南瑞继保发展历程之国士匠心
2023-08-21
【前言】
2023年7月6日，习近平总书记在南瑞集团考察调研时指出，能源保障和安全事关国计民生，是须臾不可忽视的“国之大者”。要加快推动关键技术、核心产品迭代升级和新技术智慧赋能，提高国家能源安全和保障能力。
时钟拨回到2009年4月22日，习近平总书记视察南瑞继保时作了重要讲话：“你们这一套科技创新的理念，是你们自己实践体会到的一种宝贵的经验，具有广泛的借鉴意义。企业发展思路内容很丰富，企业文化，包括人才聚集的体会，很有独到之处，我们有关方面要很好地总结南瑞继保这方面的经验和这一套发展的路子。同时也希望沈院士团队再接再厉，不断地攀登最高峰，为我们国家的科技创新、科技兴国做出你们新的更大的贡献。”
南瑞继保始终秉持“科技报国、实业报国”的初心，行稳致远、久久为功，持续引领行业技术发展方向、为国家能源安全提供核心支撑。一路走来，南瑞继保取得了哪些重磅科技成果？解决了哪些重大电力科技问题？又如何做到行业领先？敬请关注本期内容。
【01 重大理论突破，确立继电保护国际领先地位】
继电保护是电力系统安全稳定运行的重要支撑，尤其是在电网结构不够理想的情况下更要倚重继电保护。据统计，1970-1980年间，全国共发生210次系统稳定事故，其中40.9%与继电保护不健全或不正确有关，继电保护的不正确动作是电网事故扩大的根源。自1981年12月建成投产首个500kV输变电工程—平武线起，我国500kV继电保护设备就以引进为主。直到20世纪90年代，我国电网使用的500kV继电保护设备中，进口设备仍然占到了80％以上，这些设备存在严重的先天技术缺陷，正确动作率低，且价格畸高，服务也不及时。
“一个民族的命运决不能交给别人，单靠引进国外技术绝对解决不了根本问题。不要说国家还不富裕，就算是有钱，别人也不会把真正一流的技术卖给你。”中国工程院院士、南瑞继保公司董事长沈国荣回忆道。打破国外垄断、改变国家电力装备落后面貌的想法在学生时代的沈国荣心中就已生根发芽。
自主创新惟靠矢志不渝，攻坚克难惟靠厚积薄发。1981年，正在攻读电力系统及其自动化专业工学硕士的沈国荣首次提出了“工频变化量继电保护原理”的思想，1982年发表了《工频变化量方向继电器原理的研究》的重要论文，以这篇具有开创性和革命性的科学研究论文为发端，开始了他的科研历程。
工频变化量继电保护原理是提取电力系统故障时的相关电气量与正常运行时的电气量之差中的工频成份并加以适当利用，建立反映电力系统各种故障的特征判据体系。工频变化量保护原理准确反映了电力系统短路故障的本质和机理。一方面提高了继电保护对各种系统结构、各种故障类型的适应性，一方面又从原理上确保在高可靠性的基础上，提高继电保护的动作速度。
勤学敏思，独善其行。针对电力系统的运行安全，沈国荣开始尝试搭建一套新的继电保护理论体系。功不唐捐，他先后创造性提出了工频变化量方向继电器、距离继电器、分相电流差动保护、选相元件、启动元件、区分振荡与短路等12项原理，实现了继电保护理论的重大突破，彻底解决了继电保护安全可靠和快速动作难以兼顾、电网失步和系统振荡难以区分等历史性难题。
沈国荣院士重大理论创新：
其中，“工频变化量方向继电器”第一次从理论上建立了一个新的比相方程，取得了在各种故障条件下均能满足的、既简单又优越的判据，获评1982年第三届全国继电保护学术会议优秀论文和中国电机工程学会一等优秀论文。“工频变化量距离继电器”突破了距离继电器的原理，其简单、可靠、动作速度快的特点，使发生故障后可在5至10毫秒内发出跳闸命令，获评1986年第四届全国继电保护学术会议优秀论文和中国电机工程学会一等优秀论文。
在距离保护方面，沈国荣提出了“综合比相式新型接地与相间距离继电器”，获得了优越的性能；研究出一种新的“振荡闭锁开放原理”，彻底解决了一直困扰着电力行业的大难题。
从1981年首次提出“工频变化量原理”基本思想，到1986年起先后申请和获得快速继电保护技术20项发明等专利——沈国荣创建的基于“工频变化量原理”的快速继电保护技术体系在此过程中基本形成，为我国继电保护技术的国际领先地位奠定了基础。
【02 科技成果转化，技术经济效益得到广泛赞誉】
“只有当科研成果应用在我们生活中，我们的生活才能发生改变，我们的民族工业才能一天天走向强大！”1982年10月，沈国荣带着宏远抱负和理想，来到水电部南京自动化研究所工作，开启了科研和产业化相结合的新篇章。电网的系统稳定控制装置、功率测量装置、快速方向保护、距离保护装置、模块化系列化保护……他关注保障电网安全稳定运行“三道防线”的方方面面，几乎每年都要推出一套新装置。1986年“SBJ-1型失步解列装置”通过部级鉴定，装置的安全达到国际先进水平；1987年，“JKF-1型工频变化量快速方向保护装置”通过鉴定，性能优于国外产品，处于国际领先水平。
沈国荣认为，只有让科研成果快速产业化，取代国外产品成为行业应用的主流产品，创新的技术才能产生最大的社会和经济效益。
