1984年11月，在西安舉行的全國微機(jī)應(yīng)用成果展覽會上，“MDP-1型距離保護(hù)裝置”獲一等獎。圖為“MDP-1型距離保護(hù)裝置”鑒定會現(xiàn)場。
“我國的微機(jī)保護(hù)研究起步于20世紀(jì)70年代末期、80年代初期，盡管起步晚，但很快后來居上。目前，國內(nèi)自主研制的微機(jī)保護(hù)已發(fā)展到以數(shù)字信號處理器為核心器件的第四代產(chǎn)品，在原理、技術(shù)研究方面均處于世界領(lǐng)先水平?！?月25日晚，記者在北京深圳大廈采訪了中國工程院院士楊奇遜，這位我國電力工業(yè)微機(jī)保護(hù)的帶頭人如是感慨。
這天，楊院士是來參加特高壓交流輸電標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)會議的，并擔(dān)任控制與保護(hù)組的組長。白天，他與大家討論最先進(jìn)的特高壓電網(wǎng)控制與保護(hù)技術(shù)。晚上，楊院士接受采訪，一段微機(jī)保護(hù)發(fā)展史，在他娓娓道來中仿佛就在昨天。
改革開放帶來了技術(shù)研究的希望
20世紀(jì)60年代，西方國家開始經(jīng)歷以電子計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的轟轟烈烈的“第三次浪潮”，而此時，中國卻沉浸在大字報和標(biāo)語的“紅色海洋”中。在許多人迷茫彷徨時，時任華北電力學(xué)院教師的楊奇遜，卻一直在追蹤國際最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)。這使他在其后的繼電保護(hù)事業(yè)中大顯身手。
繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)中最重要的自動裝置。它的功能是當(dāng)電力系統(tǒng)內(nèi)任何一點(diǎn)發(fā)生故障時，能夠迅速測量出故障點(diǎn)，并自動發(fā)出切斷開關(guān)的命令，使整個電力系統(tǒng)繼續(xù)正常工作。
微機(jī)保護(hù)是指以數(shù)字式計(jì)算機(jī)（包括微型機(jī)）為基礎(chǔ)而構(gòu)成的繼電保護(hù)，起源于20世紀(jì)60年代中后期。20世紀(jì)60年代中期，有人提出用小型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的設(shè)想，但是由于當(dāng)時計(jì)算機(jī)的價格昂貴，同時也無法滿足高速繼電保護(hù)的技術(shù)要求，因此沒有在保護(hù)方面取得實(shí)際應(yīng)用，但這為后來的繼電保護(hù)發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)技術(shù)在70年代初期和中期出現(xiàn)了重大突破，大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，使得微型處理器和微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入了實(shí)用階段。價格的大幅度下降，可靠性、運(yùn)算速度的大幅度提高，促使計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的研究出現(xiàn)了高潮。
在中國，微機(jī)保護(hù)的研究過程中，高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。從20世紀(jì)70年代開始，華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)自動化研究院，都相繼開始這方面的研制工作?！拔以诮屉娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)課程，趁這個機(jī)會也不斷深入理解和研究繼電保護(hù)的原理?！睏钇孢d從未放棄這方面的努力。
改革開放，改變了中國知識分子的命運(yùn)。1979年，中國首次在全國范圍內(nèi)選派200名科技人員赴外進(jìn)修，已做了18年教師的楊奇遜有幸入遠(yuǎn)。他選擇了澳大利亞新南威爾士大學(xué)的Morrison教授，這位世界計(jì)算機(jī)保護(hù)的奠基人之一做自己的導(dǎo)師。事實(shí)上，楊奇遜與Morrison教授年紀(jì)相仿。
初到澳大利亞的楊奇遜，深知兩年時間何等珍貴！出國前，他根本沒有接觸過微型計(jì)算機(jī)，導(dǎo)師失望的眼神使他暗自下決心，一定要爭口氣。經(jīng)過刻苦學(xué)習(xí)，楊奇遜的水平飛速提升。1980年8月，還在澳大利亞的他創(chuàng)造性地研制成功的“M6809大電阻接地距離保護(hù)裝置”獲得圓滿成功。這一裝置能在千分之七秒的時間內(nèi)，精確地計(jì)算出短路點(diǎn)，并能快速地切除故障線路。
