項目名稱：交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御關鍵技術與應用

主要參與單位：國網(wǎng)河南省電力公司，清華大學，中國電力科學研究院有限公司，國網(wǎng)上海市電力公司，西安交通大學，國網(wǎng)四川省電力公司

項目簡介：目前我國已建成世界上電壓等級和直流輸電比例最高、結構最復雜的交直流電力系統(tǒng)。項目突破了交直流電力系統(tǒng)連鎖故障準確建模、主動預防及主動阻斷等國際電工界公認的三大技術難題，首次研發(fā)了具有完全自主知識產權的交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御系列核心技術和交直流電力系統(tǒng)連鎖故障分析、電網(wǎng)災害風險評估及安全預警、連鎖故障在線阻斷系統(tǒng)系列軟件平臺，廣泛應用于我國五大交直流電力系統(tǒng)、20多個省級電力系統(tǒng)和100多個電力工程項目，為保障我國特超高壓交直流電力系統(tǒng)安全運行發(fā)揮了重要作用。

特高壓發(fā)展對電網(wǎng)安全運行管理 提出新要求

2009年1月6日，世界首個特高壓工程——1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程投入商業(yè)運行，我國電網(wǎng)自此邁入特高壓時代。10年來，我國特高壓電網(wǎng)發(fā)展迅猛，特高壓技術已經(jīng)成為“中國創(chuàng)造”和“中國引領”的金色名片。

河南地處中原腹地，樞紐區(qū)位優(yōu)勢明顯。2009年，世界首個特高壓交流工程在此落地。2014年1月27日，當時世界上輸送功率最大的直流輸電工程——哈密南—鄭州（天山—中州）±800千伏特高壓直流輸電工程投運，河南電網(wǎng)在全國省級電網(wǎng)中率先邁入特高壓交直流混聯(lián)運行階段。

“率先邁入特高壓交直流混聯(lián)運行新時代既是一種榮譽，更是一種責任。從特高壓電網(wǎng)建立之日起，確保其安全穩(wěn)定運行就是我們面臨的重大課題之一。這也沒有任何國家的經(jīng)驗可供參考。”河南電科院電網(wǎng)技術中心專責張振安說。他是交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御關鍵技術與應用項目的主要牽頭人之一。

張振安介紹，我國目前已建成世界上電壓等級和直流輸電比例最高、同步機群規(guī)模最大和結構最復雜的交直流電力系統(tǒng)，一旦發(fā)生連鎖故障，容易引發(fā)大規(guī)模停電事故?！敖恢绷麟娏ο到y(tǒng)連鎖故障一般伴隨著初始故障、故障擴散和振蕩崩潰三個階段，現(xiàn)有技術側重從交直流混聯(lián)電網(wǎng)層面預防大停電事故，缺乏從交直流電力系統(tǒng)源-網(wǎng)-荷全局角度研究引發(fā)大停電的連鎖故障發(fā)生機理、傳播過程以及阻斷技術?！彼M一步解釋說。

立足更高層次，從全局角度提升交直流電力系統(tǒng)運行保障水平，對我國特高壓事業(yè)健康發(fā)展意義重大。

打造國際領先的 連鎖故障主動防御技術體系

為了提升特高壓交直流混聯(lián)運行階段對大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的駕馭能力，國網(wǎng)河南電力聯(lián)合清華大學、中國電科院等單位，組成交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御關鍵技術與應用聯(lián)合攻關團隊，努力為我國特高壓電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行裝上“報警器”、筑起“防火墻”、配上“滅火器”。

“構建交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御體系需要突破眾多技術瓶頸，主要體現(xiàn)在三個方面：首先，連鎖故障誘因千差萬別，交直流系統(tǒng)相互作用機理復雜，實現(xiàn)交直流電力系統(tǒng)連鎖故障整體建模十分困難；第二，連鎖故障路徑成組合數(shù)爆炸，缺少停電風險的解析計算方法，必須要找到快速辨識連鎖故障危險路徑、主動預防連鎖故障風險的方法；第三，連鎖故障會導致電力系統(tǒng)遠離正常工況，被動防控體系難以阻斷連鎖故障，建立主動阻斷技術勢在必行。這也是國際電工界公認的三大技術難題?！睆堈癜舱f。

針對交直流電力系統(tǒng)連鎖故障風險防范的重大工程需求和關鍵技術瓶頸，項目團隊通過產學研協(xié)同攻關，創(chuàng)建了“微觀-宏觀”協(xié)同的交直流電力系統(tǒng)連鎖故障整體動力學建模及分析技術、危險故障路徑快速辨識和連鎖故障風險主動預防技術以及連鎖故障在線主動阻斷技術，構建起具有我國完全自主知識產權的交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御技術體系。項目獲得授權發(fā)明專利43項、軟件著作3項，編制企業(yè)標準1項，主要性能指標達到國際領先水平。

“交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御技術體系的建立，大大提高了我們對交直流電力系統(tǒng)連鎖故障的駕馭能力，實現(xiàn)交直流電力系統(tǒng)連鎖故障阻斷由被動型向主動型轉變。”張振安說。

支撐電網(wǎng)安全運行 經(jīng)濟社會效益顯著

交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御技術體系的建立，使我國在建立與特高壓電網(wǎng)發(fā)展規(guī)模相適應的安全技術管理體系上實現(xiàn)了新突破、邁上了新臺階，具有顯著的經(jīng)濟社會效益。

通過成果轉化，項目團隊研發(fā)出了具有完全自主知識產權的交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御核心技術及交直流電力系統(tǒng)連鎖故障仿真平臺、電網(wǎng)災害風險評估及安全預警系統(tǒng)和連鎖故障在線主動阻斷系統(tǒng)三個軟件平臺，目前已應用到四川、新疆兩個送端系統(tǒng)，河南、上海、廣東3個受端系統(tǒng)，20多個省級電網(wǎng)公司、100多個電力工程項目，為其連鎖故障預測、預防及阻斷提供了堅實的技術支撐。

“該項目支撐電網(wǎng)安全運行的同時，還間接促進了清潔能源的外送和消納，為優(yōu)質資源大范圍內優(yōu)化提供技術支撐，有力地推動了清潔替代和電能替代，助推了可持續(xù)發(fā)展?！睆堈癜舱f。

未來，我國還將建設多項特高壓工程，該技術也將迎來更加廣闊的應用空間，為守護我國特高壓電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行發(fā)揮出更大的作用。

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