1月17日,在南瑞集团有限公司南瑞研究院,几天前刚当选为中国电科院院士的郑玉平正和相关科研人员讨论“双高双峰”特征下的电力系统继电保护体系架构,为加快推进新型电力系统保护控制领域基础前瞻研究和关键技术攻关做准备。
郑玉平是南瑞集团副总经理、总工程师,也是智能电网保护和运行控制国家重点实验室主任、国家电力自动化工程技术研究中心主任,投身电力事业已有36个年头。36年来,他一直从事电力系统继电保护与控制的理论研究、装备研发和工程应用等工作,带领团队攻克了输电线路、大容量主设备保护关键技术难题,创立了适应交直流混联复杂电网故障暂态特性演化的差动保护技术体系,主持研制了50多种国际领先的微机保护及配套二次设备,实现了保护控制装备自主研发与成果产业化,为保障我国电网安全运行发挥了重要作用。
多年来,郑玉平共获国家科技进步奖一等奖、二等奖各1项,国家技术发明奖二等奖1项,省部级科技奖励一等奖13项。他还曾获中国青年科技奖、全国优秀科技工作者、全国五一劳动奖章、国家电网有限公司2020年度科技人物奖等荣誉。
他有一个坚定的信念——
打破国外垄断,用我们自己生产的继电保护设备守护电网安全
“我看到镜头就紧张。许多同行比我厉害多了!”1月10日,面对记者,郑玉平这样说道。谦虚、沉稳、坦诚是郑玉平留给记者的第一印象。
科技自立自强是国家发展的战略支撑。为在继电保护领域实现这一目标,郑玉平和团队成员走过了一段不平凡的岁月。20世纪80年代初,我国电网网架十分薄弱。超高压电网建设早期,线路保护装置和大容量发电机、变压器等主设备的保护装置一直被国外厂家垄断,误动、慢动故障时有发生。1970年至1990年,在我国发生的电网稳定性破坏事故中,由继电保护设备缺陷导致的事故占到一半以上。
1986年,郑玉平从南京自动化研究所(南瑞集团前身)研究生毕业后,选择留所工作。“当时,我国自主研发的继电保护设备质量较差。超高压电网继电保护设备以进口为主。我们所有人的目标就是赶快打破这个现状。”他回忆道。
郑玉平将继电保护设备比作“静静的哨兵”——平时不工作,当线路和设备出现故障时才工作,看似不起眼却不可或缺。为了破解威胁电网安全运行的难题,郑玉平选择了难度最大、要求最高、责任最重的电力系统保护控制作为主要研究方向。没有试验装备自己动手做,经费不足千方百计省,一台电脑像宝贝一样大家轮流用……郑玉平和团队成员为了打破国外垄断,怀揣着“用我们自己生产的继电保护设备守护电网安全”的信念,一路摸爬滚打、攻坚克难。
辛勤付出换来累累硕果。在输电线路方面,郑玉平提出了串补线路复合特性阻抗距离保护技术,发明了同塔双回线自适应重合闸方法,研制的系列超高压输电线路成套保护装置动作快速性和正确动作率远超国外同类产品。在大容量主设备方面,郑玉平用心钻研大容量主设备继电保护技术,研制出了系列保护装置并实现规模化应用,大幅提升我国大容量主设备保护的正确动作率,使变压器保护正确率从63%上升至94%。
国产的新设备诞生了,但推广却遭遇了瓶颈。用惯了国外继电保护设备的用户习惯性认为国产设备不专业、不成熟。
“记得1997年,我们去四川推广咱们自己研发的继电保护设备时,那里的500千伏电网工程刚开始建设。该工程配了两套国产的继电保护设备,第三套配的是进口的。”郑玉平说,“结果使用一段时间后,他们就把进口的继电保护设备都拆掉了,全套用我们制造的。”
20世纪90年代,国产继电保护设备开始在我国电网工程中大规模应用,打破了国外企业对我国超高压线路保护市场的垄断,支撑了二滩水电站500千伏送出工程、三峡输变电工程等大批重点工程的建设。
他有一种创新的执着——
我国的继电保护技术走在世界前列,确保了电网安全稳定运行。这是我们科研人员的骄傲
