北京交通大学和敬涵教授团队：交直流电网保护与故障恢复

我国已形成世界上规模最大、电压等级最高的交直流混联电网，有效保障大型交直流混联电网安全运行是重大和紧迫的国家需求。

我国幅员辽阔，发电资源与用电负荷分布极不均衡。目前，我国发电以煤电为主，其次是水电。我国的煤炭资源主要集中于“三西”地区(山西、陕西、蒙西)，水力资源主要集中于西南地区，而我国的用电负荷主要集中在资源稀缺的东部沿海地区，这使得远距离、大容量的电力输送在我国成为必然。基于直流输电的成本优势，高压直流输电在我国远距离大容量输电和大区域联网中得到了广泛的应用。随着“西电东送”和“全国联网”的全面实施，交直流混联电网的局面在我国已经形成。同时，在新能源发电占比不断增长的情况下，随着用户的用电需求向多样性和灵活性变化，分布式电源成为未来配电网中常见的供电电源，配电网供给的直流和变频负荷设备也越来越多，直流配电成为新的研究方向，具有良好的应用前景。

交直流混联电网的出现，给电力系统运行带来了一系列的新问题。由于直流系统及其控制系统特有的大电流、非线性快速响应特征，交直流混联系统的故障暂态过程的作用机理、故障特征、动态特征与传统交流电力系统有很大差异，它突破了传统电力系统运行控制和继电保护框架体系的认识。

交直流电网保护与故障恢复

和敬涵 等著

北京：科学出版社，2025.11

(智能电网技术与装备丛书)

面对交直流混联电网建设和发展的重大需求，《交直流电网保护与故障恢复》关注大型交直流混联电网运行控制和保护，针对交直流混联电网安全运行所面临的挑战，重点研究交直流混联电网的继电保护技术与故障恢复技术，具体内容如下。

一

在交直流电网的故障定位技术方面，本书深入分析交直流电网的结构特点和故障特性。对于交流电网和直流电网，从采用行波或不采用行波的不同技术路线出发，研究适用于交直流电网的故障定位方案。

二

在交直流电网的故障隔离技术方面，由于交直流电网发生直流故障以后，故障电流会快速上升，需要快速切除和隔离故障线路。交直流侧不同的故障特性决定了故障隔离方案的不同：交流故障电流具有过零点特性，电弧容易熄灭，可使用交流断路器进行故障隔离；直流故障电流不具备过零点特性，无法使用传统交流断路器进行故障隔离，需要利用换流器或直流断路器。本书重点研究采用混合式直流断路器实现快速隔离故障的技术。

三

在交直流电网的故障诊断技术方面，现代大电网中往往存在信息漏报和误报、开关误动和拒动，同时直流系统还具有非线性快速变化等特征，因此交直流混联系统相比传统交流系统在故障过程中的发展机理、故障特征等方面有很大差别。随着电力信息系统的发展，实时采集或仿真生成海量电气信息以构造故障特征集成为可能，故本书探索利用深度学习方法从繁多的电网信息中挖掘故障特征量，实现交直流混联电网故障诊断。

四

在交直流大电网的故障恢复技术方面，传统的电力系统恢复方法大多建立在交流电网黑启动电源的应用基础上，未充分考虑直流系统的作用。随着越来越多直流线路投入运行，需要研究直流线路，包括LCC(电流源)直流和VSC(电压源)直流，在电网恢复过程中能够发挥的作用和制约因素，探索利用直流线路加快交直流大电网恢复的方法。

五

在交直流配电网的故障恢复技术方面，包含负荷和微电源的微电网既可并网运行又可孤岛运行，为交直流配电网的恢复提供了可能。当极端灾害引起的大停电事故发生后，利用微电网内部分布式电源、储能装置的发电能力可保证配电网关键负荷的供电，提高供电可靠性，甚至可以为大电网的快速恢复提供支持。因此，本书研究如何利用微电网实现配电网的快速故障恢复，进一步实现输配网协同恢复。

六

在配电网故障自愈技术方面，间歇性弧光故障存在于中性点不接地和经消弧线圈接地系统中。此外，高阻故障是中性点经小电阻接地系统的传统问题。因此，为了适应配电网的发展特点，满足配电网安全运行的需要，本书从基于故障相转移消弧装置、基于柔性接地装置这两条技术路线，研究主动干预型消弧技术。

围绕上述大型交直流混联电网在运行控制和保护方面所面临的挑战，本书总结现有继电保护技术与故障恢复技术，结合团队最新研究成果，论述交直流混联电网运行控制和保护层面所面临挑战的解决方案，最后总结并对未来发展进行展望。

本书所论述的交直流混联电网的继电保护与自愈控制研究，是基于作者与团队多年来对大型交直流混联电网运行控制和保护面临挑战的研究和思考，结合国家重点研发计划项目“大型交直流混联电网运行控制和保护”(2016YFB0900600)的科研攻关和工程实践经验，同时参考了国内外一些专家学者和研究机构的研究成果。希望能够帮助读者了解交直流混联电网的相关技术发展现状，期待能为发展先进的交直流混联电网保护和控制技术奠定理论和技术基础，促进交直流混联电网的发展和应用。

本文摘编自《交直流电网保护与故障恢复》（和敬涵等著. 北京：科学出版社，2025.11）一书“前言”“第1 章 概述”，有删减修改，标题为编者所加。

(智能电网技术与装备丛书)

责任编辑：范运年

本书围绕交直流混联电网发展带来的挑战，系统介绍交直流混联电网的继电保护与自愈控制技术。本书共有8 章，第1 章是交直流混联电网的概述，第2～7 章从交直流混联电网的故障定位、故障隔离、故障诊断、故障恢复、故障自愈等方面系统介绍了相关的理论、方法和技术装备，第8章是总结与展望。

本书可作为电气及相关专业的高等院校本科生和研究生参考用书，也可供从事交直流电网研究和应用的专业技术人员和管理人员使用。

（本文编辑：刘四旦）

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