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田杰博士与电力电子“触电”二十年

电力电子网2018-11-08 06:44:51


  田杰,47岁,博士,南京南瑞继保电气有限公司研究中心副总工程师。他长期从事超高压直流输电控制和保护、电力电子技术在电力系统应用领域的研究开发。带领研发团队主持完成多项国家、省部级重大科研和工程项目,是我国直流输电控制保护领域的学术带头人。2013年10月入选国家百千万人才工程,被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号。2016年,入选国家“万人计划”领军人才。

  

  本期人物:田杰

  “二十年前还在浙大读博士的时候,电力电子应用研究在国外搞得如火如荼。看到这种技术可以如此灵活地控制电力传输,让我有种触电的感觉,它太吸引人了,当时我就一门心思地想:要是能把这样好的技术用在中国的电网就好了。”当田杰回忆起初次接触电力电子技术时,仍难掩激动。只是当时的他也许没想到这电一“触”就是二十年,从怀揣梦想的青年学子到自主创新的行业专家,他不仅圆了自己的技术梦想,还一步一个脚印地带领团队从追随者走到了引领者的位置。

  

  田杰(右二)与项目组成员讨论UPFC系统保护方案

  一边啃资料 一边抠原理

  “进入南瑞继保不久,国家做出引进直流输电技术的决定,我就一头扎进去了。”田杰说。在西电东送的大背景下,利用直流来实现远距离大容量电力传输成了当时最急迫的需求,南瑞继保攻关团队承担了直流输电控制保护技术国产化的重任。作为当时的团队骨干之一,田杰将全部精力都投入到了工作中,他一边整册整册地啃资料,一边逐点逐点地抠原理,直到整个直流输电控制保护的技术框架在脑海里不断清晰、融会贯通。

  “说来也挺神奇,那段时间每天都会忙到深更半夜,但一点不觉得累,就想不停地设计、编程、实现、试验、改进这么一路走下去,不满足于国产化,而是想更深层次地了解直流输电控制保护技术的本质。”田杰在回忆技术引进的过程时,印象最深的还是对技术的渴望。项目组仅仅用了两年半的时间,就完成了全套国产化直流控制保护系统的硬件设计和软件开发工作,并在2005年顺利完成了我国首个国产化依托项目——灵宝背靠背直流输电工程。

  2007年,南瑞继保着手开发具有自主知识产权的PCS-9550直流输电控制保护系统。一贯脾气温和的田杰居然发了一次火。起因是项目组讨论使用什么硬件构架来实现这样一个庞大的复杂系统,有人提出“现有的嵌入式系统根本不能组成一个如此复杂的大系统来完成直流控制保护功能,延用工控机构架最节省开发时间和成本,它的不稳定问题可以慢慢想办法解决”。田杰一听就火了:“什么叫慢慢想办法解决?”田杰的声音明显比平时大了几分,“我们的产品又不是一锤子买卖,卖一个算一个。我们不仅要对业主负责,还要对国家的电力安全负责。系统不稳定导致直流闭锁,负荷端甩负荷的损失怎么办?万一电网意外解列又怎么办?”田杰用一连串的强烈反问表达对这种技术态度的不满,“有缺陷的方案靠打补丁是打不好的,如果不能从根本上解决问题,代价再大也必须放弃。”田杰在反复评估工控机方案后坚定地说。在他的中肯建议下,南瑞继保决定投资研发一个面向未来数字化、网络化需求的高性能通用嵌入式硬件平台。田杰用自己的技术坚持换来了直流控制保护技术的一个重大进步,彻底消除了系统不稳定隐患。

  

  田杰观察试验结果

  从零开始 打造柔直工程

  “常规直流输电在某些应用领域存在短板,柔性直流输电正好能弥补这些短板。再看看电网的新需求,正好和柔直的强项吻合,柔性直流输电将会是技术发展的新趋势。”田杰说。方向是明确的,然而摆在项目团队面前的事实是:柔性直流输电由于采用了完全不同的电力电子器件,基本已经无法从常规直流中借鉴任何技术了,要做柔直,得从零开始。作为团队技术负责人,田杰没有退缩,带领团队再次投入了一场艰苦的技术攻关中。他们从文献入手,对每一个细节进行反复的论证、推导、建模、计算、验证,研究工作进入关键时期,田杰甚至直接住到了单位宿舍,每天干到凌晨两三点。困难接踵而至,项目组在田杰的带领下一关一关地闯了过去。

  2009年10月第一次样机试验时,本已平稳充电的系统,在解锁时意外跳闸,多次尝试均是如此,与之前反复的理论分析出入很大。发现问题后,田杰一夜未眠,坐到电脑前,一个记录一个记录地翻看试验过程和波形,思考问题的关键。第二天一早,田杰兴奋地告诉项目组成员:“我发现解锁失败的主要问题是解锁电流过大,通过调整补偿角度和升高电压幅值,使柔直产生的电压与外部电压一致,能解决解锁问题。”项目组依照田杰提出的改进方案对系统进行了调整,结果一试成功。

  

  田杰(中)与同事探讨柔直输电变流模块样机优化方案

  永不停止的技术追求

  “柔性直流输电实现了有功功率和无功功率的自由控制,那么交流系统能享受到这样的便利吗?”田杰在攻克柔性直流输电技术的同时也在不断问自己,因为智能电网的主干还是交流电网,也就是说,对灵活控制需求最大的还是交流潮流控制。认准了目标就埋头干,这是田杰一贯的作风。设计系统拓扑、研究系统应用条件、研制样机、进行样机试验、完成系统试验等一气呵成。

  在南京西环网统一潮流控制器示范工程的调试过程中,田杰更是将严谨的学者态度展现无遗。2015年12月1日晚,UPFC工程单回成功解锁。“我们成功了!”项目组成员围着田杰欢呼雀跃。“等等。”田杰的回应让大家一愣,“小潘,你先去把所有的数字录波文件收集一下,小黄你把对应的事件列表单独保存一下,我们一起来看看。”田杰一边冷静地安排任务,一边专注地盯着监控屏幕上不断变化的运行参数,经过仔细分析,果然发现了隐藏的偏差。“事出必有因”是田杰的口头禅,在工作中再细小的偏差他也不会放过。之后,田杰立即组织项目团队检查设备、分析原因。在他的指引下,项目团队扩大了问题排查范围,在试验系统上反复模拟,最终完美修复了启动偏差。半个月后,世界首个基于模块化多电平技术的统一潮流控制器工程顺利投运。

  用二十年时间在电力电子领域取得累累硕果的田杰,如今依然忙碌在科研开发的一线,他的目标永远不变,那就是赋予技术更多的应用能力,不断满足现代电网的新需求。(2016年10月12日,《亮报》,文/邵震霞 摄/管健)

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