【“五化”协同 创新驱动】8年攻关研发出3种技术及装备

原标题:【“五化”协同 创新驱动】8年攻关研发出3种技术及装备

由北方电力公司牵头组织国内有关高校和科研院所，历经8年技术攻关，自主完成的“大型汽轮发电机组次同步谐振、震荡的控制与保护技术、装备及应用”项目获得2016年国家科技进步二等奖。

上都电厂汽轮机厂房全景。

点对网串补输电系统中，由于汽轮发电机组与串补交流相互作用，会引发一种“次同步谐振”的稳定性问题。大型汽轮发电机组轴系一般存在3个50Hz以下的固有扭振模态，严重威胁机组轴系安全和电网稳定，轻则导致机组寿命损失，重则造成机组轴系断裂损毁。

次同步谐振的危害极大，会严重影响远距离对外输电。面对记者，项目第一完成人、北方电力公司董事长吴景龙发出感慨：“一直以来，次同步谐振现象都没有得到足够重视，业内很多同行质疑，甚至有人认为这个提法是在喊‘狼来了’。”

“狼”真的来了。2008年，伊敏电厂2台600MW机组频繁发生轴系次同步震荡，最终造成机组大轴断裂，经济损失惨重。因此，解决好次同步谐振问题，对解决发电厂稳定送出、保障西电东送能源战略实施具有重要意义。

但在当时，国内外对此项技术难题并无成熟经验可借鉴，北方电力公司最大的支柱企业上都发电厂装机4台600MW机组，2006年，双回500KV线路和承德串补站建成，但因上都电厂机组存在严重次同步谐振问题，又没有解决方案，所以串补站不能投运。送出线路稳定极限只有1800MW，4台机组出力受限300MW。2008年，吴景龙临危受命，率领团队自主提出新的技术路线，历经艰辛的技术攻关，终于研发出3种技术及装备，彻底解决了上都电厂的次同步谐振问题。

附加励磁阻尼控制器(简称SEDC)是通过励磁装置向转子输入反向次同步谐振电流达到抑制轴系扭振的目的；机端次同步阻尼控制器(简称GTSDC)是向发电机定子输入反向次同步谐振电流达到抑制轴系扭振的目的；扭振保护(简称TSR)是实时监测机组轴系动态，一旦发现危险扭振则快速跳开机组，确保发电机组的安全。3种装置既可以单独应用，也可以根据实际需求组合应用，既保证抑制效果，又投资最省。吴景龙带领团队在以下三个方面，进行了技术创新和突破。

上都电厂附加励磁阻尼控制、轴系扭振保护装置试验现场。

首创了发电机定、转子协同控制方法。SEDC和GTSDC协同控制，分别向发电机定、转子输入抑制轴系扭振电流，共同产生电磁阻尼转矩，达到抑制轴系扭振的目标。进一步提出，独立模态控制结构和全工况参数优化方法，对机组固有的多个扭振模态进行实时模态分离和独立模态调节，将多台机组在数万种工况下的控制参数设计，规范为一个全工况模型非线性约束优化问题，并开发了智能求解算法，从而解决了控制参数的鲁棒整定难题。

构建4个不同时间尺度的保护判据。从快到慢依次为：即时跳闸判据、模态稳定性判据、连续疲劳越限判据和长期疲劳累计判据，分别应对暂态冲击、等幅或发散扭振、持续扭振及机组长期运行中各轴段累积疲劳报警，从而达到快速和精准保护的目标。

提出并实现了扭振保护的协调切机策略。基于多台机组的实时疲劳和模态阻尼信息，进行毫秒级的高速仲裁，定位并快速切除“最危险”机组，从而实现选择性保护，防止过度切机和全厂停电。通过测速齿盘的高分辨率脉冲计时，实现了从正常转速中检测出千分之一弧度每秒的扭振模态信息。

项目攻克了大型汽轮发电机组次同步谐振抑制与保护这一重大技术难题，为我国点对网串补输电、特高压直流输电系统以及新能源建设，提供了技术保障，为我国能源战略的顺利实施提供了技术支撑。项目研发的SEDC和GTSDC填补了国内外空白，TSR处于国际领先水平，有极大的国际竞争力，提升了我国装备制造业的国际地位。

该系统在上都电厂6台60万千瓦机组上实现了集成应用，彻底解决了次同步谐振和出力受限问题。装置投运以来，运行可靠，效益显著，2013年至2015年3年累计新增电力销售收入30亿元、新增利润19亿元，是我国基于电厂侧防控次同步谐振的首个成功案例。由于项目装备占地小、投资少、可靠性高、技术先进，很快在国内绥中、伊敏、鄂温克电厂等大型火电厂中得到推广应用。

截至2015年底，该项目已在我国13个电厂41台大型汽轮发电机组，以及国外英国亨特斯顿核电站、托尼斯核电站和印度KMPCL电厂得到应用，为国内外大型汽轮发电机组次同步谐振问题的解决，提供了先进技术和成套装备。特高压直流整流站、大容量风机群由于产生谐波，也会引发次同步振荡，危及发电机组安全，本项目技术对此同样有效，已在我国东北、新疆等地的火力发电厂中应用，对解决发电厂稳定送出的意义不言而喻。同时，项目获授权发明专利20项(包括2项美国PCT专利)、SCI收录论文18篇、EI收录论文45篇，并先后获得内蒙古自治区和中国电力科技进步一等奖。

记者手记：坚持才有突破

吴景龙带领团队在面对国外技术封锁的情况下另辟蹊径，坚持自主研发，最终获得成功。相信他们的创新故事，也将给更多科研人员带来启示和借鉴。

三项技术及装备的研发过程，需要勇攀高峰的勇气和信心，更需要坚忍不拔和一往无前的行动和实践。为了企业的科学发展，团队耐得住寂寞、经得起挫折，不轻言放弃，“十年磨一剑”，最终攻克了技术难题。

实施创新驱动发展战略，就是要瞄准自治区发展需求，把创新成果转化为实实在在的新技术、新产品，这不仅需要SCI论文，更需要像“抑制次同步谐振项目”这样既具有国际领先水平、又能对经济社会产生重大影响的科技成果。

百花齐放春满园，期待更多科技创新力量携手并进、协力攻关，在贯彻落实自治区第十次党代会精神、建设创新型内蒙古进程中交出更漂亮的答卷。(内蒙古日报社融媒体记者白莲)