項(xiàng)目名稱：國家工頻高電壓全系列基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用

主要參與單位：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司、中國電力科學(xué)研究院有限公司、國家高電壓計(jì)量站、華中科技大學(xué)等單位

項(xiàng)目簡介：項(xiàng)目歷時(shí)20年研制的1千伏至1000千伏全系列基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置經(jīng)原國家質(zhì)檢總局授權(quán)為我國法定最高等級(jí)社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，與德、美、日等國相比，準(zhǔn)確度更優(yōu)，電壓等級(jí)最高。項(xiàng)目研制的高可靠性校準(zhǔn)系統(tǒng)覆蓋31個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），成為工頻高電壓現(xiàn)場校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)模式。項(xiàng)目成果被鑒定為“總體上國際領(lǐng)先”，推動(dòng)了我國在工頻高電壓計(jì)量領(lǐng)域取得重大技術(shù)進(jìn)步，并由長期跟跑西方發(fā)達(dá)國家躍變?yōu)轭I(lǐng)先，保障電力、航天、高鐵等各高電壓計(jì)量應(yīng)用領(lǐng)域量值統(tǒng)一和計(jì)量準(zhǔn)確可靠，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

電壓準(zhǔn)確計(jì)量關(guān)系國計(jì)民生

“20世紀(jì)40年代中期的一天，美國加州理工學(xué)院突然宣布，他們此前所做的高能物理測(cè)量工作積累的數(shù)據(jù)通通報(bào)廢，原因就是高電壓計(jì)量不準(zhǔn)?！边@是著名物理學(xué)家錢學(xué)森在1978年全國計(jì)量工作會(huì)議上講的一則小故事。

電力系統(tǒng)的高電壓計(jì)量就好像給人體測(cè)血壓，測(cè)不準(zhǔn)就可能引起誤判，導(dǎo)致停電等安全事故。

日前，國網(wǎng)江蘇電力牽頭完成的“國家工頻高電壓全系列基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用”項(xiàng)目獲得2018年度國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人江蘇電科院計(jì)量中心主任黃奇峰介紹，國家高電壓基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置作為判斷全國高電壓計(jì)量裝置是否準(zhǔn)確的最高依據(jù)，是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)、供、用三方以及跨國電能結(jié)算準(zhǔn)確公平的根本保障。一個(gè)國家只有擁有了高水平的高電壓基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置，并在國際上與其他國家實(shí)現(xiàn)互認(rèn)，才能在高電壓技術(shù)領(lǐng)域擁有話語權(quán)。

而項(xiàng)目開展前，我國建立的高電壓基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置電壓等級(jí)低、準(zhǔn)確度等級(jí)也不如發(fā)達(dá)國家，只能高價(jià)進(jìn)口國外設(shè)備。進(jìn)入21世紀(jì)，我國電力技術(shù)發(fā)展迅速，工頻高電壓等級(jí)由超高壓提升至1000千伏特高壓，國外已經(jīng)沒有相應(yīng)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置產(chǎn)品可以提供，如不抓緊解決這一難題，我國的特高壓電網(wǎng)將面臨沒有基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的尷尬境地，嚴(yán)重影響電網(wǎng)運(yùn)行安全。同時(shí)，在電力、高鐵、航天、軍工等高電壓應(yīng)用領(lǐng)域，高精尖測(cè)量設(shè)備實(shí)驗(yàn)室量值溯源需求和大量現(xiàn)場高電壓測(cè)量設(shè)備校準(zhǔn)需求也激增。

“其實(shí)我們20年前就開始了相關(guān)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置的研發(fā)?！秉S奇峰介紹，精度等級(jí)高、絕緣要求高、現(xiàn)場使用難度大是高電壓基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置研制面臨的三大技術(shù)難題。自主研發(fā)高精度全系列高電壓基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置，對(duì)保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)有序運(yùn)行和支撐質(zhì)量強(qiáng)國戰(zhàn)略意義重大。

特高壓計(jì)量的“破冰”行動(dòng)

為破解特高壓計(jì)量難題，國網(wǎng)江蘇電力聯(lián)合中國電科院等單位組建電能計(jì)量研究攻關(guān)聯(lián)合工作組，向研制世界最高水平的工頻高電壓基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置發(fā)起了沖鋒。

黃奇峰說：“項(xiàng)目從方法、裝置和應(yīng)用三方面取得創(chuàng)新突破。一是尋找提高測(cè)量準(zhǔn)確度的新方法，從方法上保證計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的高精度；二是為將方法落地，首創(chuàng)高電位跨越精密電壓測(cè)量技術(shù)，解決絕緣與精度互為約束的難題，研制了最高等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)來給高電壓賦值；三是做出一個(gè)高可靠性現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)，提升現(xiàn)場校驗(yàn)的準