戶萬 吳彪

2016新春伊始，記者在中國電力科學(xué)研究院電力系統(tǒng)研究所見到了“預(yù)防交直流混聯(lián)電網(wǎng)大面積停電的快速防控與故障隔離技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組長馬世英，骨干成員郭小江、鄭超、唐曉駿、宋墩文。

當(dāng)榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎的喜訊傳來，欣喜爬上了他們每個人的眉梢。11年時光，他們完成了一項(xiàng)工程繁雜、意義非凡的工作。而這是他們第一次申報(bào)，便斬獲嘉獎?！蔼勴?xiàng)是鮮花，重要的是責(zé)任和過程中收獲的點(diǎn)滴”，在榮譽(yù)面前，他們自豪的同時也保持著沉著冷靜。

兩個小時的采訪，他們述說著故事，聽來輕松，但背后付出的汗水與堅(jiān)持，只有他們自己才能體會。遠(yuǎn)方，一座座輸電桿塔聳立在田間道旁，也架在電力人的心中。他們痛，并快樂著。

大面積停電預(yù)防與隔離

電力系統(tǒng)是一個相互協(xié)調(diào)的連鎖體系，由發(fā)電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成。我國的自然秉性決定了“西電東輸”輸電格局。為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸電，同時充分發(fā)揮互聯(lián)電網(wǎng)的效益，交流輸電與直流輸電相結(jié)合的“交直流混聯(lián)”輸電方式應(yīng)運(yùn)而生。

縱觀國內(nèi)外，交直流混聯(lián)電網(wǎng)面臨著許多穩(wěn)定與控制問題亟待解決。連鎖性故障的沖擊強(qiáng)度和范圍大大增強(qiáng)，會導(dǎo)致單一故障擾動進(jìn)一步延伸，沖擊電網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)，從而引起故障的擴(kuò)大化。比如2003年美加8.14大停電，直接經(jīng)濟(jì)損失超過300億美元；2009年巴西11.10大停電，損失全國用電負(fù)荷的47%；2012年印度7.30大停電，6億人口陷入黑暗與恐慌。諸多國外的前車之鑒警醒我們：需要未雨綢繆確保電力系統(tǒng)安全。

自2003年起，中國電力科學(xué)研究院承接了國家重大技術(shù)裝備研制和重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)專項(xiàng)、國家科技支撐計(jì)劃、國家電網(wǎng)公司重大關(guān)鍵技術(shù)研究等一系列科技項(xiàng)目，開展預(yù)防交直流混聯(lián)電網(wǎng)大面積停電的快速防控與故障隔離技術(shù)攻關(guān)及工程應(yīng)用，取得了重大技術(shù)突破。

在大停電機(jī)理與防控決策方面，團(tuán)隊(duì)揭示了大停電發(fā)生規(guī)律及關(guān)鍵因素影響機(jī)理，創(chuàng)建了交直流混聯(lián)電網(wǎng)故障傳播分析理論，提出了快速防控體系化評估方法，開發(fā)了成套防控決策支撐軟件。

在主動預(yù)防與協(xié)調(diào)控制方面，他們發(fā)明了基于耦合度匹配的交直流多目標(biāo)協(xié)調(diào)控制技術(shù)，提出了交直流系統(tǒng)模型精確辨識與控制解耦方法，研制了交直流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，顯著提升預(yù)防大面積停電的全局性協(xié)調(diào)控制能力。

在故障隔離方面，他們提出了電網(wǎng)振蕩中心精準(zhǔn)定位方法，發(fā)明了第1個異步周期內(nèi)故障隔離的啟動判據(jù)，開發(fā)了快速故障隔離裝置，故障阻隔速度提升3倍，對復(fù)雜多變環(huán)境的適應(yīng)性顯著提升，有效防止電網(wǎng)故障蔓延。