到了1981年，他的“微型計(jì)算機(jī)高阻接地距離保護(hù)”論文引起了國際同行關(guān)注。澳大利亞電力局立即作出決定，出錢資助楊奇遜繼續(xù)研究并攻讀博士學(xué)位。1981年11月18日，一篇來自堪培拉的新華社電訊報道刊登在國內(nèi)的《光明日報》上，向中國人民報告了楊奇遜的海外成就。1982年，楊奇遜比規(guī)定時間提前一年完成了專業(yè)研究，被新南威爾士大學(xué)授予博士學(xué)位。以他在科技領(lǐng)域所取得的成果，楊奇遜完全可以選擇留在各方面條件更優(yōu)越的澳洲發(fā)展。但當(dāng)論文答辯通過后，他沒有任何遲疑，迫不及待地收拾好行囊踏上了回國的飛機(jī)。
楊奇遜回國的時候，當(dāng)時的中國，微機(jī)保護(hù)的熱潮方興未艾。
中國第一臺微機(jī)保護(hù)裝置誕生
回國后，楊奇遜就像是一個沖刺的運(yùn)動員，迫不及待地開展研究工作?！爱?dāng)時的學(xué)校和電力系兩級領(lǐng)導(dǎo)都到我家慰問，問我需要什么，還答應(yīng)讓我從77屆學(xué)生里挑選最好的。這可以說是要什么給什么。條件雖然不如現(xiàn)在好，在當(dāng)時也是很夠意思了。另外，電力部也為微機(jī)保護(hù)立了項(xiàng)。”楊奇遜回憶往事，仍然非常感動。
1982年春節(jié)剛過，華北電力學(xué)院把動模實(shí)驗(yàn)室旁邊的一個不足15平方米的狹長的房間騰出來，給他做專用實(shí)驗(yàn)室，并給他配了一個剛畢業(yè)的大學(xué)生和一位實(shí)驗(yàn)室技術(shù)員。
“我們要研制出中國的實(shí)用化微機(jī)保護(hù)裝置，要解決的是實(shí)用化和可靠性的根本問題?！睘榇?，楊奇遜制定了非常明確的研究目標(biāo)。學(xué)校經(jīng)費(fèi)不足、設(shè)備缺乏，大家就通力合作，自制設(shè)備，自己設(shè)計(jì)和組裝急需的輔助設(shè)備。他們用手電鉆的開啟來模擬電磁干擾和電源擾動，使用通斷接觸器模擬瞬變干擾和浪涌干擾等。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生了許許多多離奇古怪的現(xiàn)象，經(jīng)常是感覺遇到了一座擋在面前的山，一旦問題解決后卻無暇輕松，因?yàn)榍懊孢€有更高的山。
相比于傳統(tǒng)的保護(hù)，微機(jī)保護(hù)不僅精度高、計(jì)算速度快、可靠性高、運(yùn)行維護(hù)便捷、使用方式靈活，而且還可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)保護(hù)難以實(shí)現(xiàn)的原理和功能，這是電網(wǎng)向現(xiàn)代化邁進(jìn)的重要支撐。
那一年的整個夏天，楊奇遜和助手們在“煉丹爐”般炎熱的實(shí)驗(yàn)室里廢寢忘食。僅僅半年，我國第一臺微機(jī)繼電保護(hù)裝置試驗(yàn)室樣機(jī)就完成了。但是，從實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)到實(shí)際工程的產(chǎn)品之間距離有多遠(yuǎn)？最大的難題是裝置的抗干擾性能?！白畛醯膶?shí)驗(yàn)室樣機(jī)非常敏感，實(shí)驗(yàn)室的照明燈開關(guān)時它都會誤動作。”楊奇遜笑著說。
“電力系統(tǒng)運(yùn)用新產(chǎn)品一向謹(jǐn)慎。所以要感謝當(dāng)時的河北電力局，有勇氣敢第一個吃螃蟹啊。1984年5月14日，我們的樣機(jī)在河北省邯鄲市馬頭電廠開始試運(yùn)行。很多人對能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)對話的裝置好奇不已，因?yàn)樗軌虬压收献詣油ㄟ^打印的形式予以體現(xiàn)。在試運(yùn)行過程中，經(jīng)歷了多次正確動作的驗(yàn)證，此后這臺試運(yùn)行的設(shè)備一直運(yùn)行了許多年?！?/FONT>
1984年，MDP-1型微機(jī)距離保護(hù)裝置經(jīng)過試運(yùn)行的考驗(yàn)，順利通過了專家的技術(shù)鑒定，并于同年參加了全國首屆微機(jī)應(yīng)用成果展覽會，并榮獲一等獎。1984年12月13日，《河北日報》報道，華北電力學(xué)院副教授楊奇遜等研制成功我國第一套微型計(jì)算機(jī)距離保護(hù)裝置，首次將微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用于輸電線路的繼電保護(hù)。
中國微機(jī)保護(hù)走出實(shí)驗(yàn)室
MDP-1型微機(jī)距離保護(hù)裝置通過了技術(shù)鑒定，楊奇遜和他的攻關(guān)小組馬上又開始研制可以批量供貨的成套微機(jī)保護(hù)裝置。1986年，中國第一套WXB-01成套微機(jī)線路保護(hù)裝置在遼寧省遼陽供電局投入運(yùn)行，卻引起了熱烈歡迎和強(qiáng)烈反對兩種效應(yīng)。
