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全光纖電流互感器助力上海世博會智能變電站
發布時間: 2010-03-10

     我院航天時代光電科技有限公司全光纖電流互感器項目產業化發展側記

    20091225,國家電網上海電力公司建設的110千伏蒙自變電站正式投產運行,這不僅是2010年上海世博會智能變電站工程的圓滿完成,也標志著國內又一座全數字化變電站的成功運行。

    蒙自變電站位于世博會浦西區園,是世博會浦西園區電力能源的“心臟”,全站采用可靠、低碳、環保的智能設備,實現了全部國產化,并首次應用了北京航天時代光電科技有限公司研發生產的全光纖電流互感器產品。

    全光纖電流互感器產品是智能電網建設中至關重要的核心設備,它具有傳統式互感器無法比擬的優勢,真實再現電網的實時電流信息,綠色、環保、無爆炸等安全隱患。作為全新一代的電子式互感器,它的出現為特高壓輸電及電力自動化奠定堅實基礎,積極推動了電力網的穩定實時控制技術的發展,繼而引發電力繼保行業革命性的變化。

    北京航天時代光電科技有限公司的全光纖電流互感器技術衍生于公司具有獨立自主知識產權的光纖陀螺技術。時代光電公司通過獨立開發,自主創新,已充分掌握了光纖陀螺中的核心技術,并在國內率先將所研制的光纖陀螺應用于工程型號,光纖陀螺的工程研制水平居于國內領先地位。目前已經就光纖陀螺技術申請專利70余項,獲國家技術發明獎、國家科技進步獎等獎勵多項,光纖電流互感器項目也已申請發明獎6項,還有多項正在申報。

   時代光電公司的光纖電流互感器產品屬于國內首創,國際上也僅有Nxtphase公司(現被法國阿海琺公司收購)和ABB兩家知名公司有此類產品。該產品的研發成功,標志著我國電網一次端電流測量設備數字化智能化技術的本質飛躍,并躋身國際電網設備前沿。

    全光纖電流互感器項目的孕育

   北京航天時代光電公司為適應國內外新一代慣性技術的迅猛發展勢頭,加速光纖陀螺的發展步伐,并經過多年的技術發展和規劃,逐漸形成以光纖陀螺技術為基礎的光電技術平臺,并培育出光纖慣導產業化項目和光纖電流傳感產業化項目。

    “十一五”期間,在集團公司統一發展戰略和決策指導下,時代光電公司積極響應集團公司大力發展航天技術應用產業號召,堅持軍民結合、寓軍于民的道路,不斷的探索和尋求光纖陀螺技術向民用產品的轉化之路。

   全光纖電流互感器項目作為時代光電公司重點航天技術應用產業化項目,得到了航天科技集團公司和航天九院的產業化政策上的優先扶持和項目研發專項資金的支持。時代光電公司一方面組織精兵強將開展電流互感器產品的專項技術攻關,一方面積極同電力行業公司密切接觸尋求市場突破,經過多次商談,最終確定了與國網電科院(南瑞集團)的項目合作關系。

    時至今日,短短三年時間,時代光電公司利用光纖傳感技術成功實現了電網數字化產品的成功應用,在航天企業軍轉民技術產業化發展道路上,在電力行業智能化電網建設中創造了奇跡。

   坎坷的產業化發展之路

    人們經常會贊嘆奇跡的發生,贊嘆它的卓世不群,贊嘆它的壯麗雄偉,可是很少有人會想到奇跡的發生往往是經過艱辛和拼搏得來的。全光纖電流傳感器產品的開發探索之路也是這樣歷經坎坷,一步步一個腳印走來的。

   早在全光纖電流互感器項目成立之初,國網電科院專家早已對國內外光纖電流互感器技術及產品現狀做了詳實的調查。該技術是未來數字化電網發展的核心技術之一,國外僅有ABB、Nxtphase公司初步掌握,而國內尚沒有一家單位取得技術突破,因此對時代光電公司的技術實力和研發周期心存疑慮。

    經過多輪的實地考察和交流后,國網電科院被時代光電公司光纖陀螺技術多年深厚的技術積淀所鼓舞,為航天企業嚴格的研發、生產管理體系所折服。但在國內外同類產品幾乎完全空白的狀態下,進行產品開發合作,風險還是很大的,國網電科院依然躊躇不決。時代光電公司光纖電流互感器研發團隊在抉擇這樣一個前景光明,但困難重重的項目的時刻,堅定信念,以航天人勇于拼搏敢于拼搏的精神和“嚴慎細實”的工作作風,力爭一年內形成產品樣機,兩年內實現正式   產品推向市場。

   20071228,由國網電科院和中國航天時代電子公司共同出資組建的南瑞航天(北京)電氣控制技術有限公司正式揭牌成立。公司的成立是在國網電科院的市場優勢與航天光纖電流互感技術優勢相結合的產物,標志著雙方合作步入了新的發展階段。

   全光纖電流互感器產品研發之初,尚處于試驗室樣機狀態,產品溫度性能、抗振動性能、精度、可靠性及環境適應性不能完全滿足應用要求,技術方案的改進、工藝流程的提升沒有任何文獻可以借鑒,需要完全自主研發,從理論到試驗進行深入的摸索和研究。在時代光電公司領導的帶領下,電流項目團隊眾志成城,日以繼夜奮戰,先后進行了數十輪的技術攻關,在設計上大膽創新,反復優化改進方案,在抑制各種環境影響因素方面進行了大量綜合性系統性的分離研究,如為了提高傳感頭溫度穩定性能,分別嘗試過十余種材料。在團隊的共同努力下,技術難關一道道的攻克,性能指標一次次的提升,迅速推動著全光纖電流互感器產品由研發向實際應用的轉變。

