北京交通大學和敬涵教授團隊：交直流電網保護與故障恢復

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

我國幅員遼闊，發電資源與用電負荷分布極不均衡。目前，我國發電以煤電為主，其次是水電。我國的煤炭資源主要集中于“三西”地區(山西、陜西、蒙西)，水力資源主要集中于西南地區，而我國的用電負荷主要集中在資源稀缺的東部沿海地區，這使得遠距離、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勢，高壓直流輸電在我國遠距離大容量輸電和大區域聯網中得到了廣泛的應用。隨著“西電東送”和“全國聯網”的全面實施，交直流混聯電網的局面在我國已經形成。同時，在新能源發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中常見的供電電源，配電網供給的直流和變頻負荷設備也越來越多，直流配電成為新的研究方向，具有良好的應用前景。

交直流混聯電網的出現，給電力系統運行帶來了一系列的新問題。由于直流系統及其控制系統特有的大電流、非線性快速響應特征，交直流混聯系統的故障暫態過程的作用機理、故障特征、動態特征與傳統交流電力系統有很大差異，它突破了傳統電力系統運行控制和繼電保護框架體系的認識。

交直流電網保護與故障恢復

和敬涵 等著

北京：科學出版社，2025.11

(智能電網技術與裝備叢書)

面對交直流混聯電網建設和發展的重大需求，《交直流電網保護與故障恢復》關注大型交直流混聯電網運行控制和保護，針對交直流混聯電網安全運行所面臨的挑戰，重點研究交直流混聯電網的繼電保護技術與故障恢復技術，具體內容如下。

一

在交直流電網的故障定位技術方面，本書深入分析交直流電網的結構特點和故障特性。對于交流電網和直流電網，從采用行波或不采用行波的不同技術路線出發，研究適用于交直流電網的故障定位方案。

二

在交直流電網的故障隔離技術方面，由于交直流電網發生直流故障以后，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，無法使用傳統交流斷路器進行故障隔離，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快速隔離故障的技術。

三

在交直流電網的故障診斷技術方面，現代大電網中往往存在信息漏報和誤報、開關誤動和拒動，同時直流系統還具有非線性快速變化等特征，因此交直流混聯系統相比傳統交流系統在故障過程中的發展機理、故障特征等方面有很大差別。隨著電力信息系統的發展，實時采集或仿真生成海量電氣信息以構造故障特征集成為可能，故本書探索利用深度學習方法從繁多的電網信息中挖掘故障特征量，實現交直流混聯電網故障診斷。

四

在交直流大電網的故障恢復技術方面，傳統的電力系統恢復方法大多建立在交流電網黑啟動電源的應用基礎上，未充分考慮直流系統的作用。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，在電網恢復過程中能夠發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恢復的方法。

五

在交直流配電網的故障恢復技術方面，包含負荷和微電源的微電網既可并網運行又可孤島運行，為交直流配電網的恢復提供了可能。當極端災害引起的大停電事故發生后，利用微電網內部分布式電源、儲能裝置的發電能力可保證配電網關鍵負荷的供電，提高供電可靠性，甚至可以為大電網的快速恢復提供支持。因此，本書研究如何利用微電網實現配電網的快速故障恢復，進一步實現輸配網協同恢復。

六

在配電網故障自愈技術方面，間歇性弧光故障存在于中性點不接地和經消弧線圈接地系統中。此外，高阻故障是中性點經小電阻接地系統的傳統問題。因此，為了適應配電網的發展特點，滿足配電網安全運行的需要，本書從基于故障相轉移消弧裝置、基于柔性接地裝置這兩條技術路線，研究主動干預型消弧技術。

圍繞上述大型交直流混聯電網在運行控制和保護方面所面臨的挑戰，本書總結現有繼電保護技術與故障恢復技術，結合團隊最新研究成果，論述交直流混聯電網運行控制和保護層面所面臨挑戰的解決方案，最后總結并對未來發展進行展望。

本書所論述的交直流混聯電網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電網運行控制和保護面臨挑戰的研究和思考，結合國家重點研發計劃項目“大型交直流混聯電網運行控制和保護”(2016YFB0900600)的科研攻關和工程實踐經驗，同時參考了國內外一些專家學者和研究機構的研究成果。希望能夠幫助讀者了解交直流混聯電網的相關技術發展現狀，期待能為發展先進的交直流混聯電網保護和控制技術奠定理論和技術基礎，促進交直流混聯電網的發展和應用。

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

(智能電網技術與裝備叢書)

責任編輯：范運年

本書圍繞交直流混聯電網發展帶來的挑戰，系統介紹交直流混聯電網的繼電保護與自愈控制技術。本書共有8 章，第1 章是交直流混聯電網的概述，第2～7 章從交直流混聯電網的故障定位、故障隔離、故障診斷、故障恢復、故障自愈等方面系統介紹了相關的理論、方法和技術裝備，第8章是總結與展望。

本書可作為電氣及相關專業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研究和應用的專業技術人員和管理人員使用。

（本文編輯：劉四旦）

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