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      從跟隨到領跑 讓“鋼鐵衛士”護航電力安全
      發布時間:2016-12-28 15:06
      文章來源:科技日報
      作者:
      責任編輯:尹雪飛
      [摘要]新世紀百千萬人才工程國家級人選、全國青年科技獎、全國優秀科技工作者、全國五一勞動獎章獲得者、國務院政府特殊津貼專家、江蘇省“333工程”第一層次人選、國家電網公司科技領軍人才。

      新世紀百千萬人才工程國家級人選、全國青年科技獎、全國優秀科技工作者、全國五一勞動獎章獲得者、國務院政府特殊津貼專家、江蘇省“333工程”第一層次人選、國家電網公司科技領軍人才……

      這是其中任何一項都足以讓人引以為豪的榮譽,但他們卻集合在同一個人身上——操著“福建版”普通話口音的鄭玉平。

      作為我國電力系統保護控制專業主要學術帶頭人之一、南瑞集團(國網電力科學研究院)副總經理兼總工程師、智能電網保護與運行控制國家重點實驗室主任、博士生導師,鄭玉平剛剛榮獲2016年度“中國電力科學技術杰出貢獻獎”和第18屆中國專利優秀獎。作為科研帶頭人,他帶領團隊瞄準我國電力系統發展過程中存在的問題,一點一點超越追趕,確立了電力系統保護等專業方向在國際上的領跑地位;作為科研管理者,他致力于協同高效研發體系的構建、核心研發隊伍的建設,為電力保護控制裝備產業持續發展奠定了堅實的基礎。

      投身電力事業30余年,他緊密圍繞電力系統繼電保護、穩定控制、高壓直流輸電等領域,著眼解決電網保護控制實際難題,傾力關鍵技術和產品開發,帶領團隊取得了一系列重大科技成果,研制出一系列具有國際領先水平的系統和裝置,改變了超(特)高壓電力系統保護控制設備長期依靠進口的狀況,更為電力系統鑄造了千萬個“安全防衛鋼鐵衛士”。

      厚積薄發 從技術跟隨到趕超

      上世紀80年代初,中國的電力系統網架十分薄弱。1970至1990年期間,我國年均發生電網穩定性破壞和大面積停電事故14次,其中一半以上是保護和控制設備不正確動作所致。電力系統裝備行業十分落后,此領域高端產品被跨國企業全面壟斷。

      為破解威脅電網安全穩定運行的難題,剛走出大學校門年僅18歲的鄭玉平義無反顧地選擇了難度最強、要求最高、責任最大的電力系統保護和安全穩定控制作為自己的主要研究方向。十年磨一劍,他與項目組同事經過無數次工程現場的摸爬滾打,對電力系統故障數據的分析、計算、仿真,終于在保護原理上取得重大突破。1990年至2011年,陸續研制出LFP、RCS、NSR三代分別代表當時國際領先水平的微機型系列保護裝置,大幅度提升保護裝置的可靠性和動作速度,保護動作時間由原來的幾十毫秒縮短至最快幾個毫秒,研究成果獲國家科技進步一等獎1項、二等獎1項、中國專利優秀獎5項。該系列保護控制產品的應用,打破了跨國企業的壟斷。在鄭玉平等廣大繼電保護工作者的努力下,經過20多年的發展,國產控制保護設備已成為我國電網保護的標準配置,國外保護已基本退出我國市場。自1990年以來,我國再未發生過類似歐美的全國性大停電事故,標志著我國電力系統保護控制水平終于走在了世界的前列。

      大容量變壓器勵磁涌流識別,一直是困擾繼電保護研究人員的“頑疾”之一。傳統方法一般通過波形對稱、諧波特征、間斷角等電流量特征識別,從2010年左右開始,鄭玉平就在思考,能否從其本質—磁鏈守恒原理來分析勵磁涌流產生機理,經過多年的努力,鄭玉平系統地推導出變壓器不同工況下電壓和磁鏈統一表達式,建立了不同工況下鐵芯飽和統一模型,提出了基于電壓變化特征的變壓器鐵芯飽和判別方法,實現了變壓器勵磁涌流的判別由經驗型向理論指導型的突破。變壓器內部故障時,保護典型動作時間小于12毫秒,降低了故障對電力設備的危害。

      長期在科研領域的辛勤耕耘,讓鄭玉平意識到,“電力系統保護專業是一門實踐性科學,所有的問題都來源于生產運行實際,必需深刻理解和掌握問題的客觀規律和本質特征,不放過任何一個細節,有科學的懷疑精神,才能研究開發出符合實際需求的設備,不能想當然,空對空,浮于表面”,這也是他在指導團隊成員及研究生時經常說的話。

      務實創新 為堅強智能電網保駕護航

      近年來,隨著國家特高壓電網、智能電網建設的推進,鄭玉平敏銳地意識到,系統分布參數特性和柔性輸電技術、串聯補償設備等的推廣應用,必將顯著影響到現有電力系統保護控制設備的性能和適應性。于是,他帶領團隊深入研究堅強智能電網建設的關鍵技術并取得多項重要成果,及時有力地支撐了多項重大工程的建設。

