改革开放40年回顾｜南瑞集团全面支撑特高压和智能电网建设 攻克多项世界性难题

改革开放40年，中国电力行业蓬勃发展，电力技术水平迈上新台阶，电网规模持续扩大，电压等级不断升级，人民生产生活用电更加方便、安全、清洁环保。

南瑞集团有限公司作为国内电气行业的龙头企业，作为我国首批科研院所转制的成功典范，坚持科研产业良性互动、协调发展，走出了一条具有自身特色的自主创新之路。经过多年的自主创新，南瑞集团在大电网安全稳定控制、继电保护、电网调度、新能源接入等领域成为引领者，全面支撑特高压和智能电网建设，攻克多项世界性难题。

40年来，南瑞集团在风雨征程中持续创新，砥砺前行，收获累累硕果。

抢占大电网安全稳定

控制技术制高点

8月下旬，南瑞集团成功举办第三届“紫金论电”国际学术研讨会，多国业界顶尖专家共话智能电网保护和运行控制领域最新研究成果，全方位推动国际学术交流。这项国际学术活动由中国工程院院士、国网电科院名誉院长薛禹胜提议发起和命名。薛禹胜是稳定性理论及电力系统自动化专家，也是南瑞集团稳定技术的“掌门人”。

追溯到上世纪80年代，薛禹胜创造性地提出电力系统暂态稳定分析全新计算方法EEAC，开创了时变非线性系统运动稳定性的量化研究。EEAC是目前唯一得到严格证明的定量分析方法，解决了电力系统暂态稳定性定量分析世界难题。这项技术获国家科技进步奖一等奖，商品软件在国内外广泛实现工程应用，获中国专利优秀奖。之后，薛禹胜提出广域监测分析保护控制系统（WARMAP），目前系统已在我国三分之二的省级电网控制中心推广应用，总体水平和工程应用处于国际领先地位，推动了电网安全稳定实时预警和协调防御系统的建设，保障了大电网安全稳定运行。

基于此项理论基础，面向新一代电力系统建设实际需要，南瑞集团电网安全稳定控制技术团队不断创新。在他们提交的成绩单中，一批批有影响力的研究成果脱颖而出：2011年全国首套“大型集群风电有功智能控制系统”在甘肃电网投运，多项成果填补国内空白，成为大容量新能源发电并网控制技术发展的里程碑。2015年国家863项目“甘肃风光集群控制系统”示范工程研发成功，实现了我国规模化风光电集群控制领域从“技术跟随”到“技术引领”的重要转变。2017年世界首次特高压直流闭锁冲击试验成功，全面验证了世界首个大电网频率紧急协调控制系统的可靠性和措施的有效性。总投资2.8亿元的国家电网公司系统保护实验室于2018年投入运行，构建了全球最大规模系统实时仿真平台。此前，国内外尚无建设实例。

成果并不限于此。在国家电网有限公司主导建设大规模源网荷友好互动系统之时，南瑞集团电网稳定技术团队担当重任，开展大规模源网荷负荷精准控制理论、互动机制研究，历时两年多，攻克多项关键技术，研制成套装备，在江苏大规模源网荷友好互动系统示范工程实现应用。一期、二期工程实现完美“收官”，前不久刚刚投入试运行的三期工程为今年江苏电网迎峰度夏工作带来巨大帮助，提升特高压直流送电能力154万千瓦，年增利润约8400万元。

“系统解决电网电力供需瞬时平衡问题，防止连锁故障和电网失稳风险，实现了快速负荷调控方式的改变。紧急事故发生时不需要‘一刀切拉电’，同时也能将事故应急处理时间从分钟级提升至毫秒级。”现场技术人员说。

大规模源网荷友好互动系统的建成标志着我国首次实现大规模、多层级、多类型、多时间尺度可中断负荷协同控制的工程应用，为能源更大范围优化配置提供了坚强保障。该系统还将在山东、河南、上海、浙江、安徽、湖南6个省级电网推广应用，进一步展现威力。

实现继电保护技术

世界领先

继电保护系统是保证电力系统安全运行的基础，可有效提高电力系统的运行效率，预防电力系统故障带来的损失。

南瑞集团被称为国内高压电网继电保护技术的开创者，技术团队由中国工程院院士沈国荣领衔。上世纪80年代初，沈国荣发表了《工频变化量方向继电器保护原理的研究》论文，在学术界首次提出了工频变化量保护原理。此后，技术团队先后成功研制LFP、RCS和PCS三大系列电力系统继电保护控制产品，产品性能比肩甚至超过ABB、西门子等企业的同类产品，确立了我国继电保护技术的世界领先地位。