在快速安全防控系統(tǒng)方面，他們還創(chuàng)建了電力系統(tǒng)多任務(wù)自由組態(tài)專用開發(fā)語言，自主研制了多機(jī)群并行協(xié)同平臺，體系化布局交直流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和快速故障隔離裝置，構(gòu)建了集主動預(yù)防、優(yōu)化協(xié)調(diào)、快速響應(yīng)控制于一體，逐層設(shè)防的快速安全防控系統(tǒng)，顯著降低大面積停電風(fēng)險(xiǎn)。

馬世英打了一個形象的比喻，就像著火時大樓中防火墻的作用就是把火災(zāi)控制在一個局部范圍之內(nèi)，不至于引起整個大樓都著火。理念相同，如果能及早預(yù)測、發(fā)現(xiàn)故障，使故障鎖定在一個有限的范圍之內(nèi)，“雖然不能保證每家每戶都不停電，但可以把停電的范圍縮至最小。”

目前一條直流輸電線動輒上千公里，從新疆拉到鄭州，大概2000公里，數(shù)字上感覺很遠(yuǎn)，但從電氣角度來說，距離實(shí)際很近。若送端功率波動，隨時會以極快的速度傳播到受端；相反，若受端發(fā)生三相短路或故障擾動，從而引起電壓的波動，又會隨時把功率波動傳遞到送端?！半姎庠O(shè)備的聯(lián)系從直線距離看起來很遙遠(yuǎn)，實(shí)際上通過電的傳播使得影響的面變得緊湊，瞬間幾千公里外就能相互影響。”所以，對于電力系統(tǒng)來說，時間就是安全。“比如500kV電網(wǎng)發(fā)生短路故障，將按照0.09s的速度切除故障元件”，如果把時間延至0.15s，那穩(wěn)定特性和失穩(wěn)特征就會發(fā)生非常明顯的變化。隨著時間的流逝，能量在累積，就像大壩出現(xiàn)了一個小口子，若沒有快速治理，口子就會越擴(kuò)越大。“電力系統(tǒng)故障會導(dǎo)致能量的積聚和傳播，只有快速處理后，才使能量重新平衡”，這是一種快速抑制補(bǔ)償型的控制。“我們要做到在大范圍內(nèi)的快速控制，過去小范圍內(nèi)的安全控制只考慮局部的問題，現(xiàn)在涉及到直流，因此在控制策略制定的時候要考慮送受端兩側(cè)，及對控制方式、控制策略的適應(yīng)性?！?/p>

天時地利人和

交直流混聯(lián)電網(wǎng)快速安全防控系統(tǒng)交付使用后，控制范圍覆蓋4大區(qū)域21個省級電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了主要跨區(qū)直流的協(xié)調(diào)控制；快速故障隔離裝置布局于我國80%大區(qū)聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵斷面，如華北—華中、香港—大陸、川渝水電送出、三峽電站送出等斷面；研發(fā)的軟、硬件平臺在28個省級電網(wǎng)分析、評估、預(yù)警與監(jiān)控系統(tǒng)中推廣應(yīng)用；全面提升了我國電網(wǎng)應(yīng)對大停電的防控能力。項(xiàng)目直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)28億元。快速安全防控系統(tǒng)自應(yīng)用以來，顯著增強(qiáng)了我國電網(wǎng)抵御自然災(zāi)害及輸變電設(shè)備故障沖擊的能力。

項(xiàng)目獲國家發(fā)明專利授權(quán)64項(xiàng)、軟件著作權(quán)12項(xiàng)，制定國際、國家標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，出版專著6部，發(fā)表EI/SCI論文154篇。項(xiàng)目培養(yǎng)了一支實(shí)力雄厚的電網(wǎng)安全防控技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，其中2人享受國務(wù)院政府特殊津貼，3人加入國際大電網(wǎng)組織（CIGRE），4人當(dāng)選國家電網(wǎng)公司領(lǐng)軍或優(yōu)秀專家人才，培養(yǎng)博士、碩士37名。