1988年，集成电路型快速继电保护装置在天生桥500kV输变电工程国际招标中，击败美、日、法、瑞典、瑞士等国8家著名电网保护制造厂商，一举中标，随即在全国电网大力推广。国外继电保护垄断中国500kV输电系统的状况才得到根本改观，继电保护整体运行性能也进一步提高。
1988年，“工频变化量快速方向保护”获得部级科技进步一等奖，1992年获得国家发明二等奖（当年一等奖空缺）。
1990年，“阻抗循序判别式失步继电器”获得国家发明二等奖。这是继电保护领域第一个国家发明二等奖。
1992年，“CKJ-1型快速距离保护装置”，被认定为性能优于国际同类装置，获部级科技进步一等奖。同年，微机型“LFP-901A型超高压线路成套快速保护装置”开发完成，1993年通过部级鉴定，达到国际领先水平。1994年，“LFP-902A型超高压线路成套快速保护装置”通过部级鉴定，达到国际领先水平。
1993年，国家科委对全国4871个自然科学领域的研究和开发机构进行评价，南京自动化研究所在工业类评比中综合科技实力排名第七、运行绩效排名第一，快速继电保护的技术创新和产业化起到核心作用。
1995年，沈国荣受国家有关部门委托，着手组织研制大型发电机、变压器等主设备保护，解决主设备保护正确动作率长期偏低的问题。2006年，“RCS-900电力系统高压大容量主设备保护”获得“国家科技进步奖”二等奖，至此，主设备保护的历史遗留问题得到全面解决。
1999年，“LFP-900系列输电线路成套保护技术及其推广应用”，获得国家科技进步一等奖，这也是中国设立国家科技进步奖以来，推广应用类成果第一次获此殊荣。
2002年，为解决国内大规模、远距离输电和交直流联网遇到的稳定问题，沈国荣带领团队开始电力系统安全稳定控制体系和关键设备研究。2003年，成功研制“RCS-992分布式电力系统稳定控制系统”等系列产品，装备了当时世界上规模最大最复杂的交直流互联电网—南方电网，国内最薄弱的省级电网—新疆电网、西藏电网等各个电压等级的电网，极大提高了我国电网安全稳定运行水平。2008年，“基于Ucosφ的电力系统失步检测判别方法”获得中国专利优秀奖。
这是一串长长的脚印。沈国荣稳扎稳打、拾级而上，为我国电力工业的可持续发展提供多方面的技术支撑，成为行业发展的“攀峰者”。
【03 建立生产体系，构建装备级电力系统“三道防线”】
“坚持自主创新，支撑电力发展，铸就民族品牌”。站高望远，沈国荣的内心深处始终有一个目标：勇攀技术高峰，让标有“中国”字样的继电保护装置打入国际市场。
1994年，为满足电网对高性能继电保护装置的大量需求，沈国荣开始着手建立适应小批量、多品种生产模式的柔性化生产体系和“以研发为核心，设计、生产、销售、服务融为一体”的产业化队伍，主持建设了国内外第一条继电保护装置自动生产线，通过自动测试减少了人为干预，极大地提高了效率，保证了质量。
南瑞继保专业从事电力保护控制及智能电力装备的研发和产业化，建立了以技术创新带动产业发展、以产业化促进科技发展的良性运行机制，实现了科研与产业高度融合、协调发展。沈国荣提出“做精主业，外延发展”的战略理念，坚持“以解决问题为导向”，不断拓展南瑞继保的产业链条，形成了电网电厂自动化、智能电力装备和工业过程控制三大产业方向，南瑞继保也成为国内电力保护和控制领域最大的科研和产业基地。南瑞继保产品以其原理先进、方便好用、质量可靠和配套齐套的显著优势特点，广受行业用户认可青睐。
“南瑞继保的发展目标不是追求利润最大化，而是要解决工程实际问题、推动行业技术进步，为中国的电力安全做出贡献。”这是沈国荣常念叨的一句话。南瑞继保也交出了出色的答卷。
以沈国荣原创技术理论为基础的继电保护产品应用到电网中时，动作时间比国外同类产品缩短了1/3以上。实际测试和工程运行也证明，工频变化量保护至今仍是世界上保证可靠性、安全性前提下动作速度最快、正确动作率最高的继电保护。南瑞继保电力保护系统投运后，电网稳定事故明显下降。南瑞继保的成功带动了中国继电保护全行业的共同进步，此前行业内一向强势的国外某大公司也不得不由衷承认：“世界上最好的继电保护技术在中国！”。南瑞继保的保护设备也得到越来越多的国外电网公司的认可，成为中国电力装备制造“新名片”。
至2005年，沈国荣院士带领南瑞继保团队实现了线路、主设备和稳控等全部产品齐套化，通过技术迭代和产业化大规模装备电网，真正构建了装备级大电网安全稳定“三道防线”。近30年来，我国再也没有发生过类似美国、巴西、印度和英国那样大面积停电的事故。其中，“三道防线”装备在中国电网的规模应用，起到了关键作用。
2017年，沈国荣院士获评“中国能源装备终身成就人物”。颁奖词这样写道：他用一颗笃定的电力“匠心”，鞠躬尽瘁，不仅成就了自己在电力系统控制保护领域日积月累、厚积薄发的人生，更推动了我国电力控制保护行业发展、国家电力科技进步的大跨越。
