劉光偉 楊偉新

作為國網(wǎng)冀北電力有限公司科技創(chuàng)新的主力軍和排頭兵，國網(wǎng)冀北電科院心懷科教興國強(qiáng)國抱負(fù)，錨定爭創(chuàng)“兩個標(biāo)桿”總抓手，擔(dān)當(dāng)起科技創(chuàng)新的重任，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，圍繞生產(chǎn)科研實(shí)際問題，積極培育發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，為打造新時期“四個一流”電科院賦能賦效，堅(jiān)決打好關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)。

以創(chuàng)新解決生產(chǎn)實(shí)際問題

變壓器是電網(wǎng)的核心設(shè)備，其安全穩(wěn)定運(yùn)行是保障電力可靠供應(yīng)和能源安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，近年來發(fā)生多起因變壓器內(nèi)部絕緣故障引發(fā)的爆炸燃燒事故，嚴(yán)重會影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定。

“現(xiàn)有變壓器主保護(hù)，無論是差動保護(hù)，還是瓦斯保護(hù)，都是在變壓器發(fā)生絕緣擊穿后才會觸發(fā)保護(hù)動作，存在一定滯后性，難以徹底防范變壓器爆炸燃燒?！彪娍圃焊邏核抡鸾榻B說。

能夠在變壓器主絕緣擊穿前及時發(fā)現(xiàn)故障，并迅速動作隔離故障設(shè)備，避免引起可能導(dǎo)致的爆炸燃燒事故，是擺在郝震創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)面前的一道難題。

“主絕緣擊穿前往往伴隨著異常局放信號，我們可以監(jiān)測放電過程中的特征量，這樣就能在絕緣擊穿之前實(shí)現(xiàn)保護(hù)跳閘，有效保護(hù)大型充油設(shè)備安全?！苯Y(jié)合數(shù)十年設(shè)備運(yùn)維管理與現(xiàn)場試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了大型充油設(shè)備主動防御關(guān)鍵技術(shù)方案。

為了細(xì)化相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，電科院又聯(lián)合國網(wǎng)華北分部等多家單位組成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建了變壓器“仿真計(jì)算—模型實(shí)驗(yàn)—真型實(shí)驗(yàn)”放電發(fā)展規(guī)律系列研究體系，在北京、蘇州等地連續(xù)開展了多臺500千伏真型變壓器現(xiàn)場試驗(yàn)，采集了真型變壓器放電故障從開始發(fā)展到最終擊穿的電、磁、聲數(shù)據(jù)。

“通過真型試驗(yàn)獲得的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，能夠真實(shí)再現(xiàn)變壓器放電的發(fā)展規(guī)律，對主動防御裝置保護(hù)策略制定、閾值選取都具有重要意義?！眻F(tuán)隊(duì)骨干穆卡介紹說。

依托現(xiàn)場實(shí)際需求，充分發(fā)揮新質(zhì)生產(chǎn)力在技術(shù)革新方面的引領(lǐng)作用，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了基于套管CT的放電信號檢測方案，并輾轉(zhuǎn)多地對110千伏至1000千伏等多個電壓等級的變壓器、電抗器、換流變中的百余個套管CT進(jìn)行了測試，驗(yàn)證了無論是在模擬實(shí)驗(yàn)還是在真實(shí)放電中，套管CT都能有效捕捉變壓器內(nèi)部放電信號。這一重大發(fā)現(xiàn)為主動防御技術(shù)帶來了關(guān)鍵性升級，推動了主動防御技術(shù)更新迭代。

后續(xù)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還將不斷深化基于套管CT的放電信號檢測研究，積極探索高頻脈沖信號極性判別技術(shù)，提升主動防御策略準(zhǔn)確性與可靠性，持續(xù)推動第二代主動防御裝置在現(xiàn)場的試運(yùn)行工作。

以創(chuàng)新保障新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定

科技創(chuàng)新能夠催生新產(chǎn)業(yè)、新模式、新動能，是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的核心要素。電科院新能源專業(yè)圍繞儲能系統(tǒng)的阻抗特性分析等方面開展關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，重點(diǎn)從源頭和底層解決問題，搶占能源電力科技制高點(diǎn)。

“華能北方上都30萬千瓦儲能電站項(xiàng)目是全國首個‘風(fēng)火儲沙戈荒新能源基地項(xiàng)目，儲能系統(tǒng)的接入將對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，必須準(zhǔn)確評估其阻抗特性，消除寬頻振蕩風(fēng)險，保障風(fēng)電基地安全穩(wěn)定運(yùn)行”。電科院新能源所副所長張揚(yáng)帆介紹說。

3月26日，電科院完成華能北方上都儲能電站3種型號儲能系統(tǒng)的寬頻阻抗現(xiàn)場實(shí)測，這是項(xiàng)目攻關(guān)團(tuán)隊(duì)四個月以來夜以繼日創(chuàng)新攻關(guān)的成果。回憶起2023年12月首次開展儲能系統(tǒng)全工況掃頻實(shí)測的場景，現(xiàn)場負(fù)責(zé)人王耀函歷歷在目。

“儲能系統(tǒng)寬頻阻抗現(xiàn)場測試在國內(nèi)尚屬首次，測試方法無標(biāo)準(zhǔn)可依，測試操作無經(jīng)驗(yàn)可循，而且相比新能源發(fā)電機(jī)組，儲能系統(tǒng)可四象限運(yùn)行，工況更加復(fù)雜，對開展現(xiàn)場測試提出了更大挑戰(zhàn)，大家只能摸著石頭過河”。

面對前所未有的困難局面，新能源所第一時間抽調(diào)了多名專業(yè)骨干組建攻關(guān)小組，總結(jié)前期開展的儲能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室寬頻阻抗半實(shí)物測試經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場測試的特點(diǎn)，兼顧設(shè)備能力、試驗(yàn)效率和試驗(yàn)效果等多方面因素，創(chuàng)新制定了詳細(xì)的現(xiàn)場測試方案。

“通過充分的調(diào)研和研究，我們最終確定了涵蓋1-1250Hz頻率區(qū)間、包含小功率、中功率、大功率充放電等不同工況的詳細(xì)測試方案，測試工況達(dá)5000余種，并對測試工況和重要指標(biāo)進(jìn)行表格化設(shè)置，對操作的每一個步驟進(jìn)行了梳理，在確保安全的前提下將操作流程標(biāo)準(zhǔn)化，確保測試能夠順利完成。”現(xiàn)場測試骨干馬彥偉說道。

通過此次測試，電科院突破了儲能系統(tǒng)阻抗特性現(xiàn)場測試關(guān)鍵技術(shù)，大幅提升了電力電子裝置寬頻動態(tài)特性評估能力，為研究風(fēng)光儲集群振蕩穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)，有效助力新型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

這次儲能系統(tǒng)阻抗特性現(xiàn)場測試工作，只是電科院新能源專業(yè)持續(xù)創(chuàng)新攻關(guān)的一個縮影。經(jīng)過多年的技術(shù)創(chuàng)新，電科院在構(gòu)網(wǎng)型新能源、大電網(wǎng)全電磁暫態(tài)仿真、新能源和儲能實(shí)驗(yàn)室建模及現(xiàn)場測試、新能源數(shù)字賦能等方面取得了一系列創(chuàng)新突破，并在后續(xù)將接續(xù)攻關(guān)新能源并網(wǎng)核心技術(shù)，爭當(dāng)電網(wǎng)安全運(yùn)行的“護(hù)航者”。