中国电科院突破配电网故障辨识瓶颈 新型保护技术体系护航新型电力系统建设

问题:随着分布式光伏、风电、储能等电源加速接入配电侧,传统“单向供电、结构相对固定”的配电网正在向“多电源、多拓扑、强互动”的形态演进。

由此带来的直接挑战,是故障电流路径更复杂、特征更不稳定,尤其在高阻接地等典型故障场景下,故障电流幅值可能降至百毫安级,容易与运行噪声、负荷波动相混淆,造成辨识困难、定位耗时,影响故障处置效率与供电可靠性。

原因:业内人士指出,多源接入改变了配电网短路电流水平和方向特性,传统以“电流幅值明显突变”为核心依据的保护思路,在部分复杂工况下适配性下降。

同时,配电网线路结构多样、运行场景分散,环网、分段、联络等拓扑频繁变化;叠加分布式电源控制策略差异、逆变型电源故障响应特性不同等因素,使保护与控制之间需要更紧密的协同。

若缺少兼顾速度、选择性与灵敏度的保护方案,容易出现“故障判不准、动作不够快、恢复不够稳”等问题。

影响:配电网处于电力系统“最后一公里”,其安全稳定直接关系千家万户用电体验和产业链连续性。

对城市核心区、交通枢纽、钢铁等连续生产行业而言,短时停电也可能引发显著经济损失;对新能源高比例地区而言,故障处置滞后还可能诱发电压波动、频繁切机等连锁反应。

提升配电网保护的可靠性与自愈能力,既是保障电网安全的基础工作,也是建设新型电力系统的关键支撑。

对策:为破解上述行业痛点,中国电科院在团队负责人杨国生带领下,联合天津大学、山东大学、国网北京电力以及相关装备企业等产学研用单位,历经十年持续攻关,依托重大项目形成系统化技术路径,取得三方面核心突破:一是面向分布式电源接入工况,提出自适应保护与控制协同技术,提升多源运行条件下保护策略的匹配能力;二是围绕复杂拓扑线路,研发高速保护与故障恢复技术,提升故障隔离与供电恢复的时效性;三是针对复杂非线性高阻接地等“微弱电流”故障,提升灵敏辨识能力,解决百毫安级故障电流难以有效识别的技术瓶颈。

依托上述技术体系,配电网故障可实现百毫秒级隔离与供电恢复,为城市密集负荷区与多源接入场景提供更稳健的安全保障。

前景:据介绍,该成果已形成较为完备的知识与工程化体系,包括多项专利、论文、标准以及专著,并推动相关装备研制与规模应用。

基于成果研制的多类新型保护设备,已在全国多个省(区、市)的10(20)kV配电系统推广应用,服务电力、钢铁、轨道交通等行业场景,部分设备出口海外多个国家。

业内认为,随着分布式新能源持续增长、配电侧源网荷储协同需求增强,面向多场景的高可靠保护与自愈能力将成为配电网“韧性提升”的重要抓手。

下一阶段,相关技术有望在更复杂的多源并网条件下进一步扩展应用边界,并与智能化运维、状态评估等手段协同,持续提升电能分配的安全性、稳定性与经济性。

这项重大技术突破印证了"问题导向、协同创新"的科研方法论价值。

从实验室研究到产业化应用,从解决国内痛点到服务全球市场,中国电力科技工作者用十年磨一剑的坚守,为能源革命提供了关键技术支撑。

在构建新型电力系统的征程上,这样的创新实践将继续书写中国方案的精彩篇章。