国家电网首席科学家郑玉平：40年守护电网“第一道防线”

——记国家电网(guójiādiànwǎng)有限公司首席科学家郑玉平

“当时(dāngshí)我国电力系统保护领域的高端设备几乎完全依赖于国外市场的进口。在我国发生的电网稳定性破坏事故中，由继电保护(jìdiànbǎohù)设备缺陷导致的事故占到一半以上。”国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团有限公司）电网运行风险防御技术与(yǔ)装备全国重点实验室主任(zhǔrèn)，国家电网有限公司首席科学家郑玉平回忆(huíyì)说。

继电保护是电力系统安全(ānquán)运行的“第一道(dìyīdào)防线”，是防范大停电的核心。20世纪70年代到90年代，我国电力系统网架十分薄弱。1983年，刚从大学毕业年仅18岁的郑玉平义无反顾地选择了难度最大(zuìdà)、要求最高、责任(zérèn)最重的电力系统保护和安全稳定(wěndìng)控制作为自己的主要研究方向。

守护电网“第一道防线(fángxiàn)”

不积跬步，无以至千里。参加工作不久，郑玉(zhèngyù)平先从保护的试验装置做起，在毫无资料借鉴的情况下，他从零摸索，研发成功(chénggōng)RT-1型继电保护试验装置、Help-90自动调试(tiáoshì)仪，为(wèi)后续微机保护的研发和产业化(chǎnyèhuà)起到了强大的推动作用。紧接着，郑玉平和团队成员攻坚克难，他们成功研发ISA-1型中低压变电站成套微机保护，通过国家相关部委鉴定，主要(zhǔyào)技术性能达到国际水平，并(bìng)很快投入批量应用。

前期的积累，让他更加有信心地投入到超高压保护技术的开发中。“在沈国荣院士的带领下，我们(wǒmen)团队从算法研究、判据(pànjù)设计到装置的软硬件(ruǎnyìngjiàn)实现，技术上一点一点地抠，不断地尝试，反复(fǎnfù)地试验，硬是把微机型超高压线路保护研发出来了，快速性、灵敏性(língmǐnxìng)等指标比国外还好。”郑玉平回忆。

在解决了线路保护的(de)(de)国产化后(hòu)，郑玉平牵头开始了另一大类变压器、发电机等主设备继电保护的自主(zìzhǔ)研发工作，不久研发的发电机、变压器保护设备得到大规模的推广应用，带动了我国发电机、变压器主设备保护正确动作率大幅提高。

进入21世纪，研发(yánfā)1000千伏特高压输电技术(jìshù)被列入了国家发展战略，特高压时代开启新挑战。技术进入了无人区，国际上没有可借鉴(jièjiàn)的经验，郑玉平带领团队攻坚克难，研制了全系列的差动保护设备，应用(yìngyòng)于我国所有的特高压输电工程并反哺超高压(chāogāoyā)保护装置的技术升级，系列超高压保护设备还出口到数十个国家和地区。我国的继电保护实现(shíxiàn)了从跟跑并跑到领先的技术跨越。

近几年，面对核心芯片“卡脖子”，郑玉平又带领团队攻坚克难(gōngjiānkènán)，实现了继电保护设备从原理、技术到元器件的(de)完全自主可控(kěkòng)，为保障供应链的安全作出了重要贡献。

开展新型电力系统前沿(qiányán)布局

面对新能源占比激增带来的技术(jìshù)革命，郑玉平正在开展前沿布局。

一方面是新型电力系统的继电保护技术。随着新能源大规模开发，未来会替代同步发电机成为电力系统电源的主导(zhǔdǎo)。故障(gùzhàng)电压、电流由变流器控制策略决定(juédìng)，呈现出复杂(fùzá)的非线性特征，威胁电力系统的安全运行。

团队未雨绸缪，提前布局，开展新型电力系统继电保护的(de)(de)技术攻关，突破传统工频相量技术路线，抓住故障的本质是被保护对象的模型或参数发生了(le)变化，利用时域信息进行判别，提出了时域等效模型法的保护新原理，初步(chūbù)构建了不(bù)依赖(yīlài)电源特性的继电保护新技术体系。目前研制的装置已在海上风电送出、低频输电、大型新能源基地等场景应用。

另一方面，大型变压器(biànyāqì)的防爆燃保护技术也是团队正在攻关(gōngguān)的关键技术。目前，防止变压器故障(gùzhàng)引发爆裂起火(qǐhuǒ)是个世界性的难题。从故障后传统保护的角度(jiǎodù)，团队已经做到了(le)极致，可以5毫秒超快速动作，但仍难以避免爆燃事故发生。为此(wèicǐ)，团队另辟蹊径，从多学科融合的角度出发，提出了主动式的保护方案。如在故障击穿前100毫秒实现保护动作，就可以避免变压器的爆燃。这条技术路线实现难度极大。

经过(jīngguò)8年(nián)的努力(nǔlì)，郑玉平带领团队已经掌握了故障击穿前的声、光、电、磁等多物理量的演变规律，设计了模拟试验变压器，开展了反复的试验，提出了综合超声、特高频、高频脉冲电流信息(xìnxī)的主动保护方案，完成了系统和装备的研发，目前正在特高压换流变(liúbiàn)进行安装调试。

推动科技创新和(hé)产业创新深度融合是支撑保障电网安全的迫切需求。郑玉平认为，研发(yánfā)需要直接面向(miànxiàng)电力工程实际需求，还要超前(chāoqián)考虑未来发展需求，提出的原理和方法要经得起理论推敲和实验验证，同时要在技术上可实现，经济上可行。

他解释说，对于继电保护来说(láishuō)，不能只考虑原理、算法的先进性。要想把(bǎ)研究成果转化为一个成功的产品，就需要考虑产品构成的全环节(huánjié)。例如生产(shēngchǎn)、制造、工程应用(yìngyòng)环节，要同步研发生产专用工具，自动测试工具，要考虑用户使用的便利性，尽可能消除人为犯错误的风险。

这么多年来，郑玉平带领团队研发了四代上百类继电保护设备，都(dōu)能够很快推向市场，而且(érqiě)应用的效果都很好。