1990年,是郑玉平到南京的第4个年头。
一款新型的微机继电保护装置在南京自动化研究所诞生了。它的出现及后来的大规模应用,彻底打破了我国继电保护设备依赖进口的局面,标志着我国电力系统保护水平终于走在了世界的前列。
南瑞集团(国网电力科学研究院)总经理、总工程师郑玉平正是这一微机保护装置的主要设计者之一。
作为我国电力系统保护和控制专业主要学术带头人,他研制的系列继电保护装置引发了电力系统保护的标准变革。
他主持的1000千伏特高压电网保护原理研究保障了我国特高压输电线路进入实质建设,为我国推进能源互联网建设,取得了巨大的科技和社会效益。
“不停电是件了不起的事”
上世纪80年代初,中国的电力系统网架十分薄弱。据统计,1970至1990年期间,我国发生电网稳定破坏和大面积停电事故272次,平均每年14次,由继电保护设备缺陷导致的事故占到一半以上。
“我们所有人的目标就是赶快打破这个现状”,回忆起1986年刚刚从原水电部南京自动化研究所(南瑞集团前身)研究生毕业并留所工作时的情形,郑玉平感慨良多。当时我国自主研发的继电保护设备质量较差,电力系统保护领域的高端设备几乎完全依赖于国外市场的进口。
90年代初,沈国荣院士在微机继电保护原理领域已实现突破。郑玉平敏锐地意识到,以微型计算机或微处理机构成的继电保护研究将引领该领域的技术发展。技术的积累已克服了众多原理性的问题,接下来继电保护的工作重心应当是将科研成果转化为现实应用。
作为南京自动化研究所继电保护研究所(系当时我国唯一一家继电保护研究所)的总工程师,郑玉平及团队决心研制出具备更高性能、更高稳定性的微机保护设备,填补国内微机保护先进设备领域的空白,大幅提高电网的稳定性。
经历了三年的反复研究、生产、调试与检验,由郑玉平担纲设计的LFP-900系列微机型系列保护装置问世了。
LFP是线路(Line)、快速(Fast)、保护(Protection)的英文缩写,该系列设备选用了16位加强型单片机,配合编程技巧,将保护动作时间由原来的几十毫秒缩短至最快几个毫秒。即使面对复杂故障,微机保护也能保证固有安全性、可靠性。
“LFP微机保护装置是一个里程碑式的设备,从这款装置开始,国产设备开始真正地逐渐地替代进口”,多年之后,郑玉平担纲设计的微机保护装置已经到了第四代,而说起最初的第一代,他仍是记忆犹新。
今天,南瑞集团的继电保护产品占据了国内市场超过一半的份额,可是在90年代初,该微机保护装置的推广起先却遭遇了瓶颈。国内的厂家和用户对国外继电保护设备的设计习以为常,国产设备中应用的新设计反而被他们视作不专业、不成熟。
为了不让自己和同事们的心血付诸东流,郑玉平一次次耐心地向厂家和用户做出细致的原理解释,并找来国外的同类设备,与LFP-900微机保护装置一起实验。实验结果为国产设备“争了气”,经过比对,在同等条件下,该设备的性能反而优于国外设备。
终于质疑的声音消失了。装置在1991年通过鉴定,很快地在全国220千伏电网得到推广。1999年,LFP-900系列输电线路成套保护技术及其推广应用获得了国家科技进步一等奖。
更值得骄傲的是,经过郑玉平等广大电力科研工作者的不懈努力,国产微机型系列保护装置逐渐替代进口成为我国电网保护的“标配”。1990年代以后,我国再未发生过类似欧美的全国性大停电事故。
第一条特高压
入行三十年,郑玉平见证了国家电网由技术跟随到创新赶超、由“中国制造”到“中国创造”的过程,研究领域也随着我国电网的建设不断发展。
2016年11月7日,国家发展改革委、国家能源局正式发布《电力发展“十三五”规划》,提出建设特高压输电技术的“西电东送”输电通道。
《规划》表明了中国依托特高压技术,稳步推进能源互联的决心。这并不是一件出乎郑玉平意料的事情,事实上,他对特高压输电保护技术的研究从2000年以后就开始了。
