我國已形成世界上規(guī)模最大、電壓等級最高的交直流混聯(lián)電網(wǎng)，有效保障大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)安全運行是重大和緊迫的國家需求。

我國幅員遼闊，發(fā)電資源與用電負(fù)荷分布極不均衡。目前，我國發(fā)電以煤電為主，其次是水電。我國的煤炭資源主要集中于“三西”地區(qū)(山西、陜西、蒙西)，水力資源主要集中于西南地區(qū)，而我國的用電負(fù)荷主要集中在資源稀缺的東部沿海地區(qū)，這使得遠(yuǎn)距離、大容量的電力輸送在我國成為必然。基于直流輸電的成本優(yōu)勢，高壓直流輸電在我國遠(yuǎn)距離大容量輸電和大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著“西電東送”和“全國聯(lián)網(wǎng)”的全面實施，交直流混聯(lián)電網(wǎng)的局面在我國已經(jīng)形成。同時，在新能源發(fā)電占比不斷增長的情況下，隨著用戶的用電需求向多樣性和靈活性變化，分布式電源成為未來配電網(wǎng)中常見的供電電源，配電網(wǎng)供給的直流和變頻負(fù)荷設(shè)備也越來越多，直流配電成為新的研究方向，具有良好的應(yīng)用前景。

交直流混聯(lián)電網(wǎng)的出現(xiàn)，給電力系統(tǒng)運行帶來了一系列的新問題。由于直流系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)特有的大電流、非線性快速響應(yīng)特征，交直流混聯(lián)系統(tǒng)的故障暫態(tài)過程的作用機理、故障特征、動態(tài)特征與傳統(tǒng)交流電力系統(tǒng)有很大差異，它突破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行控制和繼電保護框架體系的認(rèn)識。

交直流電網(wǎng)保護與故障恢復(fù)

和敬涵 等著

北京：科學(xué)出版社，2025.11

(智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備叢書)

面對交直流混聯(lián)電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的重大需求，《交直流電網(wǎng)保護與故障恢復(fù)》關(guān)注大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)運行控制和保護，針對交直流混聯(lián)電網(wǎng)安全運行所面臨的挑戰(zhàn)，重點研究交直流混聯(lián)電網(wǎng)的繼電保護技術(shù)與故障恢復(fù)技術(shù)，具體內(nèi)容如下。

一

在交直流電網(wǎng)的故障定位技術(shù)方面，本書深入分析交直流電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點和故障特性。對于交流電網(wǎng)和直流電網(wǎng)，從采用行波或不采用行波的不同技術(shù)路線出發(fā)，研究適用于交直流電網(wǎng)的故障定位方案。

二

在交直流電網(wǎng)的故障隔離技術(shù)方面，由于交直流電網(wǎng)發(fā)生直流故障以后，故障電流會快速上升，需要快速切除和隔離故障線路。交直流側(cè)不同的故障特性決定了故障隔離方案的不同：交流故障電流具有過零點特性，電弧容易熄滅，可使用交流斷路器進(jìn)行故障隔離；直流故障電流不具備過零點特性，無法使用傳統(tǒng)交流斷路器進(jìn)行故障隔離，需要利用換流器或直流斷路器。本書重點研究采用混合式直流斷路器實現(xiàn)快速隔離故障的技術(shù)。

三

在交直流電網(wǎng)的故障診斷技術(shù)方面，現(xiàn)代大電網(wǎng)中往往存在信息漏報和誤報、開關(guān)誤動和拒動，同時直流系統(tǒng)還具有非線性快速變化等特征，因此交直流混聯(lián)系統(tǒng)相比傳統(tǒng)交流系統(tǒng)在故障過程中的發(fā)展機理、故障特征等方面有很大差別。隨著電力信息系統(tǒng)的發(fā)展，實時采集或仿真生成海量電氣信息以構(gòu)造故障特征集成為可能，故本書探索利用深度學(xué)習(xí)方法從繁多的電網(wǎng)信息中挖掘故障特征量，實現(xiàn)交直流混聯(lián)電網(wǎng)故障診斷。

