湖北建设首个10千伏配网全景模拟实验平台推动配电自动化发展-北极星输配电网

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5月8日晚，在湖北省电科院配电网本质安全技术研究及应用实验室试验大厅里，首台10千伏配网宽频带高精度全景模拟实验平台正平稳运行，设备的主要研发人杨帆博士和他的团队成员针对试验数据正开展热烈的讨论。

平台总计占地近350平方米的设备，宛如一条长龙横卧于地面。在一个月前的调试与研究性实验中，平台各项技术参数及功能圆满达到设计要求。见证了整个过程的中国石油大学和华北电力大学专家一致认为，平台在宽频范围内与实际运行线路具有相当精度的相幅频等效性，整体达到了国际先进水平。

聚焦重点明确研究方向

配电自动化系统是一种可以远方实时监视、协调和操作配电设备的自动化系统，通过快速隔离故障区域使健全区域恢复供电，对提高供电可靠性具有非常重要的意义。

切除故障就好比做手术，下刀过重则伤及健康部位，下刀过轻则疾病无法根治，尤其是近年来随着智能电网的迅速发展，配电自动化系统的覆盖范围与应用规模日益扩大，如何让配电自动化系统这个“医生”的医术更加高明就成了近年来配网专业研究的重点。

“分析配电网故障的关键就在于电压、电流等电气特征信息。”杨帆解释说，“搭建平台的目的就是要模拟一个真实的配电线路运行环境，故障态只是其中的一种工况，我们需要精确计量各类运行工况的影响因素，核心是暂稳态电气量的等效反演。”

国内已有相关研究机构开始了这方面的探索与实践，但现有的配电网真型模拟平台应用场景各有侧重，适用范围差异较大，但大多都无法从实质上与真实配电线路做到完全等效。

“我们最初的想法是把现场搬到实验室，那么现场就是标准答案。我们这个平台就好比一杆秤，这杆秤自己要经得起检验，给一个同样的激励，输出的响应不对，无论是做研究还是做测试，结论就经不起推敲。”湖北电科院设备状态评价中心副主任沈煜说。

根据存在的问题和平台的功能定位，杨帆从平台的整体设计着手，他跑遍全国，调研多个高校、科研院所与生产厂家，同时大量查阅国内外相关技术文献，从原理入手，大胆假设、小心求证、开展创新性尝试，先后论证了十多种技术路线。

“采用多个集中参数等效元件组分段级联的方式，可以提高适用频段范围。”杨帆顿时找到了突破口，“化繁为简，用序阻抗等效的方式去模拟导线之间、导线与大地之间以及地回路的电磁耦合作用，抓好了关键，接下来我们就该思考如何将这些创新思路付诸实践。”

自主创新获得三项专利

创新的道路是艰难的，全景模拟实验平台的设计与建设思路在国内外基本没有可供借鉴与参考的经验。为解决这一系列问题，依托湖北电科院配电网本质安全与应用技术实验室，杨帆组建了专项攻关团队，开始了长达一年半的研发之路。

“平台的整体思路没问题，但是有没有考虑可操作性，比如说，整体占地多少?”在平台研发的关键阶段，领导的质疑无疑给杨帆当头一棒，“要以发展的眼光看问题，你要了解到，实验室的可用空间有限，如果仅仅这一个平台就占用了实验室大部分的空间，以后其他实验平台如何建设?功能如何拓展?平台的推广意义与价值何在?”

提出思路、技术论证、结论推翻、再提出思路……杨帆及其团队攻克了一个个技术难点，开发出了具有自主知识产权的10千伏配网宽频带高精度全景模拟实验平台。

该平台全面考虑导线自身、导线之间、导线与大地以及地回路的影响等因素，实现了线路正序及零序参数的精确模拟，同时采用多个集中参数等效元件组分段级联的方式，以在宽频带范围内满足被等效线路幅频与相频响应精度为目标，幅频与相频响应特性在10千赫兹以下与理想分布式参数模型保持一致。此外，该平台整体占地面积较小，30米长度范围内成功实现了4.5千米架空线路，14千米电缆线路的等效模拟，为国内外相关研究机构在实验室空间环境有限的条件下，搭建高精度宽频带配网物理模拟试验平台提供了可供借鉴的典型经验，具有较好的示范效应。

凭借在解决平台设计、生产、施工等问题中提出的一系列创新思路和典型经验，杨帆和他的团队成功获得3项发明专利，授权3项实用新型专利。

首试成功发展前景良好

3月28日早8时。“启动”，随着杨帆一声令下，在中国石油大学(华东)、华北电力大学等高校相关技术领域专家、学者的见证下，平台首次试验正式开始。

4月1日晚8时，历时五天四晚，所有试验顺利完成，标志着该平台已基本实现预期目标，将成为助推配电专业发展，提升技术支撑与科研创新能力的重要利器。

目前，建立不同单相接地故障成因与暂稳态特征波形的关联特征库，是国内外相关学者竞相研究的热点课题，但受制于依托现场真实运行线路开展人工接地试验所涉及的供电可靠性、安全性及效率本身等因素的限制，加之不同成因故障本身的不可预知性，相关样本的采集难以有效实施，研究进展缓慢，大多停留于理论层面，与现场实际等效性较差。

全景模拟实验平台有效克服了上述问题，成功模拟了绝缘子闪络、避雷器内部击穿、树枝碰线、断线触地(沥青地、沙土地、池塘)、导线碰杆等多类成因的单相接地故障，获取了大量的暂稳态特征波形，与现场人工试验获取波形具有较好的一致性，试验效率大幅提升。

中国石油大学、华北电力大学专家说：“两天的时间，咱们获取的故障数据样本，如果放在现场，最少需要一个月，从平台模拟的效果看，基本与真实线路的试验等效，单从这一个功能来看，已经具备了相当的先进性，将为推动这一领域的技术发展起到难以估量的作用。”

“这只是我们配电网本质安全技术研究及应用实验室建设的第一步，”谈到专业发展的未来，湖北电科院相关负责人信心满满，“我们将进一步拓展平台规模，深化功能应用，聚焦智能化配电装备的性能检测与功能实证，扎实推进0.4千伏组态式配电网动态模拟系统与数模混合仿真平台建设，全面助推专业发展与人才队伍建设。”

原标题：模拟真实运行环境推动配电自动化发展——湖北电科院建设首个10千伏配网宽频带高精度全景模拟实验平台

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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