获奖项目：互联电网动态过程安全防御关键技术及应用

　　主要完成人：汤涌，孙华东，易俊，宋新立，仲悟之，林伟芳，张剑云，刘文焯，罗剑波，李文锋，何剑，卜广全，文劲宇，张恒旭，郭为民

主要完成单位：中国电力科学研究院，国网河南省电力公司，南京南瑞集团公司，国网新疆电力公司，华中科技大学，山东大学

　　推荐单位：中国电机工程学会

　　获奖等级：国家科技进步奖一等奖

　　项目简介：

互联电网受到扰动后的动态过程中，关键输电断面联络线连锁开断、受端电网局部电压崩溃是引发大停电的两大直接原因。根据CIGRE的数据，21世纪发生的13次负荷损失超过300万千瓦的大停电事故中，与之相关的高达12次，影响人口超过10亿，经济损失超过1000亿美元。与国外相比，我国电网输电规模、输电距离、电压等级均居世界第一，重要负荷中心受电比例超过50%，由此带来的输电断面安全运行问题、受端电网动态电压支撑问题更为突出，动态过程安全防御问题亟待解决。

如何实现互联电网动态过程安全防御，避免大停电，是世界性难题，突出表现在：①冲击能量在输电断面上引发功率波动和振荡是造成线路开断的直接原因，但电网动态过程极为复杂，波动峰值预测、振荡性质辨识、扰动源定位和功率控制十分困难。②电压崩溃会造成事故急剧扩大，但动态过程中各类稳定问题相互交织，准确判别电压失稳、评价动态电压支撑能力难度很大。③仿真分析是确定关键输电断面及电压失稳风险区域的必要手段，但长时间复杂动态过程的准确仿真对算法和模型要求极高，收敛性、效率、精度兼备非常困难。

在国家973计划等项目支持下，该项目团队历时14年，攻克了上述技术难题，首次建立了互联电网动态过程安全防御技术体系：①提出了输电断面功率波动峰值预测方法，建立了电力系统强迫振荡理论，发明了强迫振荡和负阻尼低频振荡的辨识方法，攻克了扰动源在线精确定位技术，研制出分类分时联合控制系统，解决了输电断面功率波动和振荡“预测、辨识、定位、控制”4项难题。②提出了电网主导失稳模式辨识方法，突破了动态电压支撑能力评估技术，制定了我国首个电压稳定评价标准，研制出电压稳定全过程防控系统，提出了国家电网动态电压支撑能力提升方案，大幅提升电网电压稳定水平。③提出了自动变阶变步长组合数值积分等系列算法，解决了时间常数相差5个数量级元件之间相互影响难以准确模拟的难题，研发出世界首套“毫秒级-秒级-分钟级”多时间尺度统一仿真的电力系统全过程动态仿真软件（PSD Power Tools），实现了国家电网（约50000节点）数十分钟乃至数小时动态过程的准确仿真。

该项目获行业/省部级科学技术奖一等奖3项、中国专利优秀奖1项。获授权发明专利61项、软件著作权13项，编制标准9项，出版专著5部，发表SCI/EI论文298篇。院士专家组成的鉴定委员会认为项目成果总体达到国际领先水平。

该项目直接经济效益11.6亿元。成果应用于34个省级及以上电网规划调度运行及高校科研教学中，大幅提升了互联电网动态过程安全防御能力。输电断面动态功率分析与控制技术有力保障了西南水电大规模送出，近三年减少长江上游弃水电量533亿千瓦时。国家电网动态电压支撑能力提升方案涉及22个重点输电工程、45套动态无功补偿设备，累计提升输电能力约1600万千瓦。全过程动态仿真软件在国内市场占有率超过80%。成果还应用于葡萄牙、巴西、印度尼西亚等国家的电网安全分析中，大幅提升我国在相关领域的国际影响力。

互联电网动态过程安全防御关键技术及应用”-三方面创新包含的详细技术内容

“互联电网动态过程安全防御关键技术及应用”-项目开发的两套系统和一套软件

“互联电网动态过程安全防御关键技术及应用”-科研攻关工作现场