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当电力微机保护中国的成就令人瞩目

发布时间:2021-09-14 19:42:54 阅读: 来源:大棚膜厂家

电力微机保护中国的成就令人瞩目

1984年11月,在西安举行的全国微机应用成果展览会上,“MDP-1型距离保护装置”获一等奖。图为“MDP-1型距离保护装置”鉴定会现场。

“我国的微机保护研究起步于20世纪70年代末期、80年代初期,尽管起步晚,但很快后来居上。目前,国内自主研制的微机保护已发展到以数字信号处理器为核心器件的第四行业发展正从范围式增长向内涵式增长转变代产品,在原理、技术研究方面均处于世界领先水平。”6月25日晚,在北京深圳大厦采访了中国工程院院士杨奇逊,这位我国电力工业微机保护的带头人如是感慨。

这天,杨院士是来参加特高压交流输电标准化相关会议的,并担任控制与保护组的组长。白天,他与大家讨论最先进的特高压电控制与保护技术。晚上,杨院士接受采访,一段微机保护发展史,在他娓娓道来中仿佛就在昨天。

改革开放带来了技术研究的希望

20世纪60年代,西方国家开始经历以电子计算机技术为代表的轰轰烈烈的“第三次浪潮”,而“国家对这些添加剂按标准生产管理此时,中国却沉浸在大字报和标语的“红色海洋”中。在许多人迷茫彷徨时,时任华北电力学院教师的杨奇逊,却一直在追踪国际最先进的计算机技术。这使他在其后的继电保护事业中大显身手。

继电保护装置是电力系统中最重要的自动装置。它的功能是当电力系统内任何一点发生故障时,能够迅速测量出故障点,并自动发出切断开关的命令,使整个电力系统继续正常工作。

微机保护是指以数字式计算机(包括微型机)为基础而构成的继电保护,起源于20世纪60年代中后期。20世纪60年代中期,有人提出用小型计算机实现继电保护的设想,但是由于当时计算机的价格昂贵,同时也无法满足高速继电保护的技术要求,因此没有在保护方面取得实际应用,但这为后来的继电保护发展奠定了理论基础。计算机技术在70年代初期和中期出现了重大突破,大规模集成电路技术的飞速发展,使得微型处理器和微型计算机进入了实用阶段。价格的大幅度下降,可靠性、运算速度的大幅度提高,促使计算机继电保护的研究出现了高潮。

在中国,微机保护的研究过程中,高等院校和科研院所起着先导的作用。从20世纪70年代开始,华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学自动化研究院,都相继开始这方面的研制工作。“我在教电力系统继电保护课程,趁这个机会也不断深入理解和研究继电保护的原理。”杨奇逊从未放弃这方面的努力。

改革开放,改变了中国知识分子的命运。1979年,中国首次在全国范围内选派200名科技人员赴外进修,已做了18年教师的杨奇逊有幸入远。他选择了澳大利亚新南威尔士大学的Morrison教授,这位世界计算机保护的奠基人之一做自己的导师。事实上,杨奇逊与Morrison教授年纪相仿。

初到澳大利亚的杨奇逊,深知两年时间何等珍贵!出国前,他根本没有接触过微型计算机,导师失望的眼神使他暗自下决心,一定要争口气。经过刻苦学习,杨奇逊的水平飞速提升。1980年8月,还在澳大利亚的他创造性地研制成功的“M6809大电阻接地距离保护装置”获得圆满成功。这一装置能在千分之七秒的时间内,精确地计算出短路点,并能快速地切除故障线路。

到了1981年,他的“微型计算机高阻接地距离保护”论文引起了国际同行关注。澳大利亚电力局立即作出决定,出钱资助杨奇逊继续研究并攻读博士学位。1981年11月18日,一篇来自堪培拉的新华社电讯报道刊登在国内的《光明》上,向中国人民报告了杨奇逊的海外成就。1982年,杨奇逊比规定时间提前一年完成了专业研究,被新南威尔士大学授予博士学位。以他在科技领域所取得的成果,杨奇逊完全可以选择留在各方面条件更优越的澳洲发展。但当论文答辩通过后,他没有任何迟疑,迫不及待地收拾好行囊踏上了回国的飞机。

杨奇逊回国的时候,当时的中国,微机保护的热潮方兴未艾。

中国第一台微机保护装置诞生

回国后,杨奇逊就像是一个冲刺的运动员,迫不及待地开展研究工作。“当时的学校和电力系两级领导都到我家慰问,问我需要什么,还答应让我从77届学生里挑选最好的。这可以说是要什么给什么。条件虽然不如现在好,在当时也是很够意思了。另外,电力部也为微机保护立了项。”杨奇逊回忆往事,仍然非常感动。

1982年春节刚过,华北电力学院把动模实验室旁边的一个不足15平方米的狭长的房间腾出来,给他做专用实验室,并给他配了一个刚毕业的大学生和一位实验室技术员。

“我们要研制出中国的实用化微机保护装置,要解决的是实用化和可靠性的根本问题。”为此,杨奇逊制定了非常明确的研究目标。学校经费不足、设备缺乏,大家就通力合作,自制设备,自己设计和组装急需的辅助设备。他们用手电钻的开启来模拟电磁干扰和电源扰动,使用通断接触器模拟瞬变干扰和浪涌干扰等。实验过程中发生了许许多多离奇古怪的现象,经常是感觉遇到了一座挡在面前的山,一旦问题解决后却无暇轻松,因为前面还有更高的山。

