在廣袤的華夏大地上，我國首個“風(fēng)光火儲一體化”外送工程——隴東至山東±800千伏特高壓直流輸電工程近日投入運行。
這條橫跨千里的“電力動脈”上，由國家電網(wǎng)首席科學(xué)家鄭玉平牽頭研發(fā)的特高壓換流變壓器主動保護系統(tǒng)，如同為電網(wǎng)裝上了“智能醫(yī)生”，關(guān)鍵時刻精準出擊，保障電力安全輸送。
繼電保護作為電力系統(tǒng)的“安全衛(wèi)士”，肩負著防范大停電的重任。四十年來，鄭玉平始終專注于繼電保護技術(shù)領(lǐng)域，以自主創(chuàng)新助力我國該領(lǐng)域技術(shù)能力水平實現(xiàn)從“跟跑”“并跑”到“領(lǐng)跑”，為大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行做出突出貢獻。
破繭?從技術(shù)依賴到自主突圍的國產(chǎn)化攻堅
20世紀70至90年代，我國電網(wǎng)頻繁“生病”，超半數(shù)穩(wěn)定性破壞事故，都源于繼電保護缺陷。那時，高端電力保護設(shè)備幾乎被國外企業(yè)壟斷，一套進口輸電線路保護設(shè)備售價七八十萬元，發(fā)電機保護設(shè)備高達兩三百萬元。高昂的成本，卻換不來穩(wěn)定供電。
出生在福建山區(qū)的鄭玉平，對停電的夜晚記憶深刻。1983年，19歲的他進入南京自動化研究所，一頭扎進電力系統(tǒng)保護控制專業(yè)?！爱敃r的科研條件艱苦，全組共用一臺電腦，沒有試驗設(shè)備就動手組裝，沒有資料就從零推導(dǎo)?！蓖涨髮W(xué)生涯，鄭玉平歷歷在目。
進入國家電網(wǎng)公司后，鄭玉平帶領(lǐng)團隊提出超高壓線路接地故障高靈敏縱聯(lián)方向保護方法，攻克了串補線路保護及同塔雙回線路保護的關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出超高壓輸電線路成套保護裝置?！斑@些成果迅速在各類超高壓輸電線路中得到應(yīng)用，包括我國首條500千伏可控串補線路，首條500千伏全線同塔雙回線，二灘、三峽水電送出等重大工程及全部串補工程，創(chuàng)造產(chǎn)值超50億元?！编嵱衿秸f。
線路保護實現(xiàn)國產(chǎn)化后，鄭玉平?jīng)]有停下腳步。他又將目光投向大容量主設(shè)備系列保護裝置，帶領(lǐng)團隊主持研制出大容量變壓器、發(fā)電機組、并聯(lián)電抗器等系列保護裝置，實現(xiàn)了從依賴進口到自主生產(chǎn)的巨大跨越。大容量發(fā)電機變壓器組保護市場占有率超60%，還遠銷巴西、土耳其等20多個國家。
登峰?特高壓時代引領(lǐng)全球的技術(shù)突破
進入21世紀，我國電網(wǎng)飛速發(fā)展，建成了世界上電壓等級最高、輸送距離最遠、交直流混聯(lián)的特大型復(fù)雜電網(wǎng)。然而，新的電網(wǎng)故障特征，給傳統(tǒng)保護技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn)。關(guān)鍵時刻，鄭玉平挺身而出，主動承擔起多項國家科技重點研究項目。
2008年12月，在鄭玉平研發(fā)的保護裝置守護下，中國第一條特高壓線路——晉東南—南陽—荊門1000千伏特高壓交流試驗示范工程順利竣工。這不僅是我國的第一條，更是世界上首條商業(yè)化運行的1000千伏輸電線路，標志著我國應(yīng)用于世界最高電壓等級的保護設(shè)備達到了國際領(lǐng)先水平。
隨著電網(wǎng)進入大互聯(lián)時代，其規(guī)模和復(fù)雜程度在全球獨一無二。這是一個“無人區(qū)”，沒有先例可循。
“電網(wǎng)電壓等級不斷提升、規(guī)模和復(fù)雜度持續(xù)加大，呈現(xiàn)線路分布電容電流成倍增長、故障暫態(tài)電流幅值大衰減慢等特征，極易造成保護設(shè)備誤動或慢動，導(dǎo)致電網(wǎng)事故擴大和設(shè)備損壞，電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行面臨嚴峻挑戰(zhàn)。”鄭玉平說。
面對這些難題，鄭玉平團隊反復(fù)試驗，不斷推翻重來。終于，他們創(chuàng)立了適應(yīng)復(fù)雜電網(wǎng)故障暫態(tài)特性演化的差動保護技術(shù)體系，突破了輸電線路、大容量變壓器、發(fā)電機、母線等成套保護裝置關(guān)鍵核心技術(shù)。
這些技術(shù)成果應(yīng)用于首個特高壓輸電工程、閩粵聯(lián)網(wǎng)、海上風(fēng)電工程等重大工程，大幅提升了故障識別能力、縮短了動作時間、提升了動作可靠性。
星火?新型電力系統(tǒng)下的科技報國新探索
近年來，國外持續(xù)發(fā)生大停電事故，鄭玉平時刻關(guān)注著這些事件，內(nèi)心充滿警覺?！按笸ｋ姷脑蛑饕侨狈ο到y(tǒng)性的防御理論體系，各國在新能源加快發(fā)展的情況下，原有的技術(shù)和裝備適應(yīng)性不足?！编嵱衿椒治龅?。
隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)加快推進，新能源占比大幅提升，大量電力電子設(shè)備接入導(dǎo)致電網(wǎng)故障特征發(fā)生深刻變化，顛覆了傳統(tǒng)基于同步機特性的繼電保護理論基礎(chǔ)，現(xiàn)有繼電保護面臨“不適應(yīng)”的難題。如果不進行及時的更新?lián)Q代，將危及電網(wǎng)安全運行。
鄭玉平提出了時域等效模型法的繼電保護新原理，初步構(gòu)建了不依賴電源特性的繼電保護新的技術(shù)體系，研制的裝置目前已在海上風(fēng)電送出、低頻輸電、大型新能源基地等場景應(yīng)用。
變壓器防爆燃一直是世界難題，現(xiàn)有繼電保護技術(shù)還無法有效解決。鄭玉平團隊提出多學(xué)科融合的“主動保護”創(chuàng)新思路，力求在故障發(fā)生前完成故障辨識并采取多級告警和動作措施，有效阻止變壓器內(nèi)部起火爆炸。
“這塊硬骨頭如果啃下來，不僅可以極大降低電網(wǎng)安全風(fēng)險，而且能夠為我們國家節(jié)約巨額的設(shè)備成本?！编嵱衿秸f。
從19歲踏入電力科研領(lǐng)域，到如今成為國家電網(wǎng)首席科學(xué)家，四十年來，鄭玉平將個人理想融入國家能源安全事業(yè)，在繼電保護技術(shù)領(lǐng)域不斷實現(xiàn)突破，讓守衛(wèi)電網(wǎng)安全之路越走越寬廣。
責(zé)任編輯：邱小宸鄭玉平,國家電網(wǎng)
