堅持創新驅動發展戰略科技讓電網更安全

2017-11-14 12:58:34 國家電網報　點擊量：評論 (0)

核心提示要瞄準世界科技前沿，強化基礎研究，實現前瞻性基礎研究、引領性原創成果重大突破。加強應用基礎研究，拓展實施國家重大科技，突出關鍵共性、前沿引領技術、現代工程技術、顛覆性技術創新。黨的十九大為

借助新的高效數值算法、建模方法以及軟件的分析能力和計算性能的提高，中國電科院經過十多年的研發，包含電力系統多個時間尺度動態過程(電磁—機電—中長期過程有機結合)的全過程動態仿真技術應運而生。該技術可用于解決大電網連鎖性故障、新能源大規模接入、多直流饋入的受端電網穩定、電壓穩定、FACTS技術的應用、電網規劃方案比較、安全穩定控制策略、二次系統規劃設計等問題，仿真時間跨度從毫秒級到分鐘級。該成果為青藏直流聯網工程、三峽輸變電工程、西電東送、特高壓交直流輸電等重大輸電工程系統提供了重要的技術支撐。該程序及相關成果“互聯電網動態過程安全防御關鍵技術及應用”榮獲2016年度國家科學技術進步一等獎。

2016年12月，世界上首個電力系統專用的超算中心于中國電科院建成并投入試運行。在交直流大電網復雜運行特性對仿真計算效率帶來嚴峻考驗的背景下，超算中心的海量電網仿真計算能力，使之成為電網安全穩定運行強有力的支撐工具，全面支持各級調度開展運行方式計算和規劃滾動校核。

超算中心使用的作業調度平臺、仿真計算程序都是由中國電科院自主研發的國產軟件系統。超算中心的使用刷新了方式計算人員對計算速度“快”和計算效率“高”的認識。“在超算中心建成之前，我們也使用后臺服務器進行批量作業的計算，但是由于CPU個數有限，我們不得不把同一批1000多個計算任務手工分成幾批，分批次提交后臺計算，再拼接結果，手工拆分作業計算的方式還容易出錯，我們方式計算人員花費了大量的精力。但現在不一樣了，超算中心機房配有810臺服務器，近24000個計算核心，理論峰值計算能力高達918萬億次每秒，在電力系統計算領域真是首屈一指。原來我們10個計算人員一周的計算任務，現在通過超算中心配套開發的批處理計算調度平臺軟件提交后臺計算，不到一個小時就完成了，速度提高了3000倍。”一名國調中心方式計算工作人員在利用超算中心資源進行2017年的夏季滾動方式計算后，對平臺的強大能力稱贊不已。

電網關鍵設備：

攻克世界難題站在世界前列

電網線路和變電站長期暴露在空氣中，大氣污染使電網遇到潮濕天氣或者霧霾天氣極易發生污閃，造成大范圍停電。這些問題在歐美、日本、前蘇聯的工業區都曾發生，在印度、南非等發展中國家，至今仍威脅著電網的安全運行。在我國，自上世紀80年代到本世紀初，電網大面積污閃幾乎每年發生。1990年2月，該問題跨越京津晉冀魯豫遼5省2市，1996年末至1997年初波及長江中下游6省1市，2001年初再次覆蓋京津冀魯豫遼4省2市。

在國家電網公司的組織下，中國電科院會同相關研究機構，在電網外絕緣飽和積污特性、全工況污穢試驗及外絕緣配置方法等方面取得重大技術突破與創新，從根本上解決了困擾我國近30年的電網大面積污閃難題，全國電網大面積污閃事故已得到有效遏制，輸電線路污閃跳閘率從2001年的0.12次/（百千米&dot;年）大幅下降到近年的0.001次/（百千米&dot;年），極大地提高了我國電網安全運行的可靠性。

目前，由中國電科院牽頭制定的新的污區劃分標準和污區圖在全國電網運行管理和各大區電力設計院的輸變電工程設計中得到全面使用。新建的特高壓交直流輸變電工程全面推廣采用等價自然污穢的全工況耐受電壓進行外絕緣設計，顯著提高了輸變電工程建設與運行的經濟可靠性。

中國電科院在外絕緣關鍵技術方面取得重大技術突破與創新，得到國際同行的高度認可，提升了行業國際話語權。污區分界線被國際電工委員會污穢地區絕緣子選用標準IEC60815-1所采用。“中國的污區圖是這類文件中我所見過的最好的，提供了可為世界各國電力系統運行人員學習的實際解決方案和經驗。”美國電力電子工程師協會(IEEE)電介質與絕緣學會副主席Gubanski如是說。

特高壓GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)是電網的關鍵控制和保護設備，包含多種電氣設備，結構復雜，技術要求高。隨著特高壓工程建設推進，盆式絕緣子和VFTO（特快速瞬態過電壓）的影響日益凸顯。

盆式絕緣子是GIS中大量使用的關鍵絕緣和支撐部件，特高壓盆式絕緣子絕緣水平高、結構尺寸大，對材料、設計、工藝和質量控制均提出了很高要求。由于我國在大型環氧絕緣件澆注領域研究基礎薄弱，特高壓盆式絕緣子在工程建設初期主要依賴進口，增加了工程采購成本和建設周期，盡管如此，運行中依然出現了多次放電和開裂等嚴重質量問題，給電網安全造成了巨大隱患，研制國產化高水平盆式絕緣子迫在眉睫。

頂著時間緊、任務重的巨大壓力，中國電科院聯合國內頂級開關廠、科研院校開展協同攻關。克服重重困難，國產盆式絕緣子僅用一年時間就研制成功，經檢測，在電氣和機械性能等方面均達到了國際領先水平，并成功應用于皖電東送工程。目前，工程應用的國產化特高壓盆式絕緣子數以萬計，長期運行狀況良好。特高壓盆式絕緣子的國產化研制成功，是我國絕緣子技術領域的一項重大突破，有力地支撐了特高壓工程的規模化建設，保障了電網的長期安全穩定運行。中國工程院院士雷清泉在驗收會上指出：“特高壓盆式絕緣子的國產化代表我國在環氧絕緣件澆注領域已經站在了世界前列，對國內其他相關行業也是一次極大的促進與鼓舞。”

VFTO是GIS內部特有的電磁瞬態現象，幅值高，波前時間短，嚴重威脅GIS內部絕緣安全。對其深入認知和有效防護成為保障特高壓GIS質量和電網安全亟待解決的難題。

中國電科院整合包括國內數所知名高校和制造廠商的優勢研究資源，并獲得國家973計劃項目及國家電網公司三期重點項目支持。經過歷時8年的持續攻關，中國電科院研究全面掌握了VFTO測量、特性、仿真、絕緣及防護方法，為VFTO防護提供了經濟有效手段。研究成果通過了中國電機工程學會的技術鑒定，中國工程院院士邱愛慈認為：“項目推動了我國特高壓GIS變電站VFTO防護技術的進步，成果總體達到國際領先水平”。目前，項目成果直接應用于7個1000千伏工程，全面提升了特高壓GIS變電站VFTO防護水平，為保障特高壓電網的運行安全發揮了巨大作用。

原標題:科技讓電網更安全