改革開放40年，中國電力行業(yè)蓬勃發(fā)展，電力技術(shù)水平邁上新臺階，電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，電壓等級不斷升級，人民生產(chǎn)生活用電更加方便、安全、清潔環(huán)保。
南瑞集團(tuán)有限公司作為國內(nèi)電氣行業(yè)的龍頭企業(yè)，作為我國首批科研院所轉(zhuǎn)制的成功典范，堅(jiān)持科研產(chǎn)業(yè)良性互動、協(xié)調(diào)發(fā)展，走出了一條具有自身特色的自主創(chuàng)新之路。經(jīng)過多年的自主創(chuàng)新，南瑞集團(tuán)在大電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制、繼電保護(hù)、電網(wǎng)調(diào)度、新能源接入等領(lǐng)域成為引領(lǐng)者，全面支撐特高壓和智能電網(wǎng)建設(shè)，攻克多項(xiàng)世界性難題。
40年來，南瑞集團(tuán)在風(fēng)雨征程中持續(xù)創(chuàng)新，砥礪前行，收獲累累碩果。
搶占大電網(wǎng)安全穩(wěn)定
控制技術(shù)制高點(diǎn)
8月下旬，南瑞集團(tuán)成功舉辦第三屆“紫金論電”國際學(xué)術(shù)研討會，多國業(yè)界頂尖專家共話智能電網(wǎng)保護(hù)和運(yùn)行控制領(lǐng)域最新研究成果，全方位推動國際學(xué)術(shù)交流。這項(xiàng)國際學(xué)術(shù)活動由中國工程院院士、國網(wǎng)電科院名譽(yù)院長薛禹勝提議發(fā)起和命名。薛禹勝是穩(wěn)定性理論及電力系統(tǒng)自動化專家，也是南瑞集團(tuán)穩(wěn)定技術(shù)的“掌門人”。
追溯到上世紀(jì)80年代，薛禹勝創(chuàng)造性地提出電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析全新計(jì)算方法EEAC，開創(chuàng)了時變非線性系統(tǒng)運(yùn)動穩(wěn)定性的量化研究。EEAC是目前唯一得到嚴(yán)格證明的定量分析方法，解決了電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性定量分析世界難題。這項(xiàng)技術(shù)獲國家科技進(jìn)步獎一等獎，商品軟件在國內(nèi)外廣泛實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用，獲中國專利優(yōu)秀獎。之后，薛禹勝提出廣域監(jiān)測分析保護(hù)控制系統(tǒng)（WARMAP），目前系統(tǒng)已在我國三分之二的省級電網(wǎng)控制中心推廣應(yīng)用，總體水平和工程應(yīng)用處于國際領(lǐng)先地位，推動了電網(wǎng)安全穩(wěn)定實(shí)時預(yù)警和協(xié)調(diào)防御系統(tǒng)的建設(shè)，保障了大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
基于此項(xiàng)理論基礎(chǔ)，面向新一代電力系統(tǒng)建設(shè)實(shí)際需要，南瑞集團(tuán)電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)團(tuán)隊(duì)不斷創(chuàng)新。在他們提交的成績單中，一批批有影響力的研究成果脫穎而出：2011年全國首套“大型集群風(fēng)電有功智能控制系統(tǒng)”在甘肅電網(wǎng)投運(yùn)，多項(xiàng)成果填補(bǔ)國內(nèi)空白，成為大容量新能源發(fā)電并網(wǎng)控制技術(shù)發(fā)展的里程碑。2015年國家863項(xiàng)目“甘肅風(fēng)光集群控制系統(tǒng)”示范工程研發(fā)成功，實(shí)現(xiàn)了我國規(guī)?；L(fēng)光電集群控制領(lǐng)域從“技術(shù)跟隨”到“技術(shù)引領(lǐng)”的重要轉(zhuǎn)變。2017年世界首次特高壓直流閉鎖沖擊試驗(yàn)成功，全面驗(yàn)證了世界首個大電網(wǎng)頻率緊急協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的可靠性和措施的有效性。總投資2.8億元的國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室于2018年投入運(yùn)行，構(gòu)建了全球最大規(guī)模系統(tǒng)實(shí)時仿真平臺。此前，國內(nèi)外尚無建設(shè)實(shí)例。
