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准确计量高电压中国标准领先世界

时间:[2019-01-23 ] 信息来源:英大网
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  【项目小档案】

  项目名称:国家工频高电压全系列基础标准装置关键技术与工程应用

  主要参与单位:国网江苏省电力有限公司、中国电力科学研究院有限公司、国家高电压计量站、华中科技大学等单位

  项目简介:项目历时20年研制的1千伏至1000千伏全系列基础标准装置经原国家质检总局授权为我国法定最高等级社会公用计量标准,与德、美、日等国相比,准确度更优,电压等级最高。项目研制的高可靠性校准系统覆盖31个省(自治区、直辖市),成为工频高电压现场校准标准作业模式。项目成果被鉴定为“总体上国际领先”,推动了我国在工频高电压计量领域取得重大技术进步,并由长期跟跑西方发达国家跃变为领先,保障电力、航天、高铁等各高电压计量应用领域量值统一和计量准确可靠,项目经济和社会效益显著。

  电压准确计量关系国计民生

  “20世纪40年代中期的一天,美国加州理工学院突然宣布,他们此前所做的高能物理测量工作积累的数据通通报废,原因就是高电压计量不准。”这是著名物理学家钱学森在1978年全国计量工作会议上讲的一则小故事。

  电力系统的高电压计量就好像给人体测血压,测不准就可能引起误判,导致停电等安全事故。

  日前,国网江苏电力牵头完成的“国家工频高电压全系列基础标准装置关键技术与工程应用”项目获得2018年度国家科技进步二等奖。该项目负责人江苏电科院计量中心主任黄奇峰介绍,国家高电压基础标准装置作为判断全国高电压计量装置是否准确的最高依据,是电网安全稳定运行和发、供、用三方以及跨国电能结算准确公平的根本保障。一个国家只有拥有了高水平的高电压基础标准装置,并在国际上与其他国家实现互认,才能在高电压技术领域拥有话语权。

  而项目开展前,我国建立的高电压基础标准装置电压等级低、准确度等级也不如发达国家,只能高价进口国外设备。进入21世纪,我国电力技术发展迅速,工频高电压等级由超高压提升至1000千伏特高压,国外已经没有相应的计量标准装置产品可以提供,如不抓紧解决这一难题,我国的特高压电网将面临没有基础标准依据的尴尬境地,严重影响电网运行安全。同时,在电力、高铁、航天、军工等高电压应用领域,高精尖测量设备实验室量值溯源需求和大量现场高电压测量设备校准需求也激增。

  “其实我们20年前就开始了相关基础标准装置的研发。”黄奇峰介绍,精度等级高、绝缘要求高、现场使用难度大是高电压基础标准装置研制面临的三大技术难题。自主研发高精度全系列高电压基础标准装置,对保障经济社会有序运行和支撑质量强国战略意义重大。

  特高压计量的“破冰”行动

  为破解特高压计量难题,国网江苏电力联合中国电科院等单位组建电能计量研究攻关联合工作组,向研制世界最高水平的工频高电压基础标准装置发起了冲锋。

  黄奇峰说:“项目从方法、装置和应用三方面取得创新突破。一是寻找提高测量准确度的新方法,从方法上保证计量标准的高精度;二是为将方法落地,首创高电位跨越精密电压测量技术,解决绝缘与精度互为约束的难题,研制了最高等级的计量标准来给高电压赋值;三是做出一个高可靠性现场校准系统,提升现场校验的准确性、可靠性、安全性和便捷性。”

  2008年,项目团队完成了1千伏至500千伏高电压基础标准装置研发,同步开展运用,实际准确度全面超过了欧美国家。

  彼时,我国首个交流特高压工程1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范输电线路投运在即,迫切需要1000千伏的基础量值。“这是挑战,更是机遇,我们就是要在特高压量值上,树立中国自己的坐标。”黄奇峰带领团队继续摸索,创新提出了电磁式工频高电压比例二分之一对称叠加溯源方法,首创高电位跨越精密电压测量技术,研制成功1000千伏基础标准装置,在世界上首次精确定义了1000千伏量值,精度优于十万分之五。这也意味着,我国工频高电压全系列国家基础标准装置正式建立。根据国际计量局官方数据,该基础标准装置与德国、美国、日本等国家相比,电压等级最高,准确度更优。

  2015年11月,应用该项目成果的世界首台特高压互感器试验车亮相上海1000千伏沪西站,标志着我国在现场高电压计量设备高可靠性校准系统方面实现了1000千伏及以下电压等级的全覆盖,效率比之前开展的试验提升了5倍以上。

  中国标准走在电能计量领域世界前列

  经过20年的产学研攻关,项目组首创电磁式工频高电压比例叠加量值溯源方法,实现了直接测量自校准准确溯源;建立的1千伏至1000千伏国家工频高电压基础标准装置,经原国家质检总局授权成为我国法定最高等级社会公用计量标准,为高电压相关应用领域提供了准确的量值保证。2013年以来溯源到该装置的高电压计量/测量设备累计已有800余万套,电力、航天、高铁等各行业高电压计量设备已100%溯源到该标准装置。

  2009年起,项目组先后研制6个电压等级的现场校准系统,在全国31个省(自治区、直辖市)销售2100余套,广泛应用于国家电网、南方电网以及中广核等企业,开展高压计量/测量设备现场校准36万台次,成为工频高电压现场校准标准作业模式。

  中国电力计量人用中国标准和中国装备说话,自信地走在了电能计量领域世界前列。由项目专利许可、量值传递的高压设备已出口至德国、日本、菲律宾等国家,近三年累计创造经济效益超过13亿元。