痛，并快樂著
——記中國電力科學研究院電力系統研究所馬世英團隊

本刊記者 戶 萬 吳 彪

痛，并快樂著
——記中國電力科學研究院電力系統研究所馬世英團隊

本刊記者 戶 萬 吳 彪

馬世英團隊（左起郭小江、鄭超、馬世英、宋墩文、唐曉駿）

2016新春伊始，記者在中國電力科學研究院電力系統研究所見到了“預防交直流混聯電網大面積停電的快速防控與故障隔離技術及應用”項目團隊組長馬世英，骨干成員郭小江、鄭超、唐曉駿、宋墩文。

當榮獲國家科學技術進步獎二等獎的喜訊傳來，欣喜爬上了他們每個人的眉梢。11年時光，他們完成了一項工程繁雜、意義非凡的工作。而這是他們第一次申報，便斬獲嘉獎。“獎項是鮮花，重要的是責任和過程中收獲的點滴”，在榮譽面前，他們自豪的同時也保持著沉著冷靜。

兩個小時的采訪，他們述說著故事，聽來輕松，但背后付出的汗水與堅持，只有他們自己才能體會。遠方，一座座輸電桿塔聳立在田間道旁，也架在電力人的心中。他們痛，并快樂著。

大面積停電預防與隔離

電力系統是一個相互協調的連鎖體系，由發電、輸電、配電和用電等環節組成。我國的自然秉性決定了“西電東輸”輸電格局。為實現大規模、遠距離輸電，同時充分發揮互聯電網的效益，交流輸電與直流輸電相結合的“交直流混聯”輸電方式應運而生。

縱觀國內外，交直流混聯電網面臨著許多穩定與控制問題亟待解決。連鎖性故障的沖擊強度和范圍大大增強，會導致單一故障擾動進一步延伸，沖擊電網中的薄弱環節，從而引起故障的擴大化。比如2003年美加8.14大停電，直接經濟損失超過300億美元；2009年巴西11.10大停電，損失全國用電負荷的47%；2012年印度7.30大停電，6億人口陷入黑暗與恐慌。諸多國外的前車之鑒警醒我們：需要未雨綢繆確保電力系統安全。

自2003年起，中國電力科學研究院承接了國家重大技術裝備研制和重大產業技術開發專項、國家科技支撐計劃、國家電網公司重大關鍵技術研究等一系列科技項目，開展預防交直流混聯電網大面積停電的快速防控與故障隔離技術攻關及工程應用，取得了重大技術突破。

在大停電機理與防控決策方面，團隊揭示了大停電發生規律及關鍵因素影響機理，創建了交直流混聯電網故障傳播分析理論，提出了快速防控體系化評估方法，開發了成套防控決策支撐軟件。

在主動預防與協調控制方面，他們發明了基于耦合度匹配的交直流多目標協調控制技術，提出了交直流系統模型精確辨識與控制解耦方法，研制了交直流協調控制系統，顯著提升預防大面積停電的全局性協調控制能力。

在故障隔離方面，他們提出了電網振蕩中心精準定位方法，發明了第1個異步周期內故障隔離的啟動判據，開發了快速故障隔離裝置，故障阻隔速度提升3倍，對復雜多變環境的適應性顯著提升，有效防止電網故障蔓延。

在快速安全防控系統方面，他們還創建了電力系統多任務自由組態專用開發語言，自主研制了多機群并行協同平臺，體系化布局交直流協調控制系統和快速故障隔離裝置，構建了集主動預防、優化協調、快速響應控制于一體，逐層設防的快速安全防控系統，顯著降低大面積停電風險。

馬世英打了一個形象的比喻，就像著火時大樓中防火墻的作用就是把火災控制在一個局部范圍之內，不至于引起整個大樓都著火。理念相同，如果能及早預測、發現故障，使故障鎖定在一個有限的范圍之內，“雖然不能保證每家每戶都不停電，但可以把停電的范圍縮至最小。”