成果并不限于此。在國家電網(wǎng)有限公司主導(dǎo)建設(shè)大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)之時，南瑞集團(tuán)電網(wǎng)穩(wěn)定技術(shù)團(tuán)隊(duì)擔(dān)當(dāng)重任，開展大規(guī)模源網(wǎng)荷負(fù)荷精準(zhǔn)控制理論、互動機(jī)制研究，歷時兩年多，攻克多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，研制成套裝備，在江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)示范工程實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。一期、二期工程實(shí)現(xiàn)完美“收官”，前不久剛剛投入試運(yùn)行的三期工程為今年江蘇電網(wǎng)迎峰度夏工作帶來巨大幫助，提升特高壓直流送電能力154萬千瓦，年增利潤約8400萬元。
“系統(tǒng)解決電網(wǎng)電力供需瞬時平衡問題，防止連鎖故障和電網(wǎng)失穩(wěn)風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)了快速負(fù)荷調(diào)控方式的改變。緊急事故發(fā)生時不需要‘一刀切拉電’，同時也能將事故應(yīng)急處理時間從分鐘級提升至毫秒級。”現(xiàn)場技術(shù)人員說。
大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)的建成標(biāo)志著我國首次實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、多層級、多類型、多時間尺度可中斷負(fù)荷協(xié)同控制的工程應(yīng)用，為能源更大范圍優(yōu)化配置提供了堅(jiān)強(qiáng)保障。該系統(tǒng)還將在山東、河南、上海、浙江、安徽、湖南6個省級電網(wǎng)推廣應(yīng)用，進(jìn)一步展現(xiàn)威力。
實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)技術(shù)
世界領(lǐng)先
繼電保護(hù)系統(tǒng)是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，可有效提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，預(yù)防電力系統(tǒng)故障帶來的損失。
南瑞集團(tuán)被稱為國內(nèi)高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)的開創(chuàng)者，技術(shù)團(tuán)隊(duì)由中國工程院院士沈國榮領(lǐng)銜。上世紀(jì)80年代初，沈國榮發(fā)表了《工頻變化量方向繼電器保護(hù)原理的研究》論文，在學(xué)術(shù)界首次提出了工頻變化量保護(hù)原理。此后，技術(shù)團(tuán)隊(duì)先后成功研制LFP、RCS和PCS三大系列電力系統(tǒng)繼電保護(hù)控制產(chǎn)品，產(chǎn)品性能比肩甚至超過ABB、西門子等企業(yè)的同類產(chǎn)品，確立了我國繼電保護(hù)技術(shù)的世界領(lǐng)先地位。
創(chuàng)新的腳步從未停止。南瑞集團(tuán)在繼電保護(hù)領(lǐng)域不斷開拓，從線路保護(hù)到主設(shè)備保護(hù)，從中低壓到特高壓，形成了全系列繼電保護(hù)產(chǎn)品。超高壓繼電保護(hù)產(chǎn)品國內(nèi)市場占有率超過40%，廣泛應(yīng)用于三峽輸變電、“西電東送”、北京奧運(yùn)會、上海世博會和大型火電、水電、核電等國家重點(diǎn)工程中，創(chuàng)造了多項(xiàng)世界領(lǐng)先的新技術(shù)，頻頻打破國外壟斷。
2017年，“保護(hù)就地化”被確定為繼電保護(hù)四大技術(shù)發(fā)展特征之一。就地化保護(hù)以就地化、小型化、即插即用為主要特征，把保護(hù)裝置重新安裝到一次設(shè)備現(xiàn)場，簡化網(wǎng)絡(luò)通信，采用直采直跳方式，降低動作時間，全力保障智能電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。2018年4月，好消息傳來，南瑞集團(tuán)提供整體解決方案的世界首座加裝全類型就地化保護(hù)裝置500千伏變電站投運(yùn)，這是全球電壓等級最高的就地化保護(hù)裝置，成功實(shí)現(xiàn)了就地化保護(hù)全系列化、高電壓等級的重大突破?！斑@是厚積薄發(fā)取得的成果之一。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人感慨地說。
