新型電力系統下繼電保護管理現狀與優化

廣東電網有限責任公司 張 昆 廣東電網有限責任公司電力調度控制中心 劉世丹 李一泉

深圳市遠界管理咨詢公司 鐘秋輝 劉雨琪

長期以來，廣東電網繼電保護運行一直面臨嚴峻形勢。一方面，國內外電網事故頻發，現代電網安全穩定運行嚴重依賴二次系統；另一方面，廣東電網是國內規模最大、結構最復雜的省級電網，主保護、開關及穩控系統拒動導致的系統安全風險長期存在，威脅電網運行。為保障電網安全穩定運行和電力可靠供應，廣東電網從省地繼電保護專業管理、人才隊伍建設、業務開展和運行管理等方面發力，聚焦設備運維、信息共享、平臺建設等重點領域任務，實現了設備先進可靠、運行智能高效、管控科學規范。

在專業管理上，公司組織架構一體化后，繼電保護、通信等二次專業職能管理權限從生產技術部轉移到系統運行部（調控中心），地市供電局取消生技部相應二次管理人員及職能，二次職能管理轉移到地調。組織架構的調整解決了二次專業職能管理鏈條過長的問題，職能管理更加清晰，管理效能得到一定提升；在人才隊伍建設上，成功打造了科研實力雄厚的繼電保護專家庫和省級繼電保護RTDS實驗室，并搭建出以5年輪訓機制和實訓基地建設為核心內容的人才培養體系，為省地繼電保護人才發展提供了良好的平臺和環境。

在業務開展和運行管理上，廣東繼電保護基于智能錄波器、控制型子站、智能遠動機、一體化遠程運維終端及大二次數據對比分析，建立了一套涵蓋二次設備遠程化控制、精細化遠程運維、故障快速搶修指揮及一二次設備健康狀態發展趨勢預測等數字化業務的智能運維體系，并建立起基于智能運維的、涵蓋繼電保護組織體系、流程體系和評價體系的繼電保護管理體系，顯著提升了電網系統運行二次水平、繼電保護勞動生產效率和經濟效益。

1 新型電力系統下廣東繼電保護面臨的挑戰

1.1 電力系統呈“雙高”特性，電網保護運行風險增加

新型電力系統下風電、光伏等新能源并網規模將大幅增加，2021年省公司新投產發電機組中，風電、光伏占比44.4%；傳統直流、柔直、固態變壓器等電力電子器件并網應用比例持續提升，系統穩定性和設備可靠性下降，電網保護運行風險增加，運維難度上升。

一方面，與常規能源相比，新能源機組的頻率/電壓支撐能力弱，大規模接入后會導致電力系統轉動慣量下降，短路電流不足或迅速衰減，并可能引發交流系統故障靈敏度不足或頻率偏移，特別是在弱交流系統地區，可能增加繼電保護設備整定計算困難；另一方面，受限于電力電子器件的電壓、電流耐受能力和非線性特征，系統中諧波來源點多面廣、路徑復雜，特別是直流工程，其本身作為電力電子設備本身為系統諧波源，但又對諧波耐受能力較差，可能影響繼電保護設備測量、計算等環節，造成繼電保護不正確動作。

1.2 電網呈“高彈性”形態，繼電保護技術路線亟需變革

受限于新能源發電隨機性強、間歇性和波動性大等特點，為保障新能源消納和系統安全穩定運行，未來電網將呈現出交直流遠距離輸電、區域電網高效互聯、主網與微電網靈活互動的高彈性形態。在可再生能源大規模接入、分布式電源結構比例抬升、電力系統低慣量運行背景下，數字化將是打造能源互聯網、實現源網荷儲一體化和多能互補的核心抓手。

廣東電網作為國內規模最大、結構最復雜的省級電網，將積極承接省公司依托數字電網推動構建新型電力系統的戰略規劃，加快建設數字技術平臺，提升數字電網運營能力，優化電力結構和資源配置。繼電保護是電力系統的第一道防線，亟需推動技術路線向數字化轉型，從單點故障觸發的被動式保護轉變為提前主動防御，從“部分感知、單向控制”轉變為“全景感知、雙向互動”，推動信息數據與運維技術深度融合，大幅提升繼電保護風險感知能力、智慧決策能力和智能運維能力。

