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)，75%的內(nèi)部電弧故障發(fā)生時(shí)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(jìn)步，弧光保護(hù)的發(fā)展也進(jìn)入快車道”李亞萍博士如是說道，《GB/T 14598.302-2016 弧光保護(hù)裝置技術(shù)要求》和《NB/T 42076-2016 弧光保護(hù)裝置》兩項(xiàng)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(hù)納入未來的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系中。”作為弧光保護(hù)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(hù)以及其他數(shù)字化保護(hù)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(shí)，也為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)國際標(biāo)準(zhǔn)化方面做出了貢獻(xiàn)。

技術(shù)前沿 數(shù)字化弧光保護(hù)方案應(yīng)用廣泛

在“2018ABB電力與自動(dòng)化世界”展會中，ABB展示了數(shù)字化弧光保護(hù)方案，這款保護(hù)方案是以ABB的Relion600系列保護(hù)為基礎(chǔ)，以IEC61850組建數(shù)字化保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部作為接點(diǎn)的保護(hù)裝置實(shí)時(shí)分享數(shù)據(jù)，同時(shí)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(shí)它不是依靠一個(gè)裝置判斷故障而是靠保護(hù)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(shí)，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(hù)方案進(jìn)行了中肯的點(diǎn)評：“弧光保護(hù)方案是通過弧光傳感器作為判據(jù)來判斷故障進(jìn)而采取保護(hù)措施的新型繼電保護(hù)，滿足繼電保護(hù)的四個(gè)基本要求，也就是保護(hù)的選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。從這幾點(diǎn)上看，在某些特殊場景下，光特征確實(shí)可以更早地幫助我們發(fā)現(xiàn)故障、從而隔離故障。同時(shí)，結(jié)合IEC 61850快速可靠的連接，讓數(shù)據(jù)在多個(gè)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(gè)很大的創(chuàng)新和突破。”

目前，數(shù)字化弧光保護(hù)方案已成功應(yīng)用于天津北疆電廠（1000MW機(jī)組）、京能五間房電廠（1000MW機(jī)組）、廣東甲湖灣電廠（600MW機(jī)組）。在這個(gè)快速變化的能源世界，電力工業(yè)安全穩(wěn)定運(yùn)行依然是國民生活的重中之重，數(shù)字化弧光保護(hù)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(jiān)實(shí)保障，為數(shù)字化時(shí)代下的繼電保護(hù)增添創(chuàng)新動(dòng)能。