为应对大规模新能源并网带来的深层次电网安全稳定问题，国网湖南电力提升新型有源配电网保护能力，成功研制并应用配电网自主可控网格化保护与控制成套装备——因地形和气候原因，湖南冬季雨雪冰冻灾害多发，给电网运行带来挑战。配电网线路受损后，基层班组人工排查故障点用时较长。国网湖南省电力有限公司围绕配电网继电保护系统升级，持续探索提升配电网供电可靠性的方法。
2024年，国网湖南电力突破多项技术瓶颈，成功研发出配电网自主可控网格化保护与控制成套装备。该装备创新融合网格化保护、横向对等通信和故障自愈控制3项技术，实现配电网“保护网格化、复电秒级化、运检智能化”，显著提升有源配电网的故障处置能力。
新形势下传统保护配置亟待升级
过去，配电网多采用级差式过流保护，这种方式适用于电源单一、结构简单的辐射式网络。随着分布式新能源大规模接入，配电网逐步演变为多电源互联、结构复杂的网状系统，潮流分布随之变化。在这种复杂场景下，传统的过流保护难以准确识别并快速隔离故障点，容易导致保护拒动、供电恢复时间延长等问题，影响供电可靠性。
能不能借鉴主电网中使用的电流差动保护技术？这样虽能快速定位并精准切除故障点，但对通信速度和稳定性要求极高，且需要光纤网络全覆盖。配电网结构开放，运行方式多变，通信资源有限。这个方法在实际应用中存在较大限制，建设维护复杂，经济成本极高。
“传统保护配置已无法满足供电员工快速判断故障发生区段、自动隔离故障和转供电的需求。我们得研发出能快速、准确、可靠切除故障的新一代保护系统。”国网湖南电力二级领军专家欧阳帆说。2023年9月，该公司组建配电网保护研发团队，联合国内主流保护装置厂商，启动新型配电网继电保护系统研究。
像治理社区一样管理配电网
研发团队借鉴“社区网格化管理”的思路，将配电网主线或分支线上相邻开关包围的区域划分成一个个“网格”，把结构复杂、耦合性强的配电网分解为多个相对独立的保护单元。每个网格为一个保护区域，同一网格内的保护设备可协同配合，快速定位并隔离故障点，实现“故障不出网格”。基于这一思路，研发团队构建了网格化保护作主保护、过流保护作后备保护的配网保护配置体系，灵活适应各类电网结构和运行方式，大幅提升保护动作的速度与准确性，将配电网故障整体处置速率提高了73个百分点。
以往，作业人员排查故障点时多采用逐级试送方式，导致恢复供电较慢。新型网格化保护体系解决了这个问题：故障隔离后，相关保护设备“互相通知”，像击鼓传花一样把信息快速传递给负责恢复供电的开关。收到信息后，开关自动合闸，将非故障区域供电恢复时间从过去的几分钟缩短到1秒钟。这不仅降低了停电影响，还让新能源利用率提高了15个百分点以上。
以新型网格化保护体系为基础，团队研制出包含变电站保护装置、配电线路智能开关和网格化保护主站系统的成套装备。新装备基于全自动快速自愈技术，能在复杂情况下快速隔离故障并恢复供电。
当前，我国配电网在运的部分保护设备关键元器件依赖进口芯片。研发团队在前期就明确了设备全国产化的路线。“成套装备的元器件、软件系统均由国内厂商提供，实现全部技术的自主可控。”湖南电力科学研究院保护与控制技术中心主任李辉介绍。
成套装备在复杂环境中表现可靠
新装备构建了以网格化保护为主保护、过流保护为后备保护的配电网故障综合智能防御体系，解决了传统配电网保护体系通信效率较低、故障定位不够精准等问题。
2024年12月31日，新装备在永州江华全绿电示范区的3条10千伏线路上投入运行。团队技术人员基于实际运行数据，重点优化了故障智能自愈逻辑，使故障切除更加精准、快速。
2025年7月3日，示范区内10千伏大黑线发生故障，保护跳闸且重合不成功。网格化保护自愈功能立即触发，自动控制相邻联络开关合闸，成功将大黑线全线85个台区涉及4950户客户的负荷转移至相邻线路，避免负荷损失2000千瓦。现场运行结果表明，成套装备在复杂多变的配电网环境中表现可靠。
新装备共获得国家发明专利授权11项、国家实用新型专利授权1项、计算机软件著作权1项。2025年3月，在湖南省科学技术信息研究所组织的科学技术成果评价中，专家组一致认为，相关技术及成套装备达到国际领先水平。2025年8月，该装备入选国家能源局发布的第五批能源领域首台（套）重大技术装备名单。
