新能源接入下继电保护快速动作优化策略

引言：

近年来，新能源如风电、光伏等快速发展，其在电网中的占比不断提高。然而，新能源出力的间歇性和波动性导致电网故障特征复杂化，传统继电保护方式难以准确识别和快速动作。这可能导致故障扩大，影响电网安全稳定运行。因此，研究新能源接入下继电保护快速动作优化策略，成为保障电网安全运行的迫切需求。

1 继电保护快速动作优化理论基础

继电保护快速动作优化的理论基础，核心在于缩短故障识别与动作执行时间。故障特征提取是关键，通过精准捕捉电压、电流等电气量的突变特征，快速判定故障类型与位置。信息传输技术保障数据实时共享，高速通信网络减少信息延迟，让保护装置及时获取全局信息。动作逻辑优化则依据故障特征与系统状态，简化判断流程，使保护装置能迅速做出动作决策。此外，装置硬件性能提升，如采用高速处理器，也为快速动作提供了硬件支撑，共同确保继电保护在故障时快速、可靠动作。

2 新能源接入下继电保护快速动作优化策略

2.1 基于多源信息融合的故障快速定位优化

新能源接入后，电网故障特征复杂化，传统单一信息源的故障定位方式难以满足快速动作需求。多源信息融合技术通过整合电气量、非电气量（如气象、设备状态）及通信信息，构建多维故障特征库，可显著提升定位精度与速度。

工程实践中，可在新能源场站及关键节点部署高精度传感器，同步采集电压、电流、频率等电气量，以及温度、振动等设备状态参数。通过通信网络将数据传输至保护装置，利用数据融合算法（如加权平均、神经网络）对多源信息进行联合分析。例如，当光伏电站并网点发生故障时，传统保护可能因新能源出力波动导致误判，而多源信息融合可结合气象数据（如光照强度）判断光伏阵列实际出力，再结合电气量突变特征，快速锁定故障位置，减少保护动作时间[1]。

此外，需建立信息校验机制，通过冗余数据对比排除干扰信息。例如，在风电场中，若某台风电机组上传的电流数据异常，可结合相邻机组数据及风速信息进行校验，避免因个别传感器故障导致定位错误。通过多源信息融合，保护装置可在故障发生后快速、准确地确定故障范围，为后续动作策略提供可靠依据。

2.2 自适应保护定值动态调整策略

新能源出力具有间歇性和波动性，传统固定保护定值难以适应其变化，可能导致保护误动或拒动。自适应保护定值技术可根据电网实时运行状态（如新能源出力、负荷水平）动态调整保护阈值，确保保护动作的灵敏性与选择性。

具体实现上，可在保护装置中嵌入定值计算模块，通过实时监测新能源场站出力、线路潮流等参数，结合预设的定值调整规则（如根据出力比例线性调整过流保护定值），动态生成当前时刻的保护定值。例如，在分布式光伏接入的配电网中，当光伏出力增加导致线路潮流增大时，保护装置可自动提高过流保护定值，避免因潮流波动引发误动作；当光伏出力减少或故障导致潮流降低时，定值随之降低，确保保护对真实故障的灵敏响应。

同时，需设置定值调整的上下限及调整速率限制，防止定值频繁波动或超出合理范围。例如，过流保护定值调整范围可设定为额定电流的特定倍数，调整速率不超过每秒一定比例，以平衡保护的快速性与稳定性。通过自适应定值调整，保护装置可始终处于最佳动作状态，有效应对新能源

接入带来的运行不确定性。

2.3 区域协同保护快速动作机制

新能源接入后，电网拓扑结构复杂化，单一保护装置难以独立实现快速、可靠的动作。区域协同保护通过通信网络将相邻保护装置连接，实现故障信息的共享与协同判断，可显著提升保护动作速度与可靠性。

工程实施中，可在新能源场站周边区域构建协同保护网络，各保护装置通过光纤或无线通信实时交换故障信息（如故障方向、距离）。当某处发生故障时，相邻保护装置可快速共享信息，结合本地测量数据，通过协同算法（如方向比较、距离比较）判断故障位置，并协调动作时序。例如，在含分布式风电的配电网中，若某条线路发生故障，其上下游保护装置可通过协同判断确认故障位置，上游保护快速动作隔离故障，下游保护延时动作以避免非故障区域停电，实现保护动作的快速性与选择性[2]。

此外，需建立通信延迟补偿机制，通过时间同步技术（如 IEEE 1588协议）确保各保护装置时间基准一致，并采用预测算法补偿通信延迟，避免因信息传输滞后导致协同判断错误。通过区域协同保护，可充分发挥多装置的协同优势，提升新能源接入电网的保护性能。

2.4 新能源设备主动保护与电网保护协同

新能源设备（如光伏逆变器、风电变流器）自身具备快速控制能力，可与电网保护装置协同动作，实现故障的快速隔离与系统恢复。通过设备主动保护与电网保护的协同，可缩短故障处理时间，提升电网韧性。

具体策略上，可在新能源设备控制系统中嵌入保护功能模块，当设备检测到内部故障或电网异常时，快速调整输出功率（如光伏逆变器降低输出电流、风电变流器切换至孤岛模式），限制故障电流，为电网保护动作争取时间。同时，电网保护装置需与新能源设备建立通信接口，实时获取设备状态信息（如运行模式、功率限制状态），优化动作策略。例如，当光伏电站并网点发生短路故障时，逆变器可快速限制输出电流，电网保护装置根据逆变器状态调整动作定值，避免因故障电流过大导致保护误动或拒动[3]。

此外，需制定设备主动保护与电网保护的协调动作规则，明确双方在故障处理中的职责与时序。例如，规定设备主动保护应在故障发生后特定时间内完成动作，电网保护在设备动作后根据剩余故障电流进行二次判断与动作。通过设备与电网保护的协同，可实现故障的快速、精准处理，保障新能源接入电网的安全稳定运行。

结语：

本文针对新能源接入下继电保护面临的挑战，提出了基于多源信息融合、自适应定值调整、区域协同保护及设备-电网协同的优化策略。通过整合电气与非电气信息、动态修正保护阈值、实现装置间信息共享与联动控制，显著提升了保护系统对复杂故障的快速响应能力。工程实践验证了策略的有效性，为新型电力系统继电保护设计提供了理论支撑与技术方案。未来，随着新能源占比进一步提升，需持续优化信息融合算法与协同控制策略，以保障电网安全稳定运行。

参考文献：

[1]杨君,樊云龙,张帅东.高比例新能源电力系统对继电保护的影响及对策[J].电气时代,2025,(04):42-45.

[2]赖清华.新能源接入对继电保护影响及应对策略深化研究[D].华中科技大学,2023.

[3]徐之乐.适应新能源电源接入的层次化继电保护研究[D].华中科技大学,2023.