項(xiàng)目名稱：交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

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

項(xiàng)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(jié)構(gòu)最復(fù)雜的交直流電力系統(tǒng)。項(xiàng)目突破了交直流電力系統(tǒng)連鎖故障準(zhǔn)確建模、主動預(yù)防及主動阻斷等國際電工界公認(rèn)的三大技術(shù)難題，首次研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御系列核心技術(shù)和交直流電力系統(tǒng)連鎖故障分析、電網(wǎng)災(zāi)害風(fēng)險評估及安全預(yù)警、連鎖故障在線阻斷系統(tǒng)系列軟件平臺，廣泛應(yīng)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(xiàng)目，為保障我國特超高壓交直流電力系統(tǒng)安全運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。

特高壓發(fā)展對電網(wǎng)安全運(yùn)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(yàn)示范工程投入商業(yè)運(yùn)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(shù)已經(jīng)成為“中國創(chuàng)造”和“中國引領(lǐng)”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(dāng)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(yùn)，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(yùn)行階段。

“率先邁入特高壓交直流混聯(lián)運(yùn)行新時代既是一種榮譽(yù)，更是一種責(zé)任。從特高壓電網(wǎng)建立之日起，確保其安全穩(wěn)定運(yùn)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(yàn)可供參考。”河南電科院電網(wǎng)技術(shù)中心專責(zé)張振安說。他是交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)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(jī)群規(guī)模最大和結(jié)構(gòu)最復(fù)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(kuò)散和振蕩崩潰三個階段，現(xiàn)有技術(shù)側(cè)重從交直流混聯(lián)電網(wǎng)層面預(yù)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(jī)理、傳播過程以及阻斷技術(shù)。”他進(jìn)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(yùn)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(lǐng)先的 連鎖故障主動防御技術(shù)體系

為了提升特高壓交直流混聯(lián)運(yùn)行階段對大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的駕馭能力，國網(wǎng)河南電力聯(lián)合清華大學(xué)、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(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，努力為我國特高壓電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行裝上“報警器”、筑起“防火墻”、配上“滅火器”。

“構(gòu)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(shù)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(jī)理復(fù)雜，實(shí)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(fēng)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(yù)防連鎖故障風(fēng)險的方法；第三，連鎖故障會導(dǎo)致電力系統(tǒng)遠(yuǎn)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(shù)勢在必行。這也是國際電工界公認(rèn)的三大技術(shù)難題?！睆堈癜舱f。

針對交直流電力系統(tǒng)連鎖故障風(fēng)險防范的重大工程需求和關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)，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(xué)建模及分析技術(shù)、危險故障路徑快速辨識和連鎖故障風(fēng)險主動預(yù)防技術(shù)以及連鎖故障在線主動阻斷技術(shù)，構(gòu)建起具有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)的交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御技術(shù)體系。項(xiàng)目獲得授權(quán)發(fā)明專利43項(xiàng)、軟件著作3項(xiàng)，編制企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，主要性能指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

“交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御技術(shù)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(shí)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(zhuǎn)變?！睆堈癜舱f。

支撐電網(wǎng)安全運(yùn)行 經(jīng)濟(jì)社會效益顯著

交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御技術(shù)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(yīng)的安全技術(shù)管理體系上實(shí)現(xiàn)了新突破、邁上了新臺階，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會效益。

通過成果轉(zhuǎn)化，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動防御核心技術(shù)及交直流電力系統(tǒng)連鎖故障仿真平臺、電網(wǎng)災(zāi)害風(fēng)險評估及安全預(yù)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(yīng)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(xiàng)目，為其連鎖故障預(yù)測、預(yù)防及阻斷提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

“該項(xiàng)目支撐電網(wǎng)安全運(yùn)行的同時，還間接促進(jìn)了清潔能源的外送和消納，為優(yōu)質(zhì)資源大范圍內(nèi)優(yōu)化提供技術(shù)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。”張振安說。

未來，我國還將建設(shè)多項(xiàng)特高壓工程，該技術(shù)也將迎來更加廣闊的應(yīng)用空間，為守護(hù)我國特高壓電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮出更大的作用。