《柔性交流输电设备接入电网继电保护技术要求gbt+40864-2021》详细解读

《柔性交流输电设备接入电网继电保护技术要求gb/t40864-2021》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义、缩略语4总体要求5串联电容器补偿装置6统一潮流控制器7故障电流限制器contents目录8可控并联电抗器9动态无功补偿装置附录A(资料性)串联电容器补偿装置保护总体配置附录B(资料性)串联电容器补偿装置保护用模拟量附录C(资料性)统一潮流控制器保护配置分区及保护测点位置contents目录附录D(资料性)串联谐振型故障电流限制器基本原理附录E(资料性)可控并联电抗器基本原理附录F(资料性)动态无功补偿装置基本原理参考文献011范围本标准规定内容接入电网的柔性交流输电设备与相邻设备保护之间的配合要求涉及设备之间的保护协调、定值整定、时序配合等。柔性交流输电设备接入电网的继电保护技术要求包括柔性交流输电设备的基本保护、后备保护、异常运行保护及辅助保护等技术要求。适用于柔性交流输电设备的设计、制造、试验和运行单位为各单位提供统一的继电保护技术要求，确保设备的安全稳定运行。适用于规划、设计、建设、运行、维护和管理含有柔性交流输电设备的电网为电网的各环节提供技术指导和支持，保障电网的安全可靠供电。本标准适用对象022规范性引用文件电能质量三相电压不平衡GB/T15543互感器第7部分：电子式电压互感器GB/T2084001020304继电保护和安全自动装置技术规程GB/T14285互感器第8部分：电子式电流互感器GB/T20840基本引用文件辅助引用文件DL/T478静态继电保护及安全自动装置通用技术条件DL/T587微机继电保护装置运行管理规程DL/T623电力系统继电保护及安全自动装置运行评价规程DL/T860(IEC61850)变电站通信网络和系统033术语和定义、缩略语术语和定义指基于电力电子技术和其他静止型控制器以加强系统的可控性和增大电力传输能力的交流输电设备。柔性交流输电设备指对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。指保护装置对电网中发生故障或不正常运行状态的反映能力。继电保护指通过分析和处理电网中的电气量信息，判断出故障类型、故障位置和故障时间的过程。故障识别01020403灵敏度柔性交流输电系统(FlexibleACTransmissionSystem)静止无功补偿器(StaticVarCompensator)可控串联补偿电容器(ThyristorControlledSeriesCapacitor)静态同步串联补偿器(StaticSynchronousSeriesCompensator)缩略语FACTSSVCTCSCSSSC044总体要求4.1继电保护配置原则柔性交流输电设备（FACTS）接入电网时，应遵循继电保护配置的基本原则，确保电网的安全稳定运行。继电保护配置应满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求，以适应柔性交流输电设备的特点和电网运行的需要。123柔性交流输电设备接入电网时，应满足相关国家和行业标准对继电保护的技术要求。接入电网的柔性交流输电设备应具备完善的保护功能，包括但不限于过电压保护、过电流保护、欠电压保护等。柔性交流输电设备的继电保护应与电网其他保护设备协调配合，确保在故障发生时能够准确、迅速地切除故障部分，避免扩大事故范围。4.2接入电网的继电保护技术要求柔性交流输电设备接入电网前，应对其继电保护性能进行全面的测试和验证，确保其满足设计要求和相关标准的规定。对于重要的柔性交流输电设备，还应进行实际运行环境的模拟测试，以验证其在实际电网中的适应性和可靠性。测试和验证的内容应包括保护功能的正确性、定值设置的合理性、动作时间的准确性等。