   隨著產品研發之路深入,電流項目團隊日益深刻地體會到電力行業對于電子設備的應用要求與航天企業有著很大的區別。尤其在電力一次設備方面,高壓絕緣及電磁兼容設計要求特別高,這對電流團隊綜合設計素質提出了更高要求,只有深入學習電力行業專業知識,通曉高壓絕緣技術、產品應用形態等,才能將新型的光纖傳感技術與電力應用相融合。通過長時間的學習、積累、改進,團隊成員逐步熟悉了電力行業的應用情況和特殊要求,更加深入將電力設計理念融合進電流互感器產品設計中,創造性地提出了多種更優越的解決方案,并成功地應用到全光纖電流互感器產品。

    團隊上下一心,同甘共苦,繼承和發揚了航天人“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻”的載人航天精神,經歷了產品設計方案不斷的推陳出新,經歷了團隊人員對電力行業的坎坷求索之路,最終設計出了適于電力應用全光纖電流互感器產品。

   2008年4月份,時代光電公司自主研發的全光纖電流互感器,在國網電科院武漢分院(原武漢高壓研究院,國家高壓設備鑒定試驗指定單位)一次性順利完成了220kV電壓等級的型式鑒定試驗,各項指標均滿足電力行業GB/T20840.8-2007標準要求,主要指標優于標準要求。在國內所有從事全光纖電流互感器研制的同行中,時代光電公司成為首家通過型式鑒定試驗的單位,證明了公司研制的全光纖電流互感器已經具備了電力行業認可的產品出廠資質。

   產品性能得到電力行業鑒定部門的肯定,時代光電公司上下為之歡呼雀躍。但還有一個更大的難題擺在眼前,電力行業對于新產品的可靠性和運行經驗有著很高的要求,而且全光纖電流互感器產品是直接接入高壓電網中,因此對于此類產品的應用電力行業還是抱以謹慎的態度。也就是說,產品雖好但如果沒有運行經驗支撐,在事關民生、責任重大的國家電網上直接應用也是很步履維艱的,這就迫切的需要進行實地掛網試驗。

   此時的數字化電網建設潮流已經在祖國大地激蕩開來,各省市都在積極發展建設當地的數字化試驗變電站。經過多方面的聯絡,大唐淮北電廠成為了光纖電流互感器走向應用的福地。雙方開展了全光纖電流互感器產品掛網試驗,為公司產品邁向市場送來了東風。截至發稿,全光纖電流互感器產品已經在淮北電廠無故障運行了一年零八個月,而且尚無其它同類產品進行此類試驗,這一成功的運行經驗為后來全光纖電流互感器產品的市場宣傳和銷售起到了至關重要的推動作用。

   百年難尋的市場機遇

   2008年,國家電網公司結合基本國情和特高壓輸變電實踐,提出了建設堅強智能電網的發展目標,即加快建設以特高壓電網為骨干網架,各級電網協調發展,具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網,并分三個階段推進:2009-2010年規劃試點,重點開展堅強智能電網發展規劃,制定技術和管理標準,開展關鍵技術研發和設備研制,開展各環節的試點;2011-2015年全面建設,加快特高壓電網和城鄉配電網建設,初步形成智能電網運行控制和互動服務體系,關鍵技術和裝備實現重大突破和廣泛應用;2016-2020年引領提升,全面建成堅強智能電網,技術和裝備達到國際先進水平。

   20091227,國家電網公司以國網電力科學研究院(南瑞集團)為根本依托,投資百億元在南京成立“國家電網公司智能電網科研產業(南京)基地”,這對全國的智能電網建設都有著標桿意義,推動發展創新型經濟,為全國電力行業轉型做貢獻,為“低碳時代”、綠色發展做貢獻。

   在智能電網建設戰略機遇中,諸如全光纖電流互感器等新技術產品也將得到充足的發展空間。可以說,全光纖電流互感器產品遇到了前所未有的發展良機。

    研發生產新型電流互感器的很多同行也有類似的感觸,全光纖電流互感器產品真是趕上了時代發展的潮流,百年難遇。時代光電公司的理解是全光纖電流互感器產品符合國家能源的戰略發展,契合了國內外電力發展需求,滿足了新型數字化電力設備的要求。看似偶然的機遇,實屬院、公司兩級領導層對于電力行業發展的前瞻性思考、對電力應用技術戰略性發展的正確把握以及對產品技術研發提前布局的遠知灼見。

    2008年底開始,時代光電公司先后與上海220kV南匯變電站、內蒙赤峰220kV元寶山變電站、上海110kV蒙自變電站(世博會工程)、上海110kV封周變電站、貴州貴陽110kV金陽變電站、貴州貴陽110kV沙河變電站、浙江嘉興110kV田樂變電站、山東濰坊110kV穆村變電站、江蘇蘇州500kV蘇州東變電站等簽訂了產品銷售合同。截至目前,已有6個變電站工程正式運行,產品獲得了ABB、西門子、阿海琺、平高東芝、沈高、平高、西開、泰開等國內外知名GIS廠家的青睞。

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