军民融合

精心打造电网“守护神”

Space Exploration - - 【卷首】| 太空探索 - 文/ 程献影

近日,2018年第11届“中国国际专利技术与产品交易会”(简称“专交会”)在辽宁省大连市召开,中国航天科工集团有限公司三院33所研制的全光纤电流互感器作为三院军民融合产品代表参展,受到了广泛好评。

这种被称之为电网“守护神”的产品,其核心技术来自33所光纤陀螺研究室。该研究室深谙光纤产品的特点与特性,并将这项军用自主导航传感技术成功应用到国家智能电网中,促进了国家经济发展,造福了一方人民。

“悬丝诊脉”进大山

全光纤电流互感器是用来保障电力系统正常稳定工作的关键监测设备,可安装于变压器的中性点和间隙保护点等检测部位。在数字化变电站应用现场,互感器肩负着电力测量和保护两个重要使命,它能够对电网运行状态进行监视、记录和电能计量,同时还能在电力系统非正常运行和故障状态下,将故障电流信息传递给断路器等装置来启动保护动作,实现故障监视和对电力设备的防护。

研制人员杨怿博士表示,有了这个产品就像是给智能电网戴上了一个“悬丝诊脉”的“手镯”。没有它,将无法对整个电网系统的运营状态进行判断,一旦出现线路异常,可能会造成无法估量的安全事故,给国家和人民经济财产造成重大损失。

如今,33所的光纤电流互感器已经先后在河北、贵州、浙江、辽宁等四个省市地区的20余座数字智能变电站完成了投运工作,这种由航天惯性传感器衍生而来的智能电网监测设备,正在国家电力资源生命线上发挥着重要作用。

2011 年,33所与国电南京自动化股份有限公司(简称:国电南自)合作,借鉴多年光纤陀螺技术优势,其研制的全光纤电流互感器在国家电网武汉高压研究院顺利通过型式试验,取得了进军电力行业的准入资格。同年,产品首次在河北省邯郸市贾河口村110KV 智能变电站挂网应用。同年年底,33所与国电南自合作,在贵州省毕节、六盘水、 凯里、遵义等多个城市的十几座智能变电站完成了70余套光纤电流互感器的生产与安装调试工作,并全部投入试运行。

33所产品技术人员向强介绍:与传统电网相比,智能电网进一步优化了各级电网控制,通过集中与分散相结合的模式,能够实现灵活变换网络结构、智能重组系统结构等功能,具备兼容好、经济性佳等特点,将有效优化电力系统效能配置、提升电网整体服务质量。而全光纤电流传感器凭借结构简单、动态范围宽、适用面广、绿色环保的特点,成为智能电网发展趋势之路上的“天选”之材。

2016 年 11 月,33 所的技术人员

来到贵州省遵义市官井区,完成了他们在贵州境内最后一个全光纤电流互感器的熔接和调试工作。

五年间,他们先后十余次走进贵州大山,将航天产品带到这里,为当地的数字智能变电站服务,造福当地人民。

数载磨砺结“电缘”

2015 年 7月,国家发改委、能源局联合发布关于促进智能电网建设的指导意见,提出到2020年,初步建成智能电网体系,全面支撑现代能源体系建设,带动战略性新兴产业发展,形成有国际竞争力的智能电网装备体系。

国家电网公司计划今年在国内建设“六交八直”14条特高压线路,并于 2020年以前在国内建成“五纵五横”共 27条特高压线路,数字化变电站的普及率要达到80%。每一个数字化变电站都需要近百只电流互感器作为各个支干路电流的检测和保护,全光纤电流互感器是当之无愧的首选。

面对国家能源体系建设的迫切需 求,33所积极响应中国航天科工集团公司“三服务”战略号召,持续依托自身多年来在光纤传感领域积累的技术优势,着力突破全数字闭环信号处理、环圈和光路的温度敏感性、长期稳定性等多项关键技术,产品顺利通过了武汉高压研究院 220KV交流光纤电流互感器研制和型式鉴定试验。

2018年年初,在武汉高压研究院组织的长期带电考核试验过程中,33所两台样机测试结果均非常稳定,精度优于国标要求一倍以上,在所有参试产品中表现突出,航天军用传感技术在国家能源系统建设领域有了用武之地。

永不止步攀“高峰”

目前,我国已进入特高压电大规模建设时期。据统计,从目前到“十三五”末,特高压建设线路长度将达到8.9 万公里,变电(换流)容量分别达到7.8亿千伏安(千瓦)。高强度、大规模的智能电网建设将贯穿整个“十三五”。

33所将持续坚持军民融合产业发 展,并密切服务国家战略、服务国计民生的基本宗旨,围绕国家在交流智能变电站、特高压直流输电网线和柔性直流输电网线等方面的应用需求,持续开展关键技术攻关、制造工艺优化和安装调试能力提升。

面向“点对点”输电的特高压直流电网,33所研制开发了针对直流换流站的1A小电流光纤互感器试验样机,精度达到 0.2级。其间,为满足第二代传感环圈的制造需求,技术人员完成了互感器用平绕绕环机研制。同时,还完成了光口调试装置研制,大大缩短了调试时间,为产品批量化工程应用做好技术攻关和储备。

随着特高压交直流电网快速发展和清洁能源大规模开发,电网运行特性的深刻改变呼唤更加安全、可控的柔性能源网络检测与控制系统,而33 所多型全光纤电流互感器在此领域有着广阔的应用空间,将踏着军民融合产业发展的大潮,更加有效地推动国家能源系统智能化升级和安全保护进程。★

▲贵州大山里的变电站

▲变电站近景

▲在屏蔽室做电磁兼容试验

▲光纤电流互感器户外长期测试平台

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