四

在交直流大電網(wǎng)的故障恢復(fù)技術(shù)方面，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)恢復(fù)方法大多建立在交流電網(wǎng)黑啟動電源的應(yīng)用基礎(chǔ)上，未充分考慮直流系統(tǒng)的作用。隨著越來越多直流線路投入運行，需要研究直流線路，包括LCC(電流源)直流和VSC(電壓源)直流，在電網(wǎng)恢復(fù)過程中能夠發(fā)揮的作用和制約因素，探索利用直流線路加快交直流大電網(wǎng)恢復(fù)的方法。

五

在交直流配電網(wǎng)的故障恢復(fù)技術(shù)方面，包含負(fù)荷和微電源的微電網(wǎng)既可并網(wǎng)運行又可孤島運行，為交直流配電網(wǎng)的恢復(fù)提供了可能。當(dāng)極端災(zāi)害引起的大停電事故發(fā)生后，利用微電網(wǎng)內(nèi)部分布式電源、儲能裝置的發(fā)電能力可保證配電網(wǎng)關(guān)鍵負(fù)荷的供電，提高供電可靠性，甚至可以為大電網(wǎng)的快速恢復(fù)提供支持。因此，本書研究如何利用微電網(wǎng)實現(xiàn)配電網(wǎng)的快速故障恢復(fù)，進(jìn)一步實現(xiàn)輸配網(wǎng)協(xié)同恢復(fù)。

六

在配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)方面，間歇性弧光故障存在于中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中。此外，高阻故障是中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)的傳統(tǒng)問題。因此，為了適應(yīng)配電網(wǎng)的發(fā)展特點，滿足配電網(wǎng)安全運行的需要，本書從基于故障相轉(zhuǎn)移消弧裝置、基于柔性接地裝置這兩條技術(shù)路線，研究主動干預(yù)型消弧技術(shù)。

圍繞上述大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)在運行控制和保護方面所面臨的挑戰(zhàn)，本書總結(jié)現(xiàn)有繼電保護技術(shù)與故障恢復(fù)技術(shù)，結(jié)合團隊最新研究成果，論述交直流混聯(lián)電網(wǎng)運行控制和保護層面所面臨挑戰(zhàn)的解決方案，最后總結(jié)并對未來發(fā)展進(jìn)行展望。

本書所論述的交直流混聯(lián)電網(wǎng)的繼電保護與自愈控制研究，是基于作者與團隊多年來對大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)運行控制和保護面臨挑戰(zhàn)的研究和思考，結(jié)合國家重點研發(fā)計劃項目“大型交直流混聯(lián)電網(wǎng)運行控制和保護”(2016YFB0900600)的科研攻關(guān)和工程實踐經(jīng)驗，同時參考了國內(nèi)外一些專家學(xué)者和研究機構(gòu)的研究成果。希望能夠幫助讀者了解交直流混聯(lián)電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，期待能為發(fā)展先進(jìn)的交直流混聯(lián)電網(wǎng)保護和控制技術(shù)奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)，促進(jìn)交直流混聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用。

本文摘編自《交直流電網(wǎng)保護與故障恢復(fù)》（和敬涵等著. 北京：科學(xué)出版社，2025.11）一書“前言”“第1 章 概述”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

(智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備叢書)

責(zé)任編輯：范運年

本書圍繞交直流混聯(lián)電網(wǎng)發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)，系統(tǒng)介紹交直流混聯(lián)電網(wǎng)的繼電保護與自愈控制技術(shù)。本書共有8 章，第1 章是交直流混聯(lián)電網(wǎng)的概述，第2～7 章從交直流混聯(lián)電網(wǎng)的故障定位、故障隔離、故障診斷、故障恢復(fù)、故障自愈等方面系統(tǒng)介紹了相關(guān)的理論、方法和技術(shù)裝備，第8章是總結(jié)與展望。

本書可作為電氣及相關(guān)專業(yè)的高等院校本科生和研究生參考用書，也可供從事交直流電網(wǎng)研究和應(yīng)用的專業(yè)技術(shù)人員和管理人員使用。

（本文編輯：劉四旦）

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