引領(lǐng)電力調(diào)度自動化
技術(shù)發(fā)展
翻開南瑞集團(tuán)檔案館的老照片，SD-176計(jì)算機(jī)及其配套設(shè)備、獲獎證書的照片格外珍貴。上世紀(jì)80年代前，SD-176計(jì)算機(jī)在京津唐電網(wǎng)首次開展電網(wǎng)的計(jì)算機(jī)調(diào)度，可稱為傳統(tǒng)意義的第一套國產(chǎn)調(diào)度自動化系統(tǒng)。
電力調(diào)度自動化是南瑞集團(tuán)起步最早的專業(yè)，也是目前的核心產(chǎn)業(yè)之一。在這個領(lǐng)域，南瑞創(chuàng)造了多項(xiàng)第一，第一套國產(chǎn)分布式UNIX調(diào)度自動化系統(tǒng)RD-800,第一個地調(diào)SCADA系統(tǒng)通過實(shí)用化驗(yàn)收，第一個國產(chǎn)省調(diào)應(yīng)用軟件實(shí)用驗(yàn)收，第一套國產(chǎn)配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)……成功開發(fā)了OPEN-2000、CC-2000、OPEN-3000等系列產(chǎn)品。2008年起，作為主要承擔(dān)單位，南瑞集團(tuán)研發(fā)特大電網(wǎng)一體化調(diào)控系統(tǒng)D5000。
D5000系統(tǒng)研發(fā)了適應(yīng)大電網(wǎng)調(diào)度控制業(yè)務(wù)“橫向集成、縱向貫通”的一體化支撐平臺，攻克了多級調(diào)度協(xié)同的大電網(wǎng)智能告警和協(xié)調(diào)控制、全網(wǎng)聯(lián)合在線安全穩(wěn)定分析、安全約束機(jī)組組合等重大技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了特大電網(wǎng)多級調(diào)度控制業(yè)務(wù)的一體化協(xié)同運(yùn)作，促進(jìn)了可再生能源有效消納。其中的核心技術(shù)成果部分達(dá)到國際領(lǐng)先水平，先后獲國家科技進(jìn)步獎二等獎及多項(xiàng)省部級以上科技獎勵。
形象地說，D5000系統(tǒng)好比“眼觀六路、耳聽八方”，當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時，調(diào)度人員可以通過實(shí)時監(jiān)控電網(wǎng)細(xì)微變化；當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)異常情況時，系統(tǒng)可自動定位故障設(shè)備發(fā)出告警信息，給出輔助策略，并向各個廠站下發(fā)控制命令，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的運(yùn)行控制。
目前，以D5000為代表的調(diào)度自動化系統(tǒng)產(chǎn)品在國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)的各級電網(wǎng)調(diào)控中心廣泛應(yīng)用。截至2017年年底，南瑞集團(tuán)擁有全國全部43個省級及以上高端系統(tǒng)，高端市場占有率達(dá)100%，擁有全國386個地級調(diào)度系統(tǒng)中的296個，占比達(dá)76%。南瑞集團(tuán)還實(shí)施了巴西CCMC集控、菲律賓國調(diào)和地調(diào)、老撾國調(diào)等國際項(xiàng)目。
2016年，電力調(diào)度自動化技術(shù)又結(jié)碩果。在國調(diào)中心組織下，南瑞集團(tuán)牽頭的IEC 61970-555（CIM/E）、IEC 61970-556（CIM/G）兩項(xiàng)調(diào)度技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，彰顯我國在電力調(diào)度自動化領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展水平和國際話語權(quán)，推進(jìn)我國智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)國際化進(jìn)程。
會當(dāng)臨絕頂，方能一覽眾山小。