面对在科研领域取得的一项又一项成就,郑玉平心态始终平和:“科技创新无止境。完成一次创新攻关不是终点,而是新起点。”
进入21世纪,我国逐步建成世界上新能源并网规模最大、先进输电装备广泛应用的复杂电网。交流与直流系统相互耦合、电力电子控制系统的非线性快速动态响应,使电网故障特性发生显著变化。同时,交直流混联的特大型复杂电网故障全局化特征凸显,传统保护技术难以满足电网安全运行需要。
郑玉平带领团队攻克了交直流混联电网、新能源大规模接入电网的继电保护关键理论技术难题,创立了适应复杂电网故障暂态特性演化的差动保护技术体系,主持研制了系列差动保护装置,推动我国电网完成以差动保护为主保护的升级换代,实现继电保护技术的中国引领。
如今,差动保护技术成果已广泛应用于我国220~1000千伏的各电压等级电网,并应用于新一代调相机组工程、海上风电工程等重要工程。2021年11月3日,在2020年度国家科学技术奖励大会上,“复杂电网差动保护关键技术及应用”获国家技术发明奖二等奖。项目第一完成人郑玉平作为国家技术发明奖获奖代表上台领奖。
回首过去,郑玉平充满自豪:“我国电网逐步发展为全世界输送容量最大、输电电压等级最高、规模最大的交直流混联电网,离不开各方面的努力。作为其中关键一环,我国的继电保护技术走在世界前列,确保了电网安全稳定运行。这是我们科研人员的骄傲。”
他有一份责任的担当——
扛起新型电力系统原创技术策源地责任,一步一步去研究探索,破解难题
从一线科研人员到科研工作负责人和学术带头人,郑玉平深知科技自主创新离不开超前布局的胆识、科研团队的建设,更离不开科研人员不达目标不放弃的拼劲、韧劲。他说:“人的一生很短暂,不可能样样精通。我们只要在某一个领域持续研究,终归会有所收获。”
“团队建设要固本,更要塑魂。”在郑玉平看来,结构科学、分工合理、团结协作、高效精干的科研团队是科技攻关的基础,只有不断探索符合科研人员特点的人性化管理之路,努力创造条件让科研人员心无旁骛地做好本职工作,才能让团队的凝聚力和战斗力不断增强。
作为博士生导师,郑玉平培养了一大批保护控制领域的专业人才,指导了博士后、博士研究生、硕士研究生23名,为我国电力保护控制装备产业持续发展输送着人才。
这些年,郑玉平还致力于高质高效的研发体系构建、国家重点实验室的建设和研发队伍的培养。在他的带领下,南瑞集团建成了“定位清晰、支撑有力、开放共享、协同高效”的两级研发体系,形成了37项制度规范、4项工作流程、2项考核方案和1个信息化平台,促进研发效率提升30%以上。2015年,南瑞集团牵头申报的智能电网保护和运行控制国家重点实验室获得国家科技部批准建设。
近年来,在国家重点实验室的支撑下,南瑞集团科技创新工作呈现活力强、成效好的良好局面。2021年,南瑞集团获得国家技术发明奖二等奖1项、中国专利奖银奖2项,获得国家电网公司级及以上科技奖励144项,发布国际标准1项,30项科技成果通过中国电机工程学会权威鉴定。
2021年国家电网公司“两会”提出,扛起新型电力系统原创技术策源地责任,加大科技攻关和科研改革力度,力争取得更多引领性、战略性、支撑性重大成果。郑玉平坦言,构建新型电力系统要科研先行,汇聚更多科技创新的力量:“与现有的电力系统相比,新型电力系统的运行特性、控制特性和故障特性会发生很大变化,颠覆了传统基于同步机特性的继电保护理论基础,决定了继电保护体系架构、保护原理也要有很大不同。我们要按照电网发展的规律,一步一步去研究探索,破解难题。未来,我们还有很长的路要走,我们有责任、有能力、有信心,在新型电力系统建设科技创新工作中实现持续引领,为我国电力事业作出新的贡献。”
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