保障国家电网安全的钢铁卫士

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保障国家电网安全的钢铁卫士

发布时间:2025-05-30 23:15:26

【人物介绍】郑玉平,工学博士,教授级高级工程师,现任国网电力科学研究院有限公司(南瑞集团有限公司)电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室主任,国家电力自动化工程技术研究中心主任,中国电机工程学会会士,国家电网有限公司首席科学家。40年来,他扎根在电力系统保护控制理论研究和装备研制一线,针对我国电网发展的不同阶段,先后主持四代电网“贴身保镖”(继电保护成套设备装置)研制,成果广泛应用于我国各级电网,并出口至60余个国家和地区,推动我国继电保护技术从“跟随者”到“引领者”的跨越,创造产值超200亿元,为我国电网世界最长安全运行纪录作出突出贡献。他曾获国家科技进步奖一等奖1项、二等奖1项,国家技术发明二等奖,中国“发明创业奖·人物奖”特等奖,全国劳动模范,全国五一劳动奖章,全国优秀科技工作者,新世纪百千万人才工程国家级人选,江苏省有突出贡献的中青年专家,江苏创新创业人才奖,江苏省劳动模范,国务院政府特殊津贴专家,主持完成国家自然科学基金集成项目、国家重点研发计划项目各1项。

纵观21世纪,国际上一些国家相继发生过多次大面积停电事故,2003年美加大停电、2006年欧洲大停电、2012年印度大停电、2018年巴西大停电……最近的一次是今年4月28日,欧洲伊比利亚半岛遭遇近20年最严重的停电灾难:西班牙、葡萄牙及法国南部超5000万人陷入黑暗,地铁停运、医院备用电源耗尽、超市现金抢购潮爆发……这些都是影响千万甚至数亿人口的大停电。反观我国20多年,没有发生过一次大面积停电事故。

这背后,是无数电力科技工作者几十年如一日的坚守。其中,我国高质量的继电保护装备与运行水平起到了第一道防线的重要作用。国网电力科学研究院郑玉平团队研发的继电保护技术,如同电网安全的“免疫系统”,为中国电网装上了抵御风险的“金钟罩”。这位18岁就投身电力保护事业的“钢铁卫士”,用四代产品迭代、百余项技术突破,见证了中国继电保护技术“跟跑—并跑—领跑”的全过程。

从受制于人到国产自强,打破垄断突围成功

1983年,18岁的郑玉平从合肥工业大学毕业时,中国电力工业整体还比较落后。当时,进口保护设备占据市场主体,一套超高压线路保护装置售价高达七八十万元,相当于当时普通工人200年的工资。更严峻的是,继电保护缺陷导致的电网事故频发,成为威胁电网安全的“心腹大患”。停电,在五十岁以上成年人的印象中,是家常便饭。

参加工作不久,郑玉平就敏锐地发现了试验装置对于先进保护设备研发的基础性作用。他从支撑科研开展的试验装置研发出发,展现了过人的科研天赋。在毫无资料借鉴的情况下,他主动请缨、从零摸索,成功研发出RT-1型继电保护试验装置、Help-90自动调试仪,对后续微机保护的研发和产业化起到了强大的推动作用。

试验装置的成功研发让郑玉平初露锋芒。90年代初期,研发环境艰苦,经费严重缺乏,一台电脑像宝贝一样被大家轮流使用。郑玉平和团队成员攻坚克难,一点一点去解决每一个问题,成百上千次反复试验、验证和分析。1991年,他们成功研发出ISA-1型中低压变电站成套微机保护。1993年3月,产品在南京通过国家部委鉴定,主要技术性能达到国际水平。其后一年,产品很快投入批量生产,并应用于全国50多个变电站。

前期的积累,让郑玉平更加有信心地投入超高压保护技术的开发中。作为技术骨干,他积极参与超高压线路保护的研发工作,在沈国荣院士的领导下,团队从算法研究、判据设计到装置软硬件实现,技术上一点一点地抠,不断地尝试,反复地实验,硬是把微机型超高压线路保护研发出来了,快速性、灵敏性等指标比国外还好。在此基础上,郑玉平主持研发了同塔双回、串联补偿等新型输电线路的保护。团队研发的各类型输电线路保护设备,受到了用户的欢迎,迅速推广应用,大幅提升了我国电力系统的安全运行水平,打造了超高压保护的“中国速度”。