目前一條直流輸電線動輒上千公里，從新疆拉到鄭州，大概2000公里，數字上感覺很遠，但從電氣角度來說，距離實際很近。若送端功率波動，隨時會以極快的速度傳播到受端；相反，若受端發生三相短路或故障擾動，從而引起電壓的波動，又會隨時把功率波動傳遞到送端。“電氣設備的聯系從直線距離看起來很遙遠，實際上通過電的傳播使得影響的面變得緊湊，瞬間幾千公里外就能相互影響。”所以，對于電力系統來說，時間就是安全。“比如500kV電網發生短路故障，將按照0.09s的速度切除故障元件”，如果把時間延至0.15s，那穩定特性和失穩特征就會發生非常明顯的變化。隨著時間的流逝，能量在累積，就像大壩出現了一個小口子，若沒有快速治理，口子就會越擴越大。“電力系統故障會導致能量的積聚和傳播，只有快速處理后，才使能量重新平衡”，這是一種快速抑制補償型的控制。“我們要做到在大范圍內的快速控制，過去小范圍內的安全控制只考慮局部的問題，現在涉及到直流，因此在控制策略制定的時候要考慮送受端兩側，及對控制方式、控制策略的適應性。”

天時地利人和

交直流混聯電網快速安全防控系統交付使用后，控制范圍覆蓋4大區域21個省級電網，實現了主要跨區直流的協調控制；快速故障隔離裝置布局于我國80%大區聯網關鍵斷面，如華北—華中、香港—大陸、川渝水電送出、三峽電站送出等斷面；研發的軟、硬件平臺在28個省級電網分析、評估、預警與監控系統中推廣應用；全面提升了我國電網應對大停電的防控能力。項目直接經濟效益達28億元。快速安全防控系統自應用以來，顯著增強了我國電網抵御自然災害及輸變電設備故障沖擊的能力。

項目獲國家發明專利授權64項、軟件著作權12項，制定國際、國家標準3項，出版專著6部，發表EI/SCI論文154篇。項目培養了一支實力雄厚的電網安全防控技術研發團隊，其中2人享受國務院政府特殊津貼，3人加入國際大電網組織（CIGRE），4人當選國家電網公司領軍或優秀專家人才，培養博士、碩士37名。

對于項目的成功，馬世英感慨頗多。

“國家電網的大發展給了我們難得的機遇”。殊不知，在國外，電力需求很多年都不再增漲，電力專業甚至已經萎縮。作為能源基礎性行業，隨著電力發展需求逐步飽和后，電力系統在規模和技術上發展乏力，相關專業和研究人員在減少萎縮。一旦沒有發展需求就沒有創新的動力。而在我國，電力系統的快速發展為電力工作者提供了廣闊的發揮空間。“正是由于我國西電東輸的大格局、交直流混聯特高壓電網的發展，使我們面臨全新未有的挑戰”，這個挑戰意味著團隊要走出一條完全自主創新的道路。各國發展國情不盡相同，沒有任何經驗可循的他們必須通過自主攻關、自主創新來解決這個難題。

如果說國家的發展需求給團隊創造了機遇，那電力系統研究所則為他們提供了一個優秀的平臺。電力系統研究所是中國電力科學研究院的核心業務部門，中國電力科學研究院是國家電網公司直屬科研單位，擁有國家電網公司特高壓交流試驗基地、特高壓直流試驗基地、特高壓桿塔試驗基地，國家電網仿真中心、國家電網計量中心，構建了目前世界上功能最完整、試驗能力最強、技術水平最高的特高壓、大電網試驗研究體系。在項目發展過程中，國家電網也在按規劃同步發展，一直在解決問題中發展，在發展中又發現新問題，再解決問題。

多年來，團隊成員一直跟隨國家電網公司的發展，在各個項目中慢慢積累儲備、逐漸強大。馬世英認為，“一個穩定的團隊是非常重要的，如果這些人很散，就很難形成聚合力。正是得益于電力系統研究所在科技創新機制、人才培養機制上的重要保障，使這個大團隊穩定如一，大家共同聚焦一件事，并且持續不斷地去做。要想收獲科研成果，絕不是三天打魚兩天曬網就能輕松獲得，而是十年磨一劍。他們中很多人都有很多次機會被調到國家電網公司總部工作，從此走上仕途，但他們都放棄了，一直潛心做科研。