4.3继电保护性能测试与验证055串联电容器补偿装置通过串联电容器补偿装置，可以减少线路阻抗，提高电网的输电能力和稳定性。提高电网稳定性串联电容器补偿装置可以通过改变电容值来调节电网电压，保证电网电压的稳定。调节电网电压该装置能够滤除电网中的谐波，提高电能质量，保护用电设备。改善电能质量5.1串联电容器补偿装置的作用5.2串联电容器补偿装置的技术要求电容值的选择应根据电网的实际情况选择合适的电容值，以保证装置的有效性和安全性。装置的可靠性保护与控制策略串联电容器补偿装置应具有高可靠性，能够在各种恶劣环境下稳定运行。装置应具备完善的保护与控制策略，确保在故障情况下能够及时切除故障，保证电网的安全运行。应根据电网的布局和实际需要，选择合适的安装位置，确保装置能够发挥最大的作用。安装位置的选择装置安装完成后，应进行详细的调试和验收工作，确保装置的性能指标符合要求。调试与验收装置投入运行后，应定期进行维护和检修，确保装置的长期稳定运行。运行与维护5.3串联电容器补偿装置的安装与调试010203066统一潮流控制器定义统一潮流控制器（UPFC）是一种功能强大的柔性交流输电装置，属于第3代FACTS元件。工作原理UPFC由两个共用直流侧电容的电压源变换器组成。变换器1通过变压器T1并联接入系统，除了向变换器2提供有功功率外，还可通过T1向系统吸收或注入无功功率，实现潮流的灵活控制。定义与工作原理功能UPFC能够同时控制输电线路的有功和无功功率，提高电力系统的稳定性和传输能力。特点功能与特点具有响应速度快、控制精度高、能够实现多种控制策略等优点。此外，UPFC还可以在一定程度上改善电能质量，减少线路损耗。0102VSUPFC适用于大型电网的输电通道，特别是那些需要灵活控制潮流、提高稳定性和传输能力的关键线路。前景随着智能电网和可再生能源的大规模接入，UPFC等柔性交流输电设备的应用前景将更加广阔。未来，UPFC有望在提高电网安全性、稳定性和经济性方面发挥更大作用。应用场景应用场景与前景UPFC的实现需要高精度的控制算法和复杂的电力电子设备，技术难度较大。此外，UPFC的运维和检修也需要专业人员和设备的支持。技术挑战针对技术挑战，可以通过加强研发和创新，提高电力电子设备的性能和可靠性。同时，加强专业人员的培训和技术支持，确保UPFC的稳定运行和维护。解决方案技术挑战与解决方案077故障电流限制器定义故障电流限制器是一种用于限制电网中故障电流幅值和持续时间的装置，以提高电网的稳定性和安全性。分类根据实现原理和应用场景的不同，故障电流限制器可分为超导型、电力电子型、阻抗型等多种类型。7.1故障电流限制器的定义和分类7.2故障电流限制器的技术要求响应时间01故障电流限制器应在故障发生后尽快启动，以减小故障对电网的影响。国家标准规定了故障电流限制器的最大响应时间。限制效果02故障电流限制器应能有效限制故障电流，降低电网设备的热应力和机械应力。国家标准对故障电流限制器的限制效果进行了量化规定。可靠性03故障电流限制器应具有高可靠性，能在长期运行过程中保持稳定性能。国家标准对故障电流限制器的可靠性指标进行了规定，如平均无故障工作时间等。兼容性04故障电流限制器应与现有电网保护和控制设备兼容，能实现协调配合。国家标准要求故障电流限制器应满足相关接口和通信协议的要求。分布式能源接入在分布式能源接入电网的场景中，故障电流限制器可解决因分布式能源接入引起的故障电流增大问题，提高电网对分布式能源的接纳能力。电力系统稳定控制在电网发生严重故障时，故障电流限制器可快速启动，限制故障电流，防止电网崩溃，提高电力系统的稳定性。保护重要负荷对于重要负荷供电的电网，故障电流限制器可减小故障对负荷的影响，确保重要负荷的连续供电。提高设备利用率通过限制故障电流，故障电流限制器可降低电网设备的热应力和机械应力，延长设备使用寿命，提高设备利用率。7.3故障电流限制器的应用场景088可控并联电抗器可控并联电抗器是一种能够动态调节其电抗值的设备，用于电力系统中的无功补偿和电压控制。