守护电力安全是保障社会稳定和经济健康发展的重要基础。在我国大力发展低碳能源政策引领下，西北地区积极开发风、光、水等清洁电力能源，并通过多回大容量特高压直流实现了全国范围内广域消纳，截止2018年底，西北电网新能源总装机8942万千瓦，达到总装机的三成，已超过系统最大运行负荷，与外网异步互联直流达到9回，直流总外送规模达5471万千瓦，接近全网最小负荷，形成了以祁韶、天中、吉泉为落点的新疆与西北联网通道直流群和以昭沂、银东、灵绍为落点的宁夏直流群。在这种形势背景下，西北电网格局与电源结构发生深刻改变，"高占比新能源"、"特高压直流大送端"特点显著，系统形态及运行特性发生显著变化：（1）大规模新能源替代常规电源造成系统调节能力和抗扰动能力持续下降，大大缩小了电网安全稳定域；（2）新能源无序接入和出力的不确定性，使现有直流按既定固定功率曲线运行模式下的系统潮流方式更加多变，加剧了电源与电网、直流与电网、多级交流联络通道间运行矛盾；（3）西北特高压直流均为风光火打捆直流，近区交流网架薄弱、常规电源少，故障后的动态无功支撑能力弱，交直流故障冲击下新能源无序脱网等导致的系统连锁反应风险不断加剧。（4）新能源耐受电压、频率波动的能力差及故障穿越特性与电网需求不匹配在特高压直流故障过程中造成新能源因暂态过电压而出现大规模脱网，引发系统频率、电压等连锁反应。在运行中不得不限制直流及新能源最大出力，使两者出力呈现"跷跷板"关系。（5）同送同受端直流同时或相继故障等随机多样化组合故障下，传统解决单一稳定问题的安控系统设计理念下往往存在控制资源不足问题。在上述电网特性下西北电力系统整体连锁故障风险突出，电网方式优化和协调控制难度大大增加，严重制约了新能源消纳水平。

受地理环境限制，西北电网长链式交流电网结构及其决定低稳定阻尼水平将长期存在，西北天然的风、光资源充沛，在现有国家能源转型政策下大规模新能源发展的态势也会持续保持，因此西北电网长时间将维持新能源大规模直流外送格局，为此针对西北电网新形势下面临的诸多连锁故障风险，迫切需要研究多聚集型新能源接入对系统安全稳定性影响，分析广域多级断面、直流与交流断面、直流与新能源的交互影响及耦合特性，协调电网安全稳定三道防线，拓展西北电网综合防御体系，开展多直流、多聚集型新能源、多灵活交流输电设备的协调控制技术研究，提升应对电网连锁故障的防控能力，实现新能源本地和全国范围内的远距离安全消纳，保障西北电网健康发展。

   本项目历时5年，从网源友好互动、运行方式优化、连锁故障紧急防御及垮网风险快速隔离等方面开展西北电网连锁故障防控技术攻关及应用，取得了一批拥有自主知识产权的创新性成果。主要核心创新成果如下：

  （1）网源友好互动方面，揭示了新能源连锁脱网机理，提出了量化的新能源接纳能力评估及抑制新能源大规模脱网的柔性设备配置方法，并应用于西北电网生产实际，降低了新能源大规模脱网连锁故障风险。

  （2）运行方式优化方面，提出了基于稳定裕度关联分析的强相关断面自动识别及多个关联断面的输电极限协调计算方法，实现了多断面输电功率最大化，研发了多断面极限协调在线计算系统，提高了多级耦合的交流输电通道容量利用率，提升了新能源消纳水平。

  （3）连锁故障紧急防御方面，揭示了电气量变化与控制保护控制动作的交互影响规律，提出了利用多事件组合信息触发控制动作的连锁故障紧急阻断策略，研发了应对电网多类型稳定问题交织的全局资源协调控制系统，填补了计及电网暂态行为与规律的连锁故障防控技术的空白，提升了西北电网应对连锁事故风险的能力。

  （4）垮网风险快速隔离方面，揭示了多直流弱送端电网复杂故障场景对基于相位角失步解列判据的影响机理，提出了基于实时轨迹比对的振荡中心准确定位方法，研制出失步解列装置，提高了失步解列对西北电网复杂特性的适应性，降低了西北连锁垮网风险。

   项目获得发明专利授权9项，发表论文10篇。项目相关技术成果已应用于包括西北电力调控分中心在内的涵盖电力生产、运行、管理、设计及装备制造等8家单位，在电源规划、柔性设备配置、运行方案优化及全局资源协调控制系统、新一代失步解列装置研发与应用等方面落地，控制系统多次正确动作，有力保障电网安全稳定运行，降低连锁故障及大停电的风险，提升了新能源消纳能力。

   提高新能源消纳电量26.4亿千瓦，减少电煤消耗近399万吨，降低烟尘排放约19968吨，协控系统、失步解列装置三年累计新增销售额7.9亿，新增利润2.0亿元，为西北交直流电网安全稳定控制提供了技术和装备支撑，有力保障西北电网安全运行、提高交直流输电能力、提升电网对新能源的接纳能力。成果推动大范围能源互联网安全领域的科技创新，在国际大电网稳定控制领域起到了引领和示范作用。

   项目成果随着国家能源结构转型的发展，项目成果将在类似电网形态地区的节能减排、经济发展方面发挥更大作用。