做科研，總不會一蹴而就。過程中，他們也嘗遍酸甜苦辣。每個階段有每個階段的瓶頸和障礙，每個階段有每個階段的發展需求。從2004年到至今，電網經歷了電壓等級、規模、新技術的大跨越。常常是在做項目過程中又產生了一些新的里程碑式的挑戰，就這樣，他們逐個攻破，又不斷迎來新的突破。

郭小江說：“這是一批有著共同理想的人凝聚在了一起，在馬所的組織下，變得有活力”，每當研究進入了死胡同，馬世英的啟發總能讓境況柳暗花明。鄭超始終堅信光明就在前方。在唐曉駿看來，他們是激情和踏實并重。宋墩文心中滿懷對國家電網公司和北京市政府的感激。而馬世英以人格魅力感染著團隊里的每一個人，有兄弟情、師徒情，他們相互幫助，相互鼓勵。這一路，他們不斷勇闖難過，用汗水保障了國家電網的安全。

馬世英

“做踏踏實實的科研人”

現在的馬世英身兼數職，既是管理者，又是科研人、博士生導師、項目負責人。日常事務繁忙，但他總能把時間分配得當。盡管肩負行政職務，他也從未放棄做科研。“做管理，同時承擔科研項目，這樣才能對做科研本身認識比較深，否則也無法指揮別人。對項目本身沒有把握，對科技創新就沒有方向，整個研究隊伍也就失去了方向”。在馬世英的內心里，一直都是那個未曾改變過的科研人的心態。

1996年，馬世英進入電力系統研究所開始工作。電力系統研究所是以電力系統仿真和電力系統安全穩定運行為主要研究領域。這是一個宏觀的方向。關于電力研究，還有很多研究是元器件級的，比如發電機、發電機組、感應馬達。如果把系統看作是整體，那器件就是部分。在馬世英看來，系統專業是一個頂層專業，在關注元器件特性的同時，更需要專注系統的行為。電力系統是一個人工制造的、復雜的大系統，具有復雜性系統的特征，非線性、隨機性、時變性等等。正因如此，對其進行研究就非常具有挑戰性，這也是馬世英喜歡這個專業的原因。

入行20載，馬世英在大電網安全穩定控制技術領域施展自己的才華。“我們的成果如果能用來保障大電網安全，是我們最大的心愿”，他圍繞著大電網安全防御不斷攻堅克難，為國家大面積停電的預防、大電網安全生產傾心奉獻。他說，評價一個人成功與否，不在于成果大與小，名利高于低，而是看所做的工作是否對社會、對他人有影響，如果答案是肯定的，這個人就是有價值的。

對于做科研，馬世英也有著自己的感悟。“首先要對科研有敏銳性，在做一件服務性質的事情，特別是像這種服務于生產的科研，迫切解決生產需求，那實際需求就是動力”，因此對需求有充分的了解是保持科研敏感的前提。“敏感”體現在自己是否判斷和預測一個方向在未來會是一個創新性的指引，這種判斷的基礎也來源于長期技術性的科研工作；其次是扎實的理論功底；最后加以持之以恒的態度。眾多科研案例告訴我們，只有經驗性的判斷結合基礎理論，才能出新。馬世英提出“服務于生產性的科研不是閉門造車做的事，需要踏踏實實的技術性的工作”，與科研人共勉。

“雖然我們項目獲得了成果，也獲得國家認可，但是大電網還是在不斷向前發展的，新的挑戰仍然會不斷出現”，未來，馬世英及其團隊的科研工作仍會緊緊圍繞著電網生產和發展的實際需求，“基于需求驅動，繼續做科研”。無論今朝還是明日，他們不會停止前進的腳步。