全國勞動模范中的自動化科技工作者|國家電網(wǎng)有限公司首席科學(xué)家鄭玉平|國家電力自動化工程技術(shù)研究中心主任
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40年扎根科研,筑牢電網(wǎng)安全防線——記全國勞動模范,國家電網(wǎng)有限公司首席科學(xué)家鄭玉平
鄭玉平,男,1964年8月15日出生,工學(xué)博士,教授級高級工程師?,F(xiàn)任國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司(南瑞集團(tuán)有限公司)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險防御技術(shù)與裝備全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任,國家電力自動化工程技術(shù)研究中心主任,中國電機(jī)工程學(xué)會會士,國家電網(wǎng)有限公司首席科學(xué)家。一直從事電力系統(tǒng)保護(hù)控制關(guān)鍵技術(shù)研究、裝備研發(fā)及應(yīng)用。

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的“第一道防線”,是防范大停電的核心。20世紀(jì)70年代到90年代,我國電力系統(tǒng)網(wǎng)架十分薄弱。據(jù)鄭玉平回憶,“當(dāng)時我國電力系統(tǒng)保護(hù)領(lǐng)域的高端設(shè)備幾乎完全依賴于國外市場的進(jìn)口。在我國發(fā)生的電網(wǎng)穩(wěn)定性破壞事故中,由繼電保護(hù)設(shè)備缺陷導(dǎo)致的事故占到一半以上。”

1983年,剛從大學(xué)畢業(yè)年僅18歲的鄭玉平義無反顧地選擇了難度最大、要求最高、責(zé)任最重的電力系統(tǒng)保護(hù)和安全穩(wěn)定控制作為自己的主要研究方向。
不積跬步,無以至千里。參加工作不久,鄭玉平先從保護(hù)的試驗(yàn)裝置做起,在毫無資料借鑒的情況下,他從零摸索,研發(fā)成功RT-1型繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置、Help-90自動調(diào)試儀,為后續(xù)微機(jī)保護(hù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化起到了強(qiáng)大的推動作用。緊接著,鄭玉平和團(tuán)隊(duì)成員攻堅(jiān)克難,他們成功研發(fā)ISA-1型中低壓變電站成套微機(jī)保護(hù),通過國家相關(guān)部委鑒定,主要技術(shù)性能達(dá)到國際水平,并很快投入批量應(yīng)用。
前期的積累,讓他更加有信心的投入到超高壓保護(hù)技術(shù)的開發(fā)中。“在沈國榮院士的帶領(lǐng)下,我們團(tuán)隊(duì)從算法研究、判據(jù)設(shè)計(jì)到裝置的軟硬件實(shí)現(xiàn),技術(shù)上一點(diǎn)一點(diǎn)地?fù)?,不斷地嘗試,反復(fù)地試驗(yàn),硬是把微機(jī)型超高壓線路保護(hù)研發(fā)出來了,快速性、靈敏性等指標(biāo)比國外還好。”鄭玉平回憶道。

在解決了線路保護(hù)的國產(chǎn)化后,鄭玉平牽頭開始了另一大類變壓器、發(fā)電機(jī)等主設(shè)備繼電保護(hù)的自主研發(fā)工作,不久研發(fā)的發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)設(shè)備得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用,帶動了我國發(fā)電機(jī)、變壓器主設(shè)備保護(hù)正確動作率大幅提高。
進(jìn)入21世紀(jì),研發(fā)1000千伏特高壓輸電技術(shù)被列入了國家發(fā)展戰(zhàn)略,特高壓時代開啟新挑戰(zhàn)。技術(shù)進(jìn)入了無人區(qū),國際上沒有可借鑒的經(jīng)驗(yàn),鄭玉平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難,研制了全系列的差動保護(hù)設(shè)備,應(yīng)用于我國所有的特高壓輸電工程并反哺超高壓保護(hù)裝置的技術(shù)升級,系列超高壓保護(hù)設(shè)備還出口到數(shù)十個國家和地區(qū)。我國的繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)了從跟跑并跑到領(lǐng)先的技術(shù)跨越。
近幾年,面對核心芯片“卡脖子”,鄭玉平又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難,實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)設(shè)備從原理、技術(shù)到元器件的完全自主可控,為保障供應(yīng)鏈的安全作出了重要貢獻(xiàn)。
面對新能源占比激增帶來的技術(shù)革命,鄭玉平正在開展前沿布局。
一方面是新型電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)。隨著新能源大規(guī)模開發(fā),未來會替代同步發(fā)電機(jī)成為電力系統(tǒng)電源的主導(dǎo)。故障電壓、電流由變流器控制策略決定,呈現(xiàn)出復(fù)雜的非線性特征,威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
團(tuán)隊(duì)未雨綢繆,提前布局,開展新型電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的技術(shù)攻關(guān),突破傳統(tǒng)工頻相量技術(shù)路線,抓住故障的本質(zhì)是被保護(hù)對象的模型或參數(shù)發(fā)生了變化,利用時域信息進(jìn)行判別,提出了時域等效模型法的保護(hù)新原理,初步構(gòu)建了不依賴電源特性的繼電保護(hù)新技術(shù)體系。目前研制的裝置已在海上風(fēng)電送出、低頻輸電、大型新能源基地等場景應(yīng)用。
此外,大型變壓器的防爆燃保護(hù)技術(shù)也是團(tuán)隊(duì)正在攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。目前,防止變壓器故障引發(fā)爆裂起火是個世界性的難題。從故障后傳統(tǒng)保護(hù)的角度,團(tuán)隊(duì)已經(jīng)做到了極致,可以5毫秒超快速動作,但仍難以避免爆燃事故發(fā)生。為此,團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,從多學(xué)科融合的角度出發(fā),提出了主動式的保護(hù)方案。如在故障擊穿前100毫秒實(shí)現(xiàn)保護(hù)動作,就可以避免變壓器的爆燃。這條技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)難度極大。
經(jīng)過8年的努力,鄭玉平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了故障擊穿前的聲、光、電、磁等多物理量的演變規(guī)律,設(shè)計(jì)了模擬試驗(yàn)變壓器,開展了反復(fù)的試驗(yàn),提出了綜合超聲、特高頻、高頻脈沖電流信息的主動保護(hù)方案,完成了系統(tǒng)和裝備的研發(fā),目前正在特高壓換流變進(jìn)行安裝調(diào)試。
推動科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合是支撐保障電網(wǎng)安全的迫切需求。鄭玉平認(rèn)為,研發(fā)需要直接面向電力工程實(shí)際需求,還要超前考慮未來發(fā)展需求,提出的原理和方法要經(jīng)得起理論推敲和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,同時要在技術(shù)上可實(shí)現(xiàn),經(jīng)濟(jì)上可行。
他解釋,對于繼電保護(hù)來說,不能只考慮原理、算法的先進(jìn)性。要想把研究成果轉(zhuǎn)化為一個成功的產(chǎn)品,就需要考慮產(chǎn)品構(gòu)成的全環(huán)節(jié)。例如生產(chǎn)、制造、工程應(yīng)用環(huán)節(jié),要同步研發(fā)生產(chǎn)專用工具,自動測試工具,要考慮用戶使用的便利性,盡可能消除人為犯錯誤的風(fēng)險。
這么多年來,鄭玉平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了四代上百類繼電保護(hù)設(shè)備,都能夠很快推向市場,而且應(yīng)用的效果都很好。
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