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本文转自：科技日报
科技日报记者 张晔
“我们把它称为电网的‘贴身保镖’，这个保镖既要准、又要快。”6月9日，在南京举行的全省科技奖励大会上，南瑞集团电网应用研发中心副主任吴通华，凭借着在大电网继电保护领域的创新成果，荣获2021年度江苏省青年科技杰出贡献奖。
吴通华告诉记者，继电保护听起来是陌生的领域，但是它与所有人的生活休戚相关。通俗地说，就是当电力系统的输电线路、变压器等设备发生各种类型的故障时，继电保护要在故障发生的一二十毫秒内快速识别出故障，快速切除，以保障电网和设备安全。
受访者供图
电网日趋复杂，“贴身保镖”有独门绝技
随着“西电东送”战略实施，清洁能源大规模开发和外送，我国逐步建成世界上电压等级最高、输送距离最远、交直流混联的特大型复杂电网。
“我刚参加工作时，我国电网最高电压等级也就50万伏，但随着经济发展和社会用电量的快速增长，目前最高电压等级达到100万伏，各区域电网通过交流和直流互联成为全国一张大网，这种电源结构、电网结构的巨大变化，导致继电保护判别故障的难度是指数级的上升。”吴通华说道。
大电网快速建设发展，电网故障形态也日趋复杂。随着电网电压等级不断提升、规模和复杂度持续加大，呈现线路分布电容电流成倍增长、大容量变压器励磁涌流与故障电流波形更趋相似、故障暂态电流幅值大衰减慢等特征，多次造成差动保护误动或慢动，导致电网事故扩大和设备损坏，差动保护精准快速辨识故障难度愈加凸显，面临严峻挑战。
因此，快速、灵敏、可靠切除故障成为保障复杂电网安全最迫切的要求。吴通华团队针对复杂电网的继电保护进行了长期攻关。
一名合格的“贴身保镖”要做到“眼观六路、耳听八方”，首先要正确判断任何危险。
输电线路的分布电容电流经常会影响到差动保护识别故障，对其造成干扰。在电压等级低、线路短的情况下，分布电容很小，可以忽略其对差动保护的影响；但在特高压长线上，这个问题非常严重。
吴通华团队通过长期攻关，在国际上首次提出了原理上天然不受分布电容电流影响的线路差动保护技术，攻克了线路电容电流这个拦路虎，灵敏度提高了1.5倍，经树枝放电等高阻故障切除时间缩短50%以上，这个技术目前为我国独有。
突破技术瓶颈，自主创新装备获认可
除了要“又准又快”，提升差动保护动作的可靠性也是项目组一直在攻克的目标。
输电线路的差动保护，要求来回的信道延时是一致的，曾经有一个国外的保护装置，在我国因信道路由不一致发生过不正确动作，造成输电线路被误切除。当时国外技术人员就曾表示，这个问题无法解决。
吴通华团队从2010年开始攻关这个难题，经过上千次的实验、方案调整，终于找到了一种采用电气量和通信信息协同的方法，不仅可以实时监测到这种情况，而且经过优化算法，还可确保出现路由不一致时，保护功能始终正常运作。
当这个技术在某项目投入使用后，不久就监测到路由不一致的情况，经过仔细检查确认了路由故障。最终，这项技术先后获得江苏省专利金奖、中国专利优秀奖。
除了输电线路，吴通华团队还对变压器、母线、电抗器、调相机等重要电气设备的保护实现了多项创新，构建了整个复杂电网的差动保护体系，相关的成果获得2020年的国家技术发明二等奖。
在继电保护的基础理论和新原理研究的基础上，吴通华团队在保护装备设计和制造方面也做了很多创新性工作，比如他们提出了一种智能变电站高防护就地化保护系统，在系统架构、制造工艺和检修模式方面都进行了许多创新，整个设备调试检修时间可以从数天缩减至数小时，获得了2019年江苏省首台套重大装备认定。
目前，项目团队研制的系列继电保护装置已广泛应用于我国220千伏~1000千伏各电压等级电网，涵盖大多数特高压交流工程、新一代调相机组工程以及川藏联网、藏中联网等重要工程，并拓展到轨道交通、石化、钢铁等多个领域，产品出口至数十个国家和地区，创造了巨大的经济和社会效益。对我国电网的安全运行，新能源的开发利用发挥了重要的作用，同时也为江苏智能电网二次装备产业处于国内外领先水平做出了贡献。
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