相比于传统的保护,微机保护不仅精度高、计算速度快、可靠性高、运行维护便捷、使用方式灵活,而且还可以实现传统保护难以实现的原理和功能,这是电向现代化迈进的重要支撑。

那一年的整个夏天,杨奇逊和助手们在“炼丹炉”般炎热的实验室里废寝忘食。仅仅半年,我国第一台微机继电保护装置试验室样机就完成了。但是,从实验室样机到实际工程的产品之间距离有多远?最大的难题是装置的抗干扰性能。“最初的实验室样机非常敏感,实验室的照明灯开关时它都会误动作。”杨奇逊笑着说。

“电力系统运用新产品一向谨慎。所以要感谢当时的河北电力局,有勇气敢第一个吃螃蟹啊。1984年5月14日,我们的样机在河北省邯郸市马头电厂开始试运行。很多人对能够实现人机对话的装置好奇不已,因为它能够把故障自动通过打印的形式予以体现。在试运行过程中,经历了多次正确动作的验证,此后这台试运行的设备一直运行了许多年。”

1984年,MDP-1型微机距离保护装置经过试运行的考验,顺利通过了专家的技术鉴定,并于同年参加了全国首届微机应用成果展览会,并荣获一等奖。1984年12月13日,《河北》报道,华北电力学院副教授杨奇逊等研制成功我国第一套微型计算机距离保护装置,首次将微型计算机应用于输电线路的继电保护。

中国微机保护走出实验室

MDP-1型微机距离保护装置通过了技术鉴定,杨奇逊和他的攻关小组马上又开始研制可以批量供货的成套微机保护装置。1986年,中国第一套WXB-01成套微机线路保护装置在辽宁省辽阳供电局投入运行,却引起了热烈欢迎和强烈反对两种效应。

国际上电力系统继电保护的技术发展历经了电磁式保护—整流型保护—晶体管保护—集成电路保护—微机保护的发展过程。“80年代,中国刚刚普及晶体管保护,国内一些研究单位已经开始研制集成电路保护。这个时候直接推出微机保护,许多人担心装置的稳定性、可靠性和可操作性等。有人主张先发展集成电路保护,时机成熟了再谈微机保护。首先争议非常激烈。”杨奇逊说。

与其花时间争论还不如抓紧行动,杨奇逊带领着研发团队深入现场了解最终用户的使用习惯,坚持“不让问题过夜”的理念,很快用户就喜欢上了这个跨时代的、令人感到玄妙神奇的产品。当WXB-01投入运行后,一系列正确动作行为呈现在人们面前时,反对的声音逐渐消失了。

为了验证第一套实用化的高压线路微机保护装置在实际短路情况下的动作行为,河北省电力局于1987年9月26日在邯郸供电局进行了一次人工短路试验。实验表明:微机保护动作可靠、迅速、抗弧光电阻能力强,测距准确。随即,河北省电力局在石家庄、定州、保定之间的两条双回线上全部采用了微机保护,中国电力自动化行业进入了微机保护的推广应用阶段。

上世纪80年代末,杨奇逊又把更为成熟的微机保护技术转让给了国内几家大型继电器制造厂。在到各地讲学推广微机保护的同时,杨奇逊在学校开设“计算机继电保护专题”课程,筹建了微机保护研究室。直到那时,不同的尺寸他仍把自己单纯定位为一个高校学者。

1993年,杨奇逊年满56岁,正值中国改革开放的第二次高潮。目睹微机保护市场上,许多高端产品被进口产品占据,杨奇逊彻夜不宁。当国内的几家继电器制造厂的领导找到他,建议成立一个公司时,他同意出山组建了北京四方继保自动化股份有限公司。至今,四方公司的5万多套微机保护装置和3000多座35千伏至500千伏综合自动化变电站被电力系统采用,并远销海外。可以说,今日四方,是中国微机保护科技成果迅速产业化的典范。伴随着产业的发展,依托科技进步,目前,中国电力工业全面进入微机保护时代。

了解到,1997年的全国继电保护工作会议,针对当时电事故频发、保护不正确动作次数较多的情况,提出了大幅度提高正确动作率的工作目标。到2006年年底,国家电公司系统220千伏及以上保护设备微机化率达到91.45%,其中线路保护微机化率为98.20%,变压器保护微机化率为78.32%,母线保护微机化率为69.85%。实践表明,微机保护的正确动作率明显高于传统的保护,从1997年到2008年,国家电公司220千伏以上系统继电保护正动率由97.26%提高到99.95%,电故障快速切除率由96.95%提高到100%。国产化水平也在提高,2006年年末,220千伏及以上系统继电保护国产化率就已达到88.51%,线路保护的国产化率达到89.13%。

“您当时预见到这番前景了吗?”问。杨奇逊说,“我一直相信,微机保护有美好的未来,但我没想到,这个时代来得这么快。我的老师也觉得难以置信。2005年,我请Morrison教授来华,当他见到四方公司的庞大生产规模时,异常震惊,因为微机保护在中国的发展已经超过了很多西方发达国家。”

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