電網安全運行的制勝砝碼

“南方電網為什么可以在珠三角落點這么多回直流系統，還能保證電網運行安全？仿真實驗室及其團隊是‘制勝砝碼’。”我國電力系統及其自動化專家、中國工程院院士韓英鐸多次這樣稱贊。

南方電網仿真重點實驗室自2004年成立以來，從只能仿真一回直流輸電系統到覆蓋全網的世界最大規(guī)模實時仿真系統，從基礎理論研究到研發(fā)世界最復雜的交直流電網電磁機電混合實時仿真平臺SMRT，從只能開展直流功能性能試驗到全面預測電網運行安全風險，現已發(fā)展成為國際先進、技術水準一流的大電網研究中心。

走進被稱為“鎮(zhèn)家之寶”的南方電網仿真實驗室大廳，一排排直流輸電控制保護設備和RTDS（實時數字仿真器）運行指示LED燈閃爍著，數十臺高性能工作站正在顯示仿真運算的結果。

南方電網科研院電網仿真與控制技術研究所副所長郭琦介紹，電網實時仿真技術就是構建一個數字化的虛擬電網，在這個看不見、摸不著、只存在于處理器的虛擬電網上，進行調控指令的試驗，“捕捉”電網運行風險。

2004年仿真實驗室剛成立時，只能仿真一回直流輸電系統，團隊也只有3人。“西電東送快速發(fā)展，電網越來越復雜，我們迫切需要一個更先進的大電網仿真平臺。”原仿真實驗室負責人、現南網科研院副總工程師韓偉強說。

2010年，春節(jié)后的第一天，仿真所技術專家黃立濱與張建設開始了世界上最大規(guī)模實時仿真系統關鍵設備的調試。占地600余平方米，連世界實時仿真器“鼻祖”——加拿大RTDS公司也沒有如此大規(guī)模系統的調試環(huán)境。持續(xù)十天的鏖戰(zhàn)，一輪輪晨曦變成了星空，一次次喧囂變成了寂靜，由26個仿真器組成的仿真系統第一次平穩(wěn)運轉起來了。

為了突破交直流電網混合實時仿真（簡稱SMRT）實用化的難題，郭琦帶領青年工程師李偉、胡云連續(xù)3天蹲守實驗室，對平臺出現的功率振蕩問題進行攻關。幾經奮戰(zhàn)，終于建成世界上技術最先進、規(guī)模最大的仿真平臺SMRT，解決了以前我國電網調度運行、系統分析想做而不能做的事情。2014年底，韓籍仿真專家InKwon Park博士到實驗室，連聲感慨：“這是我第一次看到34個仿真機柜同時在一個模型運行，實在太不可思議了！請幫我拍張照片留念。”

據介紹，仿真技術有一半難度集中在模型的建立上，最具有核心競爭力的就是科研人員對數字電網模型的構建方法。這是一筆無形資產，十年間無數個“世界第一”在此誕生：世界上第一次接入實際發(fā)電機勵磁調速器裝置進行特高壓直流孤島運行試驗；世界上第一次通過高速接口實現跨平臺電磁機電混合實時仿真；世界上第一次建立交直流大電網安全穩(wěn)定控制仿真試驗平臺并投入工程應用……

虛擬電網正化身為南方電網安全生產運行的“保護神”。2012年的一天，仿真所接到南網總調的緊急電話：“剛才楚穗直流發(fā)生單極閉鎖，請你們抓緊仿真故障，提出解決措施。”不到十分鐘，骨干們紛紛回到實驗室，他們是毫不遜色的快速反應“部隊”。

“直流現場運行人員認為，直流主保護動作肯定是由于直流故障引起，從電氣量特征來看，這個結論值得懷疑。”賈旭東博士邊翻現場錄波圖邊說。

時間一分一秒過去，試驗小組還在反復模擬故障，每次仿真結果都與現場錄波相差甚遠。正當大家一籌莫展時，一直在觀察圖形的郭琦一拍腦門：“或許，我們可以換個思路，從測量環(huán)節(jié)入手分析這個問題。”試驗組成員連夜奮戰(zhàn)，通宵達旦，130次試驗后，他們鄭重寫下基本結論。次日早上，南方電網總調度收到故障分析報告。后來的現場故障處理證實試驗小組給出的結論完全正確。那次事故距今已兩年多了，類似問題再未發(fā)生過。現在，仿真團隊每年都要為10多次直流現場故障進行原因分析與反事故措施研究。

據介紹，大電網仿真技術研究團隊目前已發(fā)展到23人，全部是博士、碩士，研究范圍涵蓋電網實時數字仿真技術、特高壓直流輸電技術等多個領域。累計榮獲科技成果獎勵72項，獲得專利授權101項，整體科技研發(fā)居世界領先水平。實驗室已成為公司科技創(chuàng)新的對外“窗口”，先后接待了近萬人次國內外同行、專家學者訪問參觀。也正是這支團隊對推動實時仿真技術創(chuàng)新的突出貢獻，加拿大RTDS公司授予他們唯一的“全球榮譽貢獻獎”。

 

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