是什么在保障電網(wǎng)的運(yùn)行安全？

“南方電網(wǎng)為什么可以在珠三角落點(diǎn)這么多回直流系統(tǒng)，還能保證電網(wǎng)運(yùn)行安全？仿真實(shí)驗(yàn)室及其團(tuán)隊(duì)是‘制勝砝碼’。”我國電力系統(tǒng)及其自動化專家、中國工程院院士韓英鐸多次這樣稱贊。

南方電網(wǎng)仿真重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自2004年成立以來，從只能仿真一回直流輸電系統(tǒng)到覆蓋全網(wǎng)的世界最大規(guī)模實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，從基礎(chǔ)理論研究到研發(fā)世界最復(fù)雜的交直流電網(wǎng)電磁機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真平臺SMRT，從只能開展直流功能性能試驗(yàn)到全面預(yù)測電網(wǎng)運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)已發(fā)展成為國際先進(jìn)、技術(shù)水準(zhǔn)一流的大電網(wǎng)研究中心。

走進(jìn)被稱為“鎮(zhèn)家之寶”的南方電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)室大廳，一排排直流輸電控制保護(hù)設(shè)備和RTDS（實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器）運(yùn)行指示LED燈閃爍著，數(shù)十臺高性能工作站正在顯示仿真運(yùn)算的結(jié)果。

南方電網(wǎng)科研院電網(wǎng)仿真與控制技術(shù)研究所副所長郭琦介紹，電網(wǎng)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)就是構(gòu)建一個(gè)數(shù)字化的虛擬電網(wǎng)，在這個(gè)看不見、摸不著、只存在于處理器的虛擬電網(wǎng)上，進(jìn)行調(diào)控指令的試驗(yàn)，“捕捉”電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

2004年仿真實(shí)驗(yàn)室剛成立時(shí)，只能仿真一回直流輸電系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)也只有3人。“西電東送快速發(fā)展，電網(wǎng)越來越復(fù)雜，我們迫切需要一個(gè)更先進(jìn)的大電網(wǎng)仿真平臺。”原仿真實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人、現(xiàn)南網(wǎng)科研院副總工程師韓偉強(qiáng)說。

2010年，春節(jié)后的第一天，仿真所技術(shù)專家黃立濱與張建設(shè)開始了世界上最大規(guī)模實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的調(diào)試。占地600余平方米，連世界實(shí)時(shí)仿真器“鼻祖”——加拿大RTDS公司也沒有如此大規(guī)模系統(tǒng)的調(diào)試環(huán)境。持續(xù)十天的鏖戰(zhàn)，一輪輪晨曦變成了星空，一次次喧囂變成了寂靜，由26個(gè)仿真器組成的仿真系統(tǒng)第一次平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)起來了。

為了突破交直流電網(wǎng)混合實(shí)時(shí)仿真（簡稱SMRT）實(shí)用化的難題，郭琦帶領(lǐng)青年工程師李偉、胡云連續(xù)3天蹲守實(shí)驗(yàn)室，對平臺出現(xiàn)的功率振蕩問題進(jìn)行攻關(guān)。幾經(jīng)奮戰(zhàn)，終于建成世界上技術(shù)最先進(jìn)、規(guī)模最大的仿真平臺SMRT，解決了以前我國電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行、系統(tǒng)分析想做而不能做的事情。2014年底，韓籍仿真專家InKwon Park博士到實(shí)驗(yàn)室，連聲感慨：“這是我第一次看到34個(gè)仿真機(jī)柜同時(shí)在一個(gè)模型運(yùn)行，實(shí)在太不可思議了！請幫我拍張照片留念。”

據(jù)介紹，仿真技術(shù)有一半難度集中在模型的建立上，最具有核心競爭力的就是科研人員對數(shù)字電網(wǎng)模型的構(gòu)建方法。這是一筆無形資產(chǎn)，十年間無數(shù)個(gè)“世界第一”在此誕生：世界上第一次接入實(shí)際發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)速器裝置進(jìn)行特高壓直流孤島運(yùn)行試驗(yàn);世界上第一次通過高速接口實(shí)現(xiàn)跨平臺電磁機(jī)電混合實(shí)時(shí)仿真;世界上第一次建立交直流大電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制仿真試驗(yàn)平臺并投入工程應(yīng)用……

虛擬電網(wǎng)正化身為南方電網(wǎng)安全生產(chǎn)運(yùn)行的“保護(hù)神”。2012年的一天，仿真所接到南網(wǎng)總調(diào)的緊急電話：“剛才楚穗直流發(fā)生單極閉鎖，請你們抓緊仿真故障，提出解決措施。”不到十分鐘，骨干們紛紛回到實(shí)驗(yàn)室，他們是毫不遜色的快速反應(yīng)“部隊(duì)”。

“直流現(xiàn)場運(yùn)行人員認(rèn)為，直流主保護(hù)動作肯定是由于直流故障引起，從電氣量特征來看，這個(gè)結(jié)論值得懷疑。”賈旭東博士邊翻現(xiàn)場錄波圖邊說。

時(shí)間一分一秒過去，試驗(yàn)小組還在反復(fù)模擬故障，每次仿真結(jié)果都與現(xiàn)場錄波相差甚遠(yuǎn)。正當(dāng)大家一籌莫展時(shí)，一直在觀察圖形的郭琦一拍腦門：“或許，我們可以換個(gè)思路，從測量環(huán)節(jié)入手分析這個(gè)問題。”試驗(yàn)組成員連夜奮戰(zhàn)，通宵達(dá)旦，130次試驗(yàn)后，他們鄭重寫下基本結(jié)論。次日早上，南方電網(wǎng)總調(diào)度收到故障分析報(bào)告。后來的現(xiàn)場故障處理證實(shí)試驗(yàn)小組給出的結(jié)論完全正確。那次事故距今已兩年多了，類似問題再未發(fā)生過。現(xiàn)在，仿真團(tuán)隊(duì)每年都要為10多次直流現(xiàn)場故障進(jìn)行原因分析與反事故措施研究。

據(jù)介紹，大電網(wǎng)仿真技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)目前已發(fā)展到23人，全部是博士、碩士，研究范圍涵蓋電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真技術(shù)、特高壓直流輸電技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。累計(jì)榮獲科技成果獎(jiǎng)勵(lì)72項(xiàng)，獲得專利授權(quán)101項(xiàng)，整體科技研發(fā)居世界領(lǐng)先水平。實(shí)驗(yàn)室已成為公司科技創(chuàng)新的對外“窗口”，先后接待了近萬人次國內(nèi)外同行、專家學(xué)者訪問參觀。也正是這支團(tuán)隊(duì)對推動實(shí)時(shí)仿真技術(shù)創(chuàng)新的突出貢獻(xiàn)，加拿大RTDS公司授予他們唯一的“全球榮譽(yù)貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”。