對于項(xiàng)目的成功，馬世英感慨頗多。

“國家電網(wǎng)的大發(fā)展給了我們難得的機(jī)遇”。殊不知，在國外，電力需求很多年都不再增漲，電力專業(yè)甚至已經(jīng)萎縮。作為能源基礎(chǔ)性行業(yè)，隨著電力發(fā)展需求逐步飽和后，電力系統(tǒng)在規(guī)模和技術(shù)上發(fā)展乏力，相關(guān)專業(yè)和研究人員在減少萎縮。一旦沒有發(fā)展需求就沒有創(chuàng)新的動力。而在我國，電力系統(tǒng)的快速發(fā)展為電力工作者提供了廣闊的發(fā)揮空間。“正是由于我國西電東輸?shù)拇蟾窬?、交直流混?lián)特高壓電網(wǎng)的發(fā)展，使我們面臨全新未有的挑戰(zhàn)”，這個挑戰(zhàn)意味著團(tuán)隊(duì)要走出一條完全自主創(chuàng)新的道路。各國發(fā)展國情不盡相同，沒有任何經(jīng)驗(yàn)可循的他們必須通過自主攻關(guān)、自主創(chuàng)新來解決這個難題。

如果說國家的發(fā)展需求給團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了機(jī)遇，那電力系統(tǒng)研究所則為他們提供了一個優(yōu)秀的平臺。電力系統(tǒng)研究所是中國電力科學(xué)研究院的核心業(yè)務(wù)部門，中國電力科學(xué)研究院是國家電網(wǎng)公司直屬科研單位，擁有國家電網(wǎng)公司特高壓交流試驗(yàn)基地、特高壓直流試驗(yàn)基地、特高壓桿塔試驗(yàn)基地，國家電網(wǎng)仿真中心、國家電網(wǎng)計(jì)量中心，構(gòu)建了目前世界上功能最完整、試驗(yàn)?zāi)芰ψ顝?qiáng)、技術(shù)水平最高的特高壓、大電網(wǎng)試驗(yàn)研究體系。在項(xiàng)目發(fā)展過程中，國家電網(wǎng)也在按規(guī)劃同步發(fā)展，一直在解決問題中發(fā)展，在發(fā)展中又發(fā)現(xiàn)新問題，再解決問題。

多年來，團(tuán)隊(duì)成員一直跟隨國家電網(wǎng)公司的發(fā)展，在各個項(xiàng)目中慢慢積累儲備、逐漸強(qiáng)大。馬世英認(rèn)為，“一個穩(wěn)定的團(tuán)隊(duì)是非常重要的，如果這些人很散，就很難形成聚合力。正是得益于電力系統(tǒng)研究所在科技創(chuàng)新機(jī)制、人才培養(yǎng)機(jī)制上的重要保障，使這個大團(tuán)隊(duì)穩(wěn)定如一，大家共同聚焦一件事，并且持續(xù)不斷地去做。要想收獲科研成果，絕不是三天打魚兩天曬網(wǎng)就能輕松獲得，而是十年磨一劍。他們中很多人都有很多次機(jī)會被調(diào)到國家電網(wǎng)公司總部工作，從此走上仕途，但他們都放棄了，一直潛心做科研。

做科研，總不會一蹴而就。過程中，他們也嘗遍酸甜苦辣。每個階段有每個階段的瓶頸和障礙，每個階段有每個階段的發(fā)展需求。從2004年到至今，電網(wǎng)經(jīng)歷了電壓等級、規(guī)模、新技術(shù)的大跨越。常常是在做項(xiàng)目過程中又產(chǎn)生了一些新的里程碑式的挑戰(zhàn)，就這樣，他們逐個攻破，又不斷迎來新的突破。

郭小江說：“這是一批有著共同理想的人凝聚在了一起，在馬所的組織下，變得有活力”，每當(dāng)研究進(jìn)入了死胡同，馬世英的啟發(fā)總能讓境況柳暗花明。鄭超始終堅(jiān)信光明就在前方。在唐曉駿看來，他們是激情和踏實(shí)并重。宋墩文心中滿懷對國家電網(wǎng)公司和北京市政府的感激。而馬世英以人格魅力感染著團(tuán)隊(duì)里的每一個人，有兄弟情、師徒情，他們相互幫助，相互鼓勵。這一路，他們不斷勇闖難過，用汗水保障了國家電網(wǎng)的安全。