定义通过改变电抗器的电抗值，可以控制系统中的无功功率，从而维持系统的电压稳定，提高电网的输电能力和稳定性。作用定义与作用控制策略应制定合理的控制策略，确保电抗器能够快速、准确地响应系统电压和无功功率的变化。保护配置应配置完善的保护装置，包括过电流保护、过电压保护等，确保电抗器的安全运行。电抗器参数设置应根据系统需求和电网条件，合理设置电抗器的参数，包括额定容量、额定电压、额定电流等。技术要求可控并联电抗器适用于长距离输电线路、大型工业负荷等需要动态无功补偿和电压控制的场合。应用场景与传统的固定电抗器相比，可控并联电抗器具有更高的灵活性和调节能力，能够更好地适应系统需求的变化，提高电网的稳定性和经济性。优势应用场景与优势发展趋势与挑战目前，可控并联电抗器的成本仍然较高，且技术复杂，需要进一步加强研发和推广，降低其成本并提高可靠性。同时，还需要解决与现有电网设备的兼容性问题，以确保其广泛应用。挑战随着智能电网技术的发展，可控并联电抗器将实现更加智能化、自动化的控制，进一步提高电网的稳定性和经济性。发展趋势099动态无功补偿装置动态无功补偿动态无功补偿装置能够实时调整电网中的无功功率，提高电网的稳定性和功率因数。SVC与STATCOM目前主要的动态无功补偿装置包括静止无功补偿器（SVC）和静止同步补偿器（STATCOM），两者均能有效进行无功补偿。9.1装置功能与原理接入点选择动态无功补偿装置的接入点应根据电网结构和运行需要进行合理选择。019.2接入电网的要求容量配置装置容量应满足所在电网无功需求，同时考虑装置自身的过载能力。02保护类型针对动态无功补偿装置，应配置相应的过电流、过电压、欠电压等保护。整定原则保护装置的整定值应根据装置参数和电网运行方式进行合理设置。9.3继电保护配置与变压器的配合动态无功补偿装置应与电网中的变压器保护相配合，确保故障时能够准确动作。与线路的配合装置还应与线路保护相配合，防止故障扩大和影响其他设备正常运行。9.4与其他设备的配合10附录A(资料性)串联电容器补偿装置保护总体配置安全性原则保护配置应确保串联电容器补偿装置的安全稳定运行，防止故障扩大。保护配置原则01可靠性原则保护装置应具有高可靠性，确保在故障发生时能准确动作。02选择性原则保护配置应具有选择性，能够准确区分区内和区外故障，避免误动。03灵敏性原则保护装置应具有高灵敏度，对故障进行快速准确的反应。04主保护采用差动保护作为串联电容器补偿装置的主保护，以快速切除装置内部故障。后备保护配置过电流保护、过电压保护等作为后备保护，确保在主保护失效时能够切除故障。辅助保护配置不平衡保护、断路器失灵保护等辅助保护，提高保护装置的可靠性和灵敏度。030201保护配置方案01装置性能保护装置应具有高性能的处理能力和稳定的运行特性，确保在各种工况下均能可靠工作。保护装置技术要求02接口要求保护装置应具有良好的接口性能，能够与其他设备和系统进行顺畅的数据交互。03抗干扰能力保护装置应具有较强的抗干扰能力，确保在复杂电磁环境下仍能准确动作。根据系统参数和运行方式合理整定保护定值，确保保护装置在各种故障情况下均能正确动作。定值整定应考虑装置的安全性和可靠性，避免误动和拒动情况的发生。定值整定应结合实际情况进行校验和调整，确保定值的准确性和合理性。保护定值整定原则01020311附录B(资料性)串联电容器补偿装置保护用模拟量监测电容器的电压，以确保其在安全范围内运行。电容器电压监测整个系统的电压稳定性，以保障电网的正常运行。系统电压监测线路的电流变化，用于判断系统是否出现异常。线路电流模拟量的种类提供实时数据模拟量可以实时提供电网运行的各种参数，便于运维人员及时掌握电网状态。模拟量的作用故障诊断依据当电网发生故障时，模拟量的变化可以为故障诊断提供重要依据。保护装置触发条件某些模拟量的异常变化可能会触发保护装置的动作，以防止故障扩大。030201采集方式通过专用的传感器或变送器将模拟量转换为适合传输和处理的信号。