1.3 業務形態日趨復雜，對專業人員素質能力要求更高

新型電力系統下廣東電網繼電保護業務形態的復雜程度上升。一方面，在以新能源為主體的電網形態下，整個電網的故障特征將發生巨大變化，故障的暫態特性不僅受線路與同步發電機繞組的電磁暫態過程影響，還受到電力電子裝備控制與保護系統的影響。目前構筑于傳統同步發電機之上的系統故障分析理論與保護控制技術難以滿足新型電力系統安全運行要求，專業人員需要加快開展包括故障初瞬階段分析、故障暫態過程分析等在內的故障分析模型與方法研究，擁有更高效經濟的整定運維能力和更靈活前瞻的風險預控能力。另一方面，實現新型電力系統綠色高效、柔性開放、數字賦能，需要大力發展和融合大數據、云計算、人工智能、邊緣計算等新技術，加大5G 基站、物聯網、電動汽車充電樁等新型基礎設施建設配套投入，要求繼電保護專業人員有更扎實全面的知識儲備、更先進科學的技術基礎和更前瞻創新的思維模式。

2 新型電力系統下繼電保護運行管理存在的問題

面對新型電力系統建設在保護運行可靠性、數字化技術路線、人才素質能力等方面提出的更高要求，結合對廣東電網繼電保護運行管理現狀的深入分析，發現存在以下問題亟待優化。

2.1 專業人才管理

人才配置不足，人才結構失衡。自2013年以來全省繼電保護從業人員增長緩慢，遠低于變電站的增長規模，各地市局普遍人力資源配置不足。同時，因繼電保護工作責任大、技術性強、任務繁重、晉升較慢，部分地市局人才增長緩慢，凈流失現象嚴重。在人才結構上，繼電保護自動化班組中的初級從業人員占比較少，真正承擔大量現場關鍵工作的是從事專業工作4～8年的核心骨干人員，班組常態派工出現困難。

班組工作超負荷，基層人員身心疲憊。近年來，隨著職責分工和實際工作內容調整，繼保自動化班組逐漸發展為二次綜合班組，基層人員的工作范圍越來越大。同時，因新能源和電力電子設備大規模并網、智能站持續投產、超期服役設備逐年增加，基層人員的工作量也越來越大。經測算，2021年基層班組人均工作耗時同比2013年翻倍增長。

業務模式面臨數字化、智能化轉型，新知識、新技術培訓需求增加。雖然繼電保護已經針對常規站和智能站建立了差異化的培訓課程體系，但新型電力系統下高比例新能源和電力電子設備大規模接入，繼電保護業務范圍和工作量持續增加，業務模式亟需向數字化、智能化轉型，一線人員對風電、光伏、蓄能等新知識、新技術的培訓需求大增，現有培訓課程和內容已無法適應技術變革和業務發展需要。

2.2 技術設備管理

技術規范缺乏統一，現場作業復雜程度上升。當前，專業內缺乏對繼電保護裝置及回路技術標準的整體規劃和統一整合。同時，多次變革導致前中后期不同階段的保護裝置在技術性能、裝置原理、回路設計上存在較大差異，現場作業情況復雜，設備運行風險和人員現場作業負擔增加。

超期服役設備增多，保護裝置可靠性下降。隨著電網網架快速發展，省內超期服役設備逐年增多，截止2021年底，廣東電網檢修范圍內220kV 及以上超期服役的繼電保護設備已達1812套，保護裝置運行可靠性下降顯著；同時巨大的改造數量與嚴格的整改要求，將對班組工作量和現場作業安全帶來沖擊。

設備全生命周期管理標準化、信息化、智能化水平不足。繼電保護設備全生命周期管理涉及入網、規劃設計、驗收和運維四個環節，各環節都還有較大管理優化空間。如在設備運維環節，設備缺陷主要通過巡視和檢驗發現，當前省內繼電保護運維信息化、智能化水平低，在設備數量激增、運維人員基本維持不變的前提下，傳統運維手段無法有效監視、維護設備和回路，無法有效發現設備隱藏缺陷。