创新的脚步从未停止。南瑞集团在继电保护领域不断开拓，从线路保护到主设备保护，从中低压到特高压，形成了全系列继电保护产品。超高压继电保护产品国内市场占有率超过40%，广泛应用于三峡输变电、“西电东送”、北京奥运会、上海世博会和大型火电、水电、核电等国家重点工程中，创造了多项世界领先的新技术，频频打破国外垄断。

2017年，“保护就地化”被确定为继电保护四大技术发展特征之一。就地化保护以就地化、小型化、即插即用为主要特征，把保护装置重新安装到一次设备现场，简化网络通信，采用直采直跳方式，降低动作时间，全力保障智能电网安全稳定运行。2018年4月，好消息传来，南瑞集团提供整体解决方案的世界首座加装全类型就地化保护装置500千伏变电站投运，这是全球电压等级最高的就地化保护装置，成功实现了就地化保护全系列化、高电压等级的重大突破。“这是厚积薄发取得的成果之一。”项目负责人感慨地说。

引领电力调度自动化

技术发展

翻开南瑞集团档案馆的老照片，SD-176计算机及其配套设备、获奖证书的照片格外珍贵。上世纪80年代前，SD-176计算机在京津唐电网首次开展电网的计算机调度，可称为传统意义的第一套国产调度自动化系统。

电力调度自动化是南瑞集团起步最早的专业，也是目前的核心产业之一。在这个领域，南瑞创造了多项第一，第一套国产分布式UNIX调度自动化系统RD-800,第一个地调SCADA系统通过实用化验收，第一个国产省调应用软件实用验收，第一套国产配网自动化主站系统……成功开发了OPEN-2000、CC-2000、OPEN-3000等系列产品。2008年起，作为主要承担单位，南瑞集团研发特大电网一体化调控系统D5000。

D5000系统研发了适应大电网调度控制业务“横向集成、纵向贯通”的一体化支撑平台，攻克了多级调度协同的大电网智能告警和协调控制、全网联合在线安全稳定分析、安全约束机组组合等重大技术难题，实现了特大电网多级调度控制业务的一体化协同运作，促进了可再生能源有效消纳。其中的核心技术成果部分达到国际领先水平，先后获国家科技进步奖二等奖及多项省部级以上科技奖励。

形象地说，D5000系统好比“眼观六路、耳听八方”，当电网正常运行时，调度人员可以通过实时监控电网细微变化；当电网出现异常情况时，系统可自动定位故障设备发出告警信息，给出辅助策略，并向各个厂站下发控制命令，实现对电网的运行控制。

目前，以D5000为代表的调度自动化系统产品在国家电网、南方电网的各级电网调控中心广泛应用。截至2017年年底，南瑞集团拥有全国全部43个省级及以上高端系统，高端市场占有率达100%，拥有全国386个地级调度系统中的296个，占比达76%。南瑞集团还实施了巴西CCMC集控、菲律宾国调和地调、老挝国调等国际项目。

2016年，电力调度自动化技术又结硕果。在国调中心组织下，南瑞集团牵头的IEC61970-555（CIM/E）、IEC61970-556（CIM/G）两项调度技术国际标准正式发布，彰显我国在电力调度自动化领域的技术发展水平和国际话语权，推进我国智能电网标准国际化进程。

会当临绝顶，方能一览众山小。

依托电力调度自动化技术40多年的积累，南瑞集团调度自动化发展又开启了新的篇章。为助力新一轮电力市场改革，南瑞集团自主研发了电力现货市场技术支持系统，结合云计算、大数据等IT技术构建了面向电网调度业务的调度云平台，为电网调控业务提供智能化分析决策支撑。基于D5000面向服务的体系架构同源技术创新，南瑞集团开展了国产油气管道SCADA系统软件研发攻关，成功为油气管道装上“千里眼”，推动我国逐步实现管道自动控制系统的自主可控。

全力支撑

特高压工程建设

特高压输电以其输送容量大、损耗低的特点成为远距离、大规模输送清洁电能的首选解决方案，是能源互联网建设的重要支撑。

南瑞集团全面参与特高压建设，在立足创新的基础上，将引进技术再创新作为自身发展的一项法宝。

从2001年承担直流输电控制保护系统技术的引进及国产化任务，到2003年开发具有自主知识产权的直流控制保护系统，两年之间，700多个日夜，南瑞集团技术团队十分明白：所有苦干、实干都是为了掌握核心技术，不掌握核心技术，发展终将陷入恶性循环。2005年，直流控制保护系统成功应用于±500千伏葛洲坝—南桥和±500千伏三峡—上海两个直流输电控制保护系统。

