積極培育新質生產力助力電網高質量發展

劉光偉 楊偉新

作為國網冀北電力有限公司科技創新的主力軍和排頭兵，國網冀北電科院心懷科教興國強國抱負，錨定爭創“兩個標桿”總抓手，擔當起科技創新的重任，加強基礎研究和應用基礎研究，圍繞生產科研實際問題，積極培育發展新質生產力，為打造新時期“四個一流”電科院賦能賦效，堅決打好關鍵核心技術攻堅戰。

以創新解決生產實際問題

變壓器是電網的核心設備，其安全穩定運行是保障電力可靠供應和能源安全的關鍵環節。然而，近年來發生多起因變壓器內部絕緣故障引發的爆炸燃燒事故，嚴重會影響電網安全穩定。

“現有變壓器主保護，無論是差動保護，還是瓦斯保護，都是在變壓器發生絕緣擊穿后才會觸發保護動作，存在一定滯后性，難以徹底防范變壓器爆炸燃燒。”電科院高壓所郝震介紹說。

能夠在變壓器主絕緣擊穿前及時發現故障，并迅速動作隔離故障設備，避免引起可能導致的爆炸燃燒事故，是擺在郝震創新團隊面前的一道難題。

“主絕緣擊穿前往往伴隨著異常局放信號，我們可以監測放電過程中的特征量，這樣就能在絕緣擊穿之前實現保護跳閘，有效保護大型充油設備安全。”結合數十年設備運維管理與現場試驗經驗，團隊創新提出了大型充油設備主動防御關鍵技術方案。

為了細化相關技術指標，電科院又聯合國網華北分部等多家單位組成攻關團隊，構建了變壓器“仿真計算—模型實驗—真型實驗”放電發展規律系列研究體系，在北京、蘇州等地連續開展了多臺500千伏真型變壓器現場試驗，采集了真型變壓器放電故障從開始發展到最終擊穿的電、磁、聲數據。

“通過真型試驗獲得的第一手數據，能夠真實再現變壓器放電的發展規律，對主動防御裝置保護策略制定、閾值選取都具有重要意義。”團隊骨干穆卡介紹說。

依托現場實際需求，充分發揮新質生產力在技術革新方面的引領作用，攻關團隊創新提出了基于套管CT的放電信號檢測方案，并輾轉多地對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進行了測試，驗證了無論是在模擬實驗還是在真實放電中，套管CT都能有效捕捉變壓器內部放電信號。這一重大發現為主動防御技術帶來了關鍵性升級，推動了主動防御技術更新迭代。

后續，項目團隊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，提升主動防御策略準確性與可靠性，持續推動第二代主動防御裝置在現場的試運行工作。

以創新保障新型電力系統安全穩定

科技創新能夠催生新產業、新模式、新動能，是發展新質生產力的核心要素。電科院新能源專業圍繞儲能系統的阻抗特性分析等方面開展關鍵核心技術攻關，重點從源頭和底層解決問題，搶占能源電力科技制高點。

“華能北方上都30萬千瓦儲能電站項目是全國首個‘風火儲沙戈荒新能源基地項目，儲能系統的接入將對系統穩定性產生較大影響，必須準確評估其阻抗特性，消除寬頻振蕩風險，保障風電基地安全穩定運行”。電科院新能源所副所長張揚帆介紹說。

3月26日，電科院完成華能北方上都儲能電站3種型號儲能系統的寬頻阻抗現場實測，這是項目攻關團隊四個月以來夜以繼日創新攻關的成果。回憶起2023年12月首次開展儲能系統全工況掃頻實測的場景，現場負責人王耀函歷歷在目。

“儲能系統寬頻阻抗現場測試在國內尚屬首次，測試方法無標準可依，測試操作無經驗可循，而且相比新能源發電機組，儲能系統可四象限運行，工況更加復雜，對開展現場測試提出了更大挑戰，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了多名專業骨干組建攻關小組，總結前期開展的儲能系統實驗室寬頻阻抗半實物測試經驗，結合現場測試的特點，兼顧設備能力、試驗效率和試驗效果等多方面因素，創新制定了詳細的現場測試方案。

“通過充分的調研和研究，我們最終確定了涵蓋1-1250Hz頻率區間、包含小功率、中功率、大功率充放電等不同工況的詳細測試方案，測試工況達5000余種，并對測試工況和重要指標進行表格化設置，對操作的每一個步驟進行了梳理，在確保安全的前提下將操作流程標準化，確保測試能夠順利完成。”現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阻抗特性現場測試關鍵技術，大幅提升了電力電子裝置寬頻動態特性評估能力，為研究風光儲集群振蕩穩定性奠定了基礎，有效助力新型電力系統的安全穩定運行。

這次儲能系統阻抗特性現場測試工作，只是電科院新能源專業持續創新攻關的一個縮影。經過多年的技術創新，電科院在構網型新能源、大電網全電磁暫態仿真、新能源和儲能實驗室建模及現場測試、新能源數字賦能等方面取得了一系列創新突破，并在后續將接續攻關新能源并網核心技術，爭當電網安全運行的“護航者”。