2.3 專業管理

省地權力、職責和資源劃分不合理，專業職能管理弱化。一方面受職責分工影響，繼電保護無法將資金、人力等核心資源掌握在專業內部，評先評優等榮譽偏少，下放給變電繼保自動化班組的更少，業務人員的工作動力和效率可能受到影響；另一方面，當前基層班組需同時承接一二次專業在設備管理和職能管理的工作安排，在人力資源長期增長緩慢甚至無增長、負增長的背景下，班組人員往往疲于兼顧兩方工作，工作效率和質量提升面臨挑戰。

責任落實力度不夠，考核機制有待優化。目前專業內部的指標考核和風險管控重點不突出，沒有把有限的生態資源引導至管控大電網安全穩定運行、防拒動方面，沒有實現對風險的差異化、精益化管控。同時，指標考核導向不科學，沒有實現責任的精確傳導。施工人員、設計人員甚至廠家人員的錯誤最終都由省地繼保專業人員“買單”，責任傳導不合理，直接影響業務人員的工作積極性和主動性。

3 新型電力系統下省地繼電保護管理優化路徑

為適應新型電力系統下電網形態變化對繼電保護提出的要求，需從系統管理的視角切入，綜合考慮專業發展的整體性、層次性，全面優化發展人才隊伍、技術標準、組織架構、業務管理等系統要素，打造各要素協同發展的繼電保護專業管理生態，為繼電保護乃至大電網安全穩定運行提供堅實的管理保障。

3.1 加強人才全過程管控，提升專業隊伍實力

以打造知識型、技能型、創新型的繼保專業人才隊伍為目標，以人才“選留育用”為抓手，實現全過程管控。一方面，基于新型電力系統下繼電保護業務開展需求，建立專業人員配置情況常態管理與人員合理流動監督管控機制，優化人才結構，完善核心業務與核心崗位人才配置，確保“有人可用”；另一方面，基于新形勢下專業人才發展需求，加強人才培訓評價一體化建設，做好專業實訓場地建設、內訓師隊伍建設、培訓課程開發應用、培訓考核與崗評銜接等工作，積極盤活人才資源，持續提升省地繼電保護專業隊伍能力水平。

3.2 開展技術設備全要素管理，提升繼電保護裝置可靠性

從設備質量、技術標準、系統數據和現場作業風險四個要素切入，對技術設備進行全方位管理。首先，基于網省公司繼保設備管理要求和超期服役設備風險防控要求，強化設備全生命周期管理，為入網、規劃設計、驗收和運維四個環節制定差異化的設備管控策略；其次，統一技術標準和設備規范，固化相應管理辦法、業務流程和指導文件，確保其滿足現階段設備運行要求；再次，完善系統數據管理，建立覆蓋收集、使用、存儲和共享全過程的系統數據全生命周期管理體系，提升繼電保護科學決策和快速執行能力；最后，推動云大物移智等數字技術與業務流程深度融合，實現現場作業精細化管控，持續提升設備全生命周期管理標準化、信息化、智能化水平，有效防范現場作業風險。

3.3 全方位優化省地專業管理，提升精細化管理水平

從組織架構、業務交互、指標考核和風險管控四個方面切入，對省地繼電保護職能管理進行全方位優化：首先，系統梳理省地業務鏈條與管理職責界面，結合新形勢下繼電保護未來業務發展規劃和趨勢，調整組織架構，縮短管理層級和鏈條，規避交叉管理、多頭管理現象，增強管理專注度和資源集中度；其次，建立橫向到邊、縱向到底的業務協同機制，增強繼電保護與一二次專業的聯動配合，完善跨中心、跨專業、跨省地的業務交互標準；再次，建立科學化、差異化的指標考核體系，做好指標宣貫及考核結果應用工作，定期收集基層對指標考核的意見建議，提升基層對考核重要性的認識；最后，圍繞問題檢查、糾正、反饋和預防四項工作，建立問題糾正預防循環體系，結合業務考核機制，實現對業務開展質效的閉環管控，持續優化業務管理模式。

綜上，新型電力系統下電網企業的業務形態、運營模式、服務方式將發生根本性變化，繼電保護作為電力系統安全穩定運行的關鍵防線，亟需加快組織革新、技術創新、設備更新，推動繼電保護運行向智能化、數字化轉型，有序應對大規模新能源、新技術、新設備的涌入，持續提升管理效能，實現高質量可持續發展。