在我国,能源资源禀赋与能源消费呈逆向分布。郑玉平认为,建设特高压电网,可将西部地区的能源资源转化为电力,输送到东中部负荷中心。可以说,发展特高压是实现能源远距离、大规模输送的重中之重。
但随着电压等级的提升,对输电线路和设备的安全性和稳定性提出更高要求。特高压电磁环境复杂,尤其是1000千伏线路参数分布特性明显、潜供电流大,主变压器结构特殊,工程对继电保护要求极其苛刻,存在大量难题需要攻克。
为攻克特高压电网保护的技术难关,郑玉平在长期技术积淀的基础上,主动请缨,主持国家电网“1000千伏特高压电网保护原理的研究”、“特高压电网保护适应性和对策研究”等重点研究项目,取得一系列原创理论技术成果。
郑玉平带领团队日以继夜地奋战,不到一年的时间即研发出特高压线路、变压器、母线等全系列保护设备。我国首个1000千伏电力系统继电保护技术导则国家标准也由他主持编写完成。
2008年12月,晋东南—南阳—荆门1000千伏试验示范工程全面竣工。这是中国第一条特高压线路,也是世界上第一条投入商业化运行的1000千伏输电线路。
郑玉平和团队为保证该条线路建设和安全稳定运行,在技术可行性和设备可靠性研究方面开展了大量卓有成效的工作。研制的特高压系列保护设备是首个特高压工程的一大“功臣”,其运行稳定可靠,实现了零事故目标,其后应用于我国绝大多数1000千伏特高压输电工程,标志着我国应用于世界最高电压等级的保护设备达到国际领先水平。
近5年,特高压输电线路已投运14条、在建9条,初步形成的西电东送、北电南供的特高压输电网络,让中东部16个省份近9亿人,用上了来自西部的清洁能源,节省煤炭9500万吨。
“互联网+”新能源
联系我国近年来电网发展的前景,郑玉平说,习总书记已在“一带一路”高峰论坛中提出的构建全球能源互联网的设想。在电力工作者的不断努力下,特别是在“一带一路”建设的过程中,全球能源互联网将不断取得实质进展。
全球能源互联网,被定义为以特高压电网为骨干网架,以输送清洁能源为主导,全球互联泛在的坚强智能电网。简单地说,它的实质在“新能源接入”上。
新能源的可控性远远低于传统发电能源,想将它成功地并入电网,利用它发电并满足实时的供需平衡,需要经过极为复杂地消纳。以问题为导向,郑玉平和他的团队又向着技术创新的高峰进发了。
“我们要在接入新能源的时候想一个办法,使电源可以预测”,面对难题,郑玉平分析,“这样使得电力系统的控制能力和常规一样,可以适应负荷和新能源随机波动的变化。”
高压大容量紧凑型静止无功补偿设备、500kW光伏、风电以及5MW储能虚拟同步机的相继研发印证了郑玉平的设想。目前,南瑞集团的新能源发电及接入技术已趋于成熟。通过发电控制、电站监控管理、继电保护等系统整体解决方案和关键装备,新能源接入电网得到了全面的支撑。
下一步,郑玉平带领下的“智能电网保护和运行控制”国家重点实验室还将利用互联网+、大数据技术,提高电网信息化自动化水平,全景式地理解电力系统的运行状态,以加快全球能源互联网相关技术和产业的发展。
全球能源互联网的最终目标是跨国、跨洲互联。在“走出去”的道路上,南瑞集团已经前行了很远。经过多年的积累,南瑞集团的国际业务遍及全球九十多个国家。
郑玉平介绍说,南瑞集团在高、精、尖领域走得更快,完全具备与国际电力巨头争锋的实力。由于国际上认可中国各项工程的实践成果,南瑞集团近两年先后在澳洲、巴西、英国的电网工程中中标。
从业三十年,郑玉平在电力系统保护和控制、变电站自动化等核心领域兢兢业业,对电力系统的安全与稳定贡献卓著。
国内的三峡输变电工程、张北风光储输示范工程,国际的巴西特里斯皮尔斯水电送出项目等著名工程都饱含了郑玉平和团队数十年研究与创新的心血。
郑玉平说,看到自己和团队的研究成果得到应用,看到中国的电工装备和业务走向全球,是他作为一名电力工程师最大的成就感和荣誉感。

共有条评论 网友评论