数据处理对采集到的模拟量进行滤波、放大、A/D转换等处理，以便于后续的分析和应用。数据传输处理后的数据通过通信接口传输到上位机或保护装置进行进一步的分析和处理。模拟量的采集与处理12附录C(资料性)统一潮流控制器保护配置分区及保护测点位置换流器区域保护交流系统保护统一潮流控制器保护配置分区对整个统一潮流控制器的控制系统进行保护，防止控制系统故障导致设备误动或拒动。04主要针对换流器内部的故障，如直流过电压、直流过电流等。01对与统一潮流控制器连接的变压器进行保护，包括差动保护、过流保护等。03主要对接入点的交流系统进行保护，包括电压异常、频率异常等。02变压器区域保护控制保护系统换流器输入输出端监测换流器的输入输出电压、电流等参数，以便及时发现并处理异常情况。交流系统接入点在交流系统接入点设置监测设备，实时监测交流系统的电压、电流、频率等参数。变压器高低压侧在变压器的高低压侧分别设置监测点，以监测变压器的运行状态。控制保护系统关键节点在控制保护系统的关键节点设置监测设备，确保控制系统的稳定运行。保护测点位置13附录D(资料性)串联谐振型故障电流限制器基本原理串联谐振型故障电流限制器概述定义串联谐振型故障电流限制器（简称FCL）是一种用于限制电网中短路电流的设备，通过串联谐振原理实现故障电流的限制。作用在电网发生故障时，FCL能够快速、有效地限制故障电流，保护电网设备和人身安全，提高电网的稳定性和可靠性。串联谐振型故障电流限制器工作原理FCL的阻抗变化是通过控制开关的通断来实现的。在故障发生时，开关迅速断开，使电容器和电感器形成串联谐振电路，产生高阻抗以限制故障电流。阻抗变化FCL主要由电容器、电感器和开关等元件组成。在正常工作状态下，FCL呈现低阻抗，对电网影响较小；当电网发生故障时，FCL中的开关快速动作，使电容器和电感器发生串联谐振，从而呈现高阻抗，限制故障电流。工作原理串联谐振型故障电流限制器应用与优势优势特点FCL具有响应速度快、限制效果好、对电网影响小等优点。同时，FCL还可以与其他保护设备配合使用，提高电网的整体保护水平。应用范围FCL适用于各种电压等级的电网，特别是在短路电流水平较高的城市电网和工业企业电网中具有广泛应用前景。发展趋势随着智能电网技术的不断发展，FCL将朝着更加智能化、自适应化的方向发展，实现与电网其他设备的协同控制和优化运行。面临挑战目前，FCL在实际应用中还面临一些挑战，如设备成本较高、维护难度较大等。未来需要进一步加强技术研发和降低成本，推动FCL在电网中的广泛应用。串联谐振型故障电流限制器发展趋势与挑战14附录E(资料性)可控并联电抗器基本原理定义可控并联电抗器是一种能够动态调整其电抗值的设备，用于在电力系统中提供无功补偿，以维持系统电压稳定。作用可控并联电抗器的定义和作用通过调整电抗器的电抗值，可以控制线路的无功功率，从而提高电力系统的稳定性和经济性。0102可控并联电抗器的基本原理晶闸管控制电抗器（TCR）通过控制晶闸管的导通角，可以改变电抗器的电流，从而调整电抗值。这种方式响应速度快，但会产生谐波。磁阀式可控电抗器（MCR）通过改变铁心的饱和度来调整电抗值。这种方式响应速度较慢，但谐波较小。变压器式可控电抗器（TCT）通过改变变压器的变比来调整电抗值。这种方式具有较宽的调节范围，但需要复杂的控制系统。可控并联电抗器的应用在长距离输电线路中，用于补偿线路的无功功率，提高线路的传输能力和稳定性。01在风力发电等新能源领域，用于平衡电网的无功功率，减少电压波动和谐波干扰。02在工业电网中，用于提高功率因数，降低能耗和成本。03智能化通过引入先进的控制算法和传感器技术，实现电抗器的自动控制和优化运行。绿色环保采用低损耗、低噪音的环保材料和设计理念，减少对环境的影响。高可靠性提高电抗器的可靠性和使用寿命，减少维护和更换成本。可控并联电抗器的发展趋势15附录F(资料性)动态无功补偿装置基本原理VS动态无功补偿装置是一种能够自动、快速、连续地提供无功功率补偿的设备，用于