依托電力調(diào)度自動化技術(shù)40多年的積累，南瑞集團(tuán)調(diào)度自動化發(fā)展又開啟了新的篇章。為助力新一輪電力市場改革，南瑞集團(tuán)自主研發(fā)了電力現(xiàn)貨市場技術(shù)支持系統(tǒng)，結(jié)合云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等IT技術(shù)構(gòu)建了面向電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)的調(diào)度云平臺，為電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)提供智能化分析決策支撐。基于D5000面向服務(wù)的體系架構(gòu)同源技術(shù)創(chuàng)新，南瑞集團(tuán)開展了國產(chǎn)油氣管道SCADA系統(tǒng)軟件研發(fā)攻關(guān)，成功為油氣管道裝上“千里眼”，推動我國逐步實(shí)現(xiàn)管道自動控制系統(tǒng)的自主可控。
全力支撐
特高壓工程建設(shè)
特高壓輸電以其輸送容量大、損耗低的特點(diǎn)成為遠(yuǎn)距離、大規(guī)模輸送清潔電能的首選解決方案，是能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要支撐。
南瑞集團(tuán)全面參與特高壓建設(shè)，在立足創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，將引進(jìn)技術(shù)再創(chuàng)新作為自身發(fā)展的一項(xiàng)法寶。
從2001年承擔(dān)直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)的引進(jìn)及國產(chǎn)化任務(wù)，到2003年開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的直流控制保護(hù)系統(tǒng)，兩年之間，700多個日夜，南瑞集團(tuán)技術(shù)團(tuán)隊(duì)十分明白：所有苦干、實(shí)干都是為了掌握核心技術(shù)，不掌握核心技術(shù)，發(fā)展終將陷入惡性循環(huán)。2005年，直流控制保護(hù)系統(tǒng)成功應(yīng)用于±500千伏葛洲壩—南橋和±500千伏三峽—上海兩個直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)。
十年歲月，十年積淀。2014年年初，南瑞集團(tuán)直流控制保護(hù)設(shè)備在世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸電距離最遠(yuǎn)的直流工程——±800千伏哈密南—鄭州特高壓直流輸電工程投入使用，首次實(shí)現(xiàn)直流控制保護(hù)設(shè)備全部國產(chǎn)化，標(biāo)志著直流輸電控制保護(hù)技術(shù)跨入世界先進(jìn)行列。同時，直流輸電控制保護(hù)技術(shù)的國際化之路蓬勃發(fā)展，其相關(guān)技術(shù)漂洋過海，遠(yuǎn)銷韓國、菲律賓、巴西等國，打破該領(lǐng)域國外產(chǎn)品長期壟斷的格局。
在特高壓直流輸電技術(shù)中，南瑞集團(tuán)除了掌握控制保護(hù)技術(shù)，對換流閥的研究依舊執(zhí)著。在“吃得了苦，受得了累，忍得住寂寞，頂?shù)米毫Α钡膱?jiān)持下，南瑞集團(tuán)成功研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的±800千伏換流閥等產(chǎn)品，同時具備特高壓直流換流閥研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)驗(yàn)證和工程整體實(shí)施能力，在錦屏—蘇南、溪洛渡—浙江、上海廟—山東等工程中都釋放出自主創(chuàng)新的勃勃生命力。2016年，南瑞集團(tuán)優(yōu)化±1100千伏換流閥樣機(jī)并完成研發(fā)試驗(yàn)。2018年，±1100千伏換流閥全力支撐目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、送電距離最遠(yuǎn)的昌吉—古泉特高壓直流輸電工程順利投運(yùn)。遠(yuǎn)在海外，攜帶“中國基因”、有著南瑞集團(tuán)標(biāo)識的換流閥、直流控制保護(hù)系統(tǒng)、直流測量等特高壓核心高端設(shè)備運(yùn)用在巴西±800千伏美麗山水電站輸電工程中，又一次書寫“中國制造”的新篇章。