十年岁月，十年积淀。2014年年初，南瑞集团直流控制保护设备在世界上电压等级最高、输送容量最大、输电距离最远的直流工程——±800千伏哈密南—郑州特高压直流输电工程投入使用，首次实现直流控制保护设备全部国产化，标志着直流输电控制保护技术跨入世界先进行列。同时，直流输电控制保护技术的国际化之路蓬勃发展，其相关技术漂洋过海，远销韩国、菲律宾、巴西等国，打破该领域国外产品长期垄断的格局。

在特高压直流输电技术中，南瑞集团除了掌握控制保护技术，对换流阀的研究依旧执着。在“吃得了苦，受得了累，忍得住寂寞，顶得住压力”的坚持下，南瑞集团成功研制具有自主知识产权的±800千伏换流阀等产品，同时具备特高压直流换流阀研制、生产、试验验证和工程整体实施能力，在锦屏—苏南、溪洛渡—浙江、上海庙—山东等工程中都释放出自主创新的勃勃生命力。2016年，南瑞集团优化±1100千伏换流阀样机并完成研发试验。2018年，±1100千伏换流阀全力支撑目前世界上电压等级最高、输送容量最大、送电距离最远的昌吉—古泉特高压直流输电工程顺利投运。远在海外，携带“中国基因”、有着南瑞集团标识的换流阀、直流控制保护系统、直流测量等特高压核心高端设备运用在巴西±800千伏美丽山水电站输电工程中，又一次书写“中国制造”的新篇章。

创新的脚步不断密集，特高压直流工程的另一关键设备调相机的研制工作也在有序开展。南瑞集团成立了调相机项目研究团队，致力于调相机二次控制保护设备的研发、设计、生产等工作。“无论是项目管控、系统设计，还是性能控制、质量控制，都力求做到最好。”现场项目团队负责人袁亚洲是这样要求每一位团队成员的。正因为此，2017年12月，南瑞集团自主研制的世界首台300兆乏调相机在±800千伏扎鲁特换流站一次并网成功并投运。

探索电力系统

雷电主动防御新技术

2017年12月13日，第十九届中国专利奖颁奖大会举行，发明专利《一种架空输电线路雷击闪络的预警方法》荣获第十九届中国专利奖金奖。南瑞集团下属武汉南瑞科技攻关团队是这项技术的发明人。“专利已在全国27个省份特高压线路及油田、煤矿等业务领域中广泛应用，直接经济效益6亿多元，间接经济效益超过100亿元。”该团队领军人谷山强说，“专利的发明绝非偶然，是一个长期积累、持续传承、不断突破的过程。”

简单的一句话，背后蕴藏的是南瑞集团雷电监测和预警技术发展的“万卷书”。

雷电灾害是电力系统安全稳定运行的威胁之一。从上世纪80年代开始，武汉南瑞持续开展电网雷电监测技术及相关产品的研发，历经三代监测技术发展，目前已形成包括近1000个雷电探测站、37省级中心站组成的广域雷电监测网，探测范围基本上覆盖我国所有行政区域。系统探测效率达90%，定位精度优于500米，技术水平和系统规模处于国际最领先地位。

然而，雷电监测总是发生在雷击以后，如果能做未卜先知的智者，在雷击发生之前预警，将更有效地保障电网安全稳定运行。

难点在哪里，目标就在哪里。

2009年起，武汉南瑞开始电网雷击风险预警系统研究，经历7年，于2016年完成雷击风险预警系统研究。目前这套系统在三大直流沿线推广应用，已建设完成近100个雷电预警传感站和6个雷达站，实现了提前1小时针对重要输电通道的精细化的杆塔区段雷电风险预警，并以多种方式主动推送雷电风险预警信息。

“这套装置填补了国内外电网雷电风险预警应用空白，除了在电网领域发挥作用，在高铁、民航等领域也很适用。”谷山强说。

改革风正劲，扬帆正当时。回眸南瑞集团40年的创新发展之路，每一步都铿锵有力，每一步都掷地有声。如今，立足新起点，面向能源变革新形势，南瑞集团必将大胆探索，勇于开拓，蹄疾步稳，勇毅笃行，助力中国电力事业走向新的辉煌。（丁圆圆 马晓彦 张露心）