國際上電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的技術(shù)發(fā)展歷經(jīng)了電磁式保護(hù)—整流型保護(hù)—晶體管保護(hù)—集成電路保護(hù)—微機(jī)保護(hù)的發(fā)展過程。“80年代，中國剛剛普及晶體管保護(hù)，國內(nèi)一些研究單位已經(jīng)開始研制集成電路保護(hù)。這個時候直接推出微機(jī)保護(hù)，許多人擔(dān)心裝置的穩(wěn)定性、可靠性和可操作性等。有人主張先發(fā)展集成電路保護(hù)，時機(jī)成熟了再談微機(jī)保護(hù)。爭議非常激烈。”楊奇遜說。
與其花時間爭論還不如抓緊行動，楊奇遜帶領(lǐng)著研發(fā)團(tuán)隊(duì)深入現(xiàn)場了解最終用戶的使用習(xí)慣，堅(jiān)持“不讓問題過夜”的理念，很快用戶就喜歡上了這個跨時代的、令人感到玄妙神奇的產(chǎn)品。當(dāng)WXB-01投入運(yùn)行后，一系列正確動作行為呈現(xiàn)在人們面前時，反對的聲音逐漸消失了。
為了驗(yàn)證第一套實(shí)用化的高壓線路微機(jī)保護(hù)裝置在實(shí)際短路情況下的動作行為，河北省電力局于1987年9月26日在邯鄲供電局進(jìn)行了一次人工短路試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明：微機(jī)保護(hù)動作可靠、迅速、抗弧光電阻能力強(qiáng)，測距準(zhǔn)確。隨即，河北省電力局在石家莊、定州、保定之間的兩條雙回線上全部采用了微機(jī)保護(hù)，中國電力自動化行業(yè)進(jìn)入了微機(jī)保護(hù)的推廣應(yīng)用階段。
上世紀(jì)80年代末，楊奇遜又把更為成熟的微機(jī)保護(hù)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了國內(nèi)幾家大型繼電器制造廠。在到各地講學(xué)推廣微機(jī)保護(hù)的同時，楊奇遜在學(xué)校開設(shè)“計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)專題”課程，籌建了微機(jī)保護(hù)研究室。直到那時，他仍把自己單純定位為一個高校學(xué)者。
1993年，楊奇遜年滿56歲，正值中國改革開放的第二次高潮。目睹微機(jī)保護(hù)市場上，許多高端產(chǎn)品被進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)，楊奇遜徹夜不寧。當(dāng)國內(nèi)的幾家繼電器制造廠的領(lǐng)導(dǎo)找到他，建議成立一個公司時，他同意出山組建了北京四方繼保自動化股份有限公司。至今，四方公司的5萬多套微機(jī)保護(hù)裝置和3000多座35千伏至500千伏綜合自動化變電站被電力系統(tǒng)采用，并遠(yuǎn)銷海外。可以說，今日四方，是中國微機(jī)保護(hù)科技成果迅速產(chǎn)業(yè)化的典范。伴隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，依托科技進(jìn)步，目前，中國電力工業(yè)全面進(jìn)入微機(jī)保護(hù)時代。
記者了解到，1997年的全國繼電保護(hù)工作會議，針對當(dāng)時電網(wǎng)事故頻發(fā)、保護(hù)不正確動作次數(shù)較多的情況，提出了大幅度提高正確動作率的工作目標(biāo)。到2006年年底，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)220千伏及以上保護(hù)設(shè)備微機(jī)化率達(dá)到91.45%，其中線路保護(hù)微機(jī)化率為98.20%，變壓器保護(hù)微機(jī)化率為78.32%，母線保護(hù)微機(jī)化率為69.85%。實(shí)踐表明，微機(jī)保護(hù)的正確動作率明顯高于傳統(tǒng)的保護(hù)，從1997年到2008年，國家電網(wǎng)公司220千伏以上系統(tǒng)繼電保護(hù)正動率由97.26％提高到99.95%，電網(wǎng)故障快速切除率由96.95%提高到100%。國產(chǎn)化水平也在提高，2006年年末，220千伏及以上系統(tǒng)繼電保護(hù)國產(chǎn)化率就已達(dá)到88.51％，線路保護(hù)的國產(chǎn)化率達(dá)到89.13%。
“您當(dāng)時預(yù)見到這番前景了嗎？”記者問。楊奇遜說，“我一直相信，微機(jī)保護(hù)有美好的未來，但我沒想到，這個時代來得這么快。我的老師也覺得難以置信。2005年，我請Morrison教授來華，當(dāng)他見到四方公司的龐大生產(chǎn)規(guī)模時，異常震驚，因?yàn)槲C(jī)保護(hù)在中國的發(fā)展已經(jīng)超過了很多西方發(fā)達(dá)國家。”
（轉(zhuǎn)載）