創(chuàng)新的腳步不斷密集，特高壓直流工程的另一關(guān)鍵設(shè)備調(diào)相機(jī)的研制工作也在有序開展。南瑞集團(tuán)成立了調(diào)相機(jī)項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)，致力于調(diào)相機(jī)二次控制保護(hù)設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等工作。“無論是項(xiàng)目管控、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，還是性能控制、質(zhì)量控制，都力求做到最好?！爆F(xiàn)場項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人袁亞洲是這樣要求每一位團(tuán)隊(duì)成員的。正因?yàn)榇耍?017年12月，南瑞集團(tuán)自主研制的世界首臺300兆乏調(diào)相機(jī)在±800千伏扎魯特?fù)Q流站一次并網(wǎng)成功并投運(yùn)。
探索電力系統(tǒng)
雷電主動防御新技術(shù)
2017年12月13日，第十九屆中國專利獎頒獎大會舉行，發(fā)明專利《一種架空輸電線路雷擊閃絡(luò)的預(yù)警方法》榮獲第十九屆中國專利獎金獎。南瑞集團(tuán)下屬武漢南瑞科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)是這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明人?！皩＠言谌珖?7個省份特高壓線路及油田、煤礦等業(yè)務(wù)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，直接經(jīng)濟(jì)效益6億多元，間接經(jīng)濟(jì)效益超過100億元?！痹搱F(tuán)隊(duì)領(lǐng)軍人谷山強(qiáng)說，“專利的發(fā)明絕非偶然，是一個長期積累、持續(xù)傳承、不斷突破的過程?！?/p>
簡單的一句話，背后蘊(yùn)藏的是南瑞集團(tuán)雷電監(jiān)測和預(yù)警技術(shù)發(fā)展的“萬卷書”。
雷電災(zāi)害是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的威脅之一。從上世紀(jì)80年代開始，武漢南瑞持續(xù)開展電網(wǎng)雷電監(jiān)測技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，歷經(jīng)三代監(jiān)測技術(shù)發(fā)展，目前已形成包括近1000個雷電探測站、37省級中心站組成的廣域雷電監(jiān)測網(wǎng)，探測范圍基本上覆蓋我國所有行政區(qū)域。系統(tǒng)探測效率達(dá)90%，定位精度優(yōu)于500米，技術(shù)水平和系統(tǒng)規(guī)模處于國際最領(lǐng)先地位。
然而，雷電監(jiān)測總是發(fā)生在雷擊以后，如果能做未卜先知的智者，在雷擊發(fā)生之前預(yù)警，將更有效地保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
難點(diǎn)在哪里，目標(biāo)就在哪里。
2009年起，武漢南瑞開始電網(wǎng)雷擊風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)研究，經(jīng)歷7年，于2016年完成雷擊風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)研究。目前這套系統(tǒng)在三大直流沿線推廣應(yīng)用，已建設(shè)完成近100個雷電預(yù)警傳感站和6個雷達(dá)站，實(shí)現(xiàn)了提前1小時針對重要輸電通道的精細(xì)化的桿塔區(qū)段雷電風(fēng)險預(yù)警，并以多種方式主動推送雷電風(fēng)險預(yù)警信息。
“這套裝置填補(bǔ)了國內(nèi)外電網(wǎng)雷電風(fēng)險預(yù)警應(yīng)用空白，除了在電網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)揮作用，在高鐵、民航等領(lǐng)域也很適用?！惫壬綇?qiáng)說。
改革風(fēng)正勁，揚(yáng)帆正當(dāng)時?；仨先鸺瘓F(tuán)40年的創(chuàng)新發(fā)展之路，每一步都鏗鏘有力，每一步都擲地有聲。如今，立足新起點(diǎn)，面向能源變革新形勢，南瑞集團(tuán)必將大膽探索，勇于開拓，蹄疾步穩(wěn)，勇毅篤行，助力中國電力事業(yè)走向新的輝煌。
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