“做踏踏實(shí)實(shí)的科研人”

現(xiàn)在的馬世英身兼數(shù)職，既是管理者，又是科研人、博士生導(dǎo)師、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。日常事務(wù)繁忙，但他總能把時間分配得當(dāng)。盡管肩負(fù)行政職務(wù)，他也從未放棄做科研?！白龉芾恚瑫r承擔(dān)科研項(xiàng)目，這樣才能對做科研本身認(rèn)識比較深，否則也無法指揮別人。對項(xiàng)目本身沒有把握，對科技創(chuàng)新就沒有方向，整個研究隊(duì)伍也就失去了方向”。在馬世英的內(nèi)心里，一直都是那個未曾改變過的科研人的心態(tài)。

1996年，馬世英進(jìn)入電力系統(tǒng)研究所開始工作。電力系統(tǒng)研究所是以電力系統(tǒng)仿真和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行為主要研究領(lǐng)域。這是一個宏觀的方向。關(guān)于電力研究，還有很多研究是元器件級的，比如發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)組、感應(yīng)馬達(dá)。如果把系統(tǒng)看作是整體，那器件就是部分。在馬世英看來，系統(tǒng)專業(yè)是一個頂層專業(yè)，在關(guān)注元器件特性的同時，更需要專注系統(tǒng)的行為。電力系統(tǒng)是一個人工制造的、復(fù)雜的大系統(tǒng)，具有復(fù)雜性系統(tǒng)的特征，非線性、隨機(jī)性、時變性等等。正因如此，對其進(jìn)行研究就非常具有挑戰(zhàn)性，這也是馬世英喜歡這個專業(yè)的原因。

入行20載，馬世英在大電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)領(lǐng)域施展自己的才華?！拔覀兊某晒绻苡脕肀Ｕ洗箅娋W(wǎng)安全，是我們最大的心愿”，他圍繞著大電網(wǎng)安全防御不斷攻堅(jiān)克難，為國家大面積停電的預(yù)防、大電網(wǎng)安全生產(chǎn)傾心奉獻(xiàn)。他說，評價(jià)一個人成功與否，不在于成果大與小，名利高于低，而是看所做的工作是否對社會、對他人有影響，如果答案是肯定的，這個人就是有價(jià)值的。

對于做科研，馬世英也有著自己的感悟?！笆紫纫獙蒲杏忻翡J性，在做一件服務(wù)性質(zhì)的事情，特別是像這種服務(wù)于生產(chǎn)的科研，迫切解決生產(chǎn)需求，那實(shí)際需求就是動力”，因此對需求有充分的了解是保持科研敏感的前提?！懊舾小斌w現(xiàn)在自己是否判斷和預(yù)測一個方向在未來會是一個創(chuàng)新性的指引，這種判斷的基礎(chǔ)也來源于長期技術(shù)性的科研工作；其次是扎實(shí)的理論功底；最后加以持之以恒的態(tài)度。眾多科研案例告訴我們，只有經(jīng)驗(yàn)性的判斷結(jié)合基礎(chǔ)理論，才能出新。馬世英提出“服務(wù)于生產(chǎn)性的科研不是閉門造車做的事，需要踏踏實(shí)實(shí)的技術(shù)性的工作”，與科研人共勉。

“雖然我們項(xiàng)目獲得了成果，也獲得國家認(rèn)可，但是大電網(wǎng)還是在不斷向前發(fā)展的，新的挑戰(zhàn)仍然會不斷出現(xiàn)”，未來，馬世英及其團(tuán)隊(duì)的科研工作仍會緊緊圍繞著電網(wǎng)生產(chǎn)和發(fā)展的實(shí)際需求，“基于需求驅(qū)動，繼續(xù)做科研”。無論今朝還是明日，他們不會停止前進(jìn)的腳步。