      2005年,我國1000千伏特高壓交流輸電系統進入實際建設階段。鄭玉平主動請纓,主持國家電網“1000千伏特高壓電網保護原理的研究”“特高壓電網保護適應性和對策研究”等重點項目研究,主持編寫我國首個1000千伏電力系統繼電保護技術導則國家標準,并帶領團隊成員在不到一年的時間內開發出特高壓線路、變壓器、母線等全系列保護設備,成功保障了我國晉東南—南陽—荊門1000千伏試驗示范工程的成功投運,并應用于我國絕大多數1000千伏特高壓輸電工程,所有裝置運行穩定可靠,是目前世界上應用于最高電壓等級的成熟保護產品。

      為節約土地資源,近年來輸電線路大量采用同塔并架雙回線路輸電技術。但傳統保護裝置可能會在發生跨線故障時誤切除兩條線路,從而造成數以萬計的居民和工廠負荷停電,損失巨大。面對新問題,鄭玉平經過半年多的努力,鉆研出一種“基于雙回線故障信息+分相順序重合+自適應重合閘”的新技術。該技術最早在500千伏四川洪龍雙回輸電線路投入使用,不僅大幅度減少跨線故障時雙回線路同時停電的概率,還有效防止線路短路故障沒有消除時再次帶電,保障大型發電機組的安全。截止目前已在數百條、數萬公里500千伏輸電線路中使用,成功的實現了自適應重合閘技術的大規模應用。

      隨著我國電網規模不斷擴大,交直流電網混聯、大規模可再生能源接入使電網結構日趨復雜,電網運行方式多樣、故障特性的變化沖擊了傳統繼電保護的技術基礎;另一方面,智能電網、智能變電站建設也給保護控制領域提出了新課題。對此,鄭玉平主持開發了適應復雜大電網和智能變電站的新一代NSR-300系列全套高壓保護控制系統和NS3000S智能變電站自動化系統。在保護原理上,創造性地構建了適應故障暫態特性變化和演化機理的快速差動主保護體系,取得單通道條件下縱差和縱聯保護無縫切換方法、基于故障暫態過程協調各差動繼電器動作特性的方法等50多項授權專利,很好地解決了復雜電網環境下保護快速性、可靠性和靈敏性難以兼顧的難題,并已在1000千伏北京東變電站、國家重點工程川藏聯網工程、750千伏西安南智能變電站等國內外數千個輸電工程中投入使用,運行穩定可靠。項目成果獲中國電力科學技術進步一等獎1項、中國專利優秀獎2項。

      我國新能源發電的比例逐年增加,電力系統的電力電子化特征日益顯現。無功功率不足、電壓不平衡、電力系統慣量降低、阻尼不足等成為新能源大規模接入的攔路虎,面對機遇與挑戰,鄭玉平迎難而上,帶領團隊研制成功高壓大容量緊湊型靜止無功補償設備、500kW光伏、風電以及5MW儲能虛擬同步機。提升了電網對新能源的消納能力,解決了新能源接入導致的電力系統穩定問題。靜止無功補償系統已在山西、內蒙古等多個電網成功應用,首臺光伏、風電和儲能虛擬同步機即將在張北國家風光儲輸示范工程投運。

      調相機是特高壓直流換流站中起到抑制直流換相失敗、保障系統安全穩定運行的核心設備之一,但其保護控制技術和設備卻被國外壟斷。鄭玉平帶領團隊于2013年開始換流站調相機變頻啟動技術的攻關,經過兩年夜以繼日的研究,提出了基于磁鏈信息的全程轉子位置檢測技術,最終成功研制出具有自主知識產權的變頻啟動控制產品和大型調相機變壓器組保護系統,實現了調相機控制保護設備的國產化,并即將應用于國家電網公司調相機工程酒泉、錫盟、扎魯特、雅中四個換流站。

      科學管理 構建協同高效的研發體系

      作為南瑞集團科研工作的組織者,鄭玉平積極探索構建高效協同的研發體系,大力加強團隊建設,推動科技創新體系的戰略轉型,形成了“以科技創新帶動產業發展,以產業發展反哺科技創新”的良性發展模式,取得顯著成效。

      鄭玉平積極推動南瑞集團“大研發”體系建設,全面完成產品線、領域、公司級三級產品戰略及路標發展規劃工作,推進軟硬件統一共性平臺的開發和應用,完成了面向集成產品開發(IPD)管理的組織架構設計,逐步建立各研發主體分工協作、相互支撐、資源集約、技術共享的組織模式,實現了科研體系的現代化轉型升級。

      “結構科學、分工合理、團結協作、高效精干的科研團隊是科技攻關的基礎,團隊建設要固本,更要塑魂。”在鄭玉平看來,不斷探索符合科研人員特點的人性化管理之路,努力創造條件,讓科研人員心無旁騖地做好本職工作,不為其他瑣事分心,才能讓團隊的凝聚力和戰斗力達到最高。

      在鄭玉平的帶領下,南瑞集團牽頭申報的“智能電網保護和運行控制”國家重點實驗室獲國家科技部批準。2015年,集團共獲各級各類科技獎勵102項,其中省部級以上獎勵63項,國家科技進步二等獎1項,43項新產品和技術通過科技成果鑒定,獲專利授權400項,主導制定IEC標準2項。在科技創新工作的大力支撐下,新簽合同額531.6億元,繼續穩居行業領先地位。

      鄭玉平說,我國電力系統正處于歷史發展的最好時期,國家“一帶一路”戰略的提出,全球能源互聯網發展建設規劃的落實,在未來也必將向電力人提出更高的要求,提供更大的舞臺,南瑞集團有責任、有能力、有信心在電力系統保護控制領域與世界裝備巨頭同臺競技,打造中國電力系統堅強防線,為國家電力事業貢獻更大的力量。


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