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南方电网公司首席技术专家:从“摸着石头过河”到“实现行业首创”

时间:2024-02-25 22:23:46

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  “电力系统是世界上最复杂的工业控制管理系统和网络,在构建新型电力系统过程中,海量新能源接入,电力系统运行调度面临挑战。”国家中青年科学技术创新领军人才、南方电网公司首席技术专家、南网数字集团总经理说。多年来,扎根在数字电网关键核心研发技术一线,致力于数字电网核心元器件和关键技术装备的研制,其团队研发出的“伏羲”芯片、“极目”系列传感器等装备在电力系统大范围的应用,为电网数字化转型发挥着关键作用。

  为服务“双碳”目标,我国数字电网核心元器件和关键技术装备国产化进程也日新月异、硕果累累。

  “伏羲”芯片是数字电网关键处理器件,其创新性地嵌入了电力专用算法硬件计算引擎,可实现海量数字信息的并行、快速处理,具备安全通信能力。

  “这是行业首创,在技术攻关之初,团队没有一点现成经验可借鉴,完全摸着石头过河。”介绍,“我们将数字化装备的常用运算功能进行单元化分解,重新定义了满足运算需求的基础运算单元,发明了数据采样、时间同步、参量计算等多类型电力算法硬件计算引擎,在纳米级尺度上实现了大规模算法集成。”

  电力专用算法硬件计算引擎是集成电路及电气工程学科的融合成果,在研发过程中,一批跨专业、学科人才聚集,通过多个产学研用单位合作,合力完成了新款电力芯片、乃至围绕国产芯片的整套软硬件技术体系架构的研究及工程化。

  做好研发技术,下一步就是打造芯片平台生态。为降低用户使用技术门槛,完善芯片应用生态,介绍,研发人员针对电力工控场景开发了一系列基础功能组件,适配多款主流操作系统;针对变电、配电、新能源等场景设计系列典型应用开发平台与核心控制模组,大大降低终端厂商针对芯片的验证、平台切换、应用移植效率,为国产芯片打开销路。

  为推动“伏羲”芯片在各领域的应用,带领团队跑遍全国数百个大小终端厂商,以高质量的技术服务为用户更好的提供从芯片验证到装置研发、检测、应用的全环节技术支撑。

  “我们专门建立了‘小问题3天、一般问题5天、复杂问题7天解决’的‘357’技术上的支持制度,为伏羲芯片的应用做了有力的‘背书’。”说。

  目前,“伏羲”芯片通过嵌入充电桩、电能表、集中器,已完成电力监控、能源计量和智慧能源三个新型电力系统场景的应用。表示,以“伏羲”芯片为代表的电力芯片量产意味着我国电力主控芯片由“进口通用”迈向“自主专用”,实现“从零到一”的突破,为我国芯片产业高质量发展注入了强心剂。

  除了研发电力芯片外,电力“小微传感器”的研发也提上日程。“对于数字电网来说,传感器就像人体的神经末梢一般,无时无刻感知和产生各类量测数据,是物理电网数字化的关键基础元件。”介绍,“然而,传统的电力互感器体积大、造价高、需停电安装,难以满足对电网做全面、及时、精准感知以保证系统安全可靠运行的要求。”

  “极目”系列传感器成为了解决方案。据了解,过去5年,多款“极目”系列传感器投产使用,为电网数字化发展赋能。

  2018年,粘贴型微型智能电流传感器“极目-D”挂网运行。这款传感器仅有厘米级的尺寸、几十微瓦的功耗,具备自取能的能力,源源不断地将电缆中电流的信息采集、计算、传输到信息系统,从根本上改变了中低压电力系统电流量测不准确、不充分、不及时的问题,大幅度的提高了配网的透明化程度和精益化管理程度。

  2021年6月,输电线路多物理量集成传感器“极目-T”在云南香格里拉500千伏建太甲线完成带电安装并投入运行,成为了国内首套输电线路全景智能监测装置。

  2023年5月,全电压等级微型智能电流传感器“极目-P”在南方电网贵州铜仁220千伏孙家坝变电站110千伏孙香线完成产品挂网并稳定运行至今,这也标志着电流非侵入式等电位测量由监测向保护实现里程碑式的跨越。

  南网数字集团自主研发的世界首套电力智能微型传感器“极目”系列。(南网数字集团 供图)

  “极目”系列传感器突破了宽频大量程磁场/电流、电场/电压非侵入式测量技术和自取能无线通信共性核心技术,实现从传感技术原理到产业应用的创新突破,开创了芯片化、数字化电力微型传感的新方向。

  电网的数字化转型需数字化技术与行业知识、工业机理深层次地融合,难以直接复制其它行业的经验和成果。对此,认为:“必须培养发展自己的科研力量和团队,才能为企业数字化转型提供持续、可靠的支撑保障。”

  南网数字集团创新人才引进与激励机制,结合协议薪酬机制,实行“三年考核+年度评议”的柔性评价方式,开展高层次人才、领军专家招聘和团队整体引进。这样,既破解了高品质人才储备不足的窘境,又以相对灵活的机制保障人才能进能出。目前,南网数字集团已经建成了一支科学技术人员占比超85%的研发团队。

  在骨干人才教育培训方面,“在电力芯片、智能传感、人工智能、绿色能源等前沿方向,我们推行‘揭榜挂帅’,让年轻的人才摆脱资历、岗级的限制,自主组建创新团队。”介绍,让科研人员拥有自主的技术路线决策权、用人权和考核权,进一步激发创新活力。

  依托人才支撑,南网数字集团自成立以来,已经取得一系列技术突破和成果。“我们自主研发的电网管理平台,构建了全国第一个覆盖电网行业全域的统一数字电网模型,横向贯穿发、输、变、配、用能量全过程,纵向打通规划、采购、运行、检修供应链全环节,明显提升了业务运行效率,提高了供电服务的品质和客户满意程度。”说。

  原标题:《南方电网公司首席技术专家:从“摸着石头过河”到“实现行业首创”》

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