2018年,中美贸易摩擦升级,继电保护设备的核心芯片面临“断供”风险。郑玉平临危受命,带领团队开展自主可控攻关。他们面对国产元器件性能不足、品类欠缺的现实情况,从底层架构设计入手,研发出“功能不减、性能不降”的全国产器件的保护装置。2021年,该成果入选能源领域首台套重大技术装备,实现了继电保护设备从原理、技术到元器件的完全自主可控,为保障供应链的安全作出了重要贡献,彻底打破国外制约。

从特高压到新能源,引领技术跨越一步

特高压输电的“中国技术”。进入21世纪,研发1000kV特高压输电技术被列入了国家发展战略。特高压输电线路距离长,变压器容量大,结构特殊,线路分布电容电流成倍增长、变压器励磁涌流与故障电流波形高度相似、故障时暂态电流幅值大衰减慢,继电保护的灵敏性、可靠性、快速性面临更大的挑战。技术进入了“无人区”,国际上没有可借鉴的经验。郑玉平带领团队攻坚克难,研制了全系列差动保护设备,应用于我国所有特高压输电工程,并反哺超高压保护装置的技术升级,系列超高压保护设备还出口到数十个国家和地区,我国的继电保护实现了从跟跑、并跑到领先的技术跨越。

新能源并网的“中国方案”。随着海上风电、大型光伏基地的大规模建设,新能源并网带来新挑战,变流器控制的故障电流呈现非线性特征,传统工频相量保护原理失效。郑玉平团队另辟蹊径,突破传统工频相量技术路线,抓住了故障的本质是被保护对象的模型或参数发生了变化,利用时域信息进行判别,提出了时域等效模型法的保护新原理,初步构建了不依赖电源特性的继电保护新的技术体系。目前研制的装置已在海上风电送出、低频输电、大型新能源基地等场景应用。

变压器防爆燃的“中国智慧”。大型变压器防爆燃是世界性难题,从故障后传统保护的角度,郑玉平团队已经做到了极致,但仍难以避免爆燃事故发生。为此,他们从多学科融合角度出发,提出了主动式保护方案,在故障击穿前100毫秒实现保护动作。从2017年开始,郑玉平主持国家自然科学基金集成项目、国网重大专项,经过八年的努力,掌握了故障击穿前的声、光、电、磁等多物理量的演变规律,并设计了模拟试验变压器,经过反复试验,提出了综合超声、特高频、高频脉冲电流信息的主动保护方案,完成了系统和装备的研发,目前已在陇东-山东特高压工程换流变压器投入试运行。

从理论到实践,全链条迭代升级领先

“要想让科研成果快速走向市场,我们的研发需要直接面向电力工程实际需求,还要超前考虑未来发展需求,提出的原理和方法要经得起理论推敲和实验验证,同时要在技术上可实现,经济上可行。”郑玉平谈到他的科研经历,“对于我们继电保护来说,不能只考虑原理、算法的先进性。要想把自己的研究成果转化为一个成功的产品,就需要考虑产品构成的全环节。例如生产、制造、工程应用环节,要同步研发生产专用工具,自动测试工具,要考虑用户使用的便利性,尽可能消除人为犯错误的风险。”

一个好的成果要快速走向市场,还要有良好的企业运作机制。郑玉平所在的南瑞集团,具备产、学、研一体化的运作机制,能够实现需求牵引、问题导向,基础研究、技术研发、市场营销融会贯通,很容易将科技成果快速转化推向市场,达到“科研支撑产业,产业反哺科研”的良性循环。

在人才培养方面,郑玉平构建了“三维培养体系”:师徒制筑基、差异化培养育才、领军人才锻造。近五年,团队涌现出1名校企长江学者、6名省部级人才,形成老中青全链条梯队和“基础研究—技术研发—成果转化全链条”的人才团队。

从18岁投身电力保护事业至今,郑玉平的办公室始终亮着一盏灯。这盏灯见证了中国继电保护从“跟跑”到“领跑”的蜕变,也照亮了无数电力科技工作者的奋斗之路。正如他在实验室写下的那句话:“电力安全无小事,我们守护的不仅是电网,更是万家灯火。”

郑玉平团队的故事,是中国电力人“工业报国”精神的缩影,更是新时代科技创新引领高质量发展的生动实践。在这场能源革命的浪潮中,他用四十多年坚守,书写了保障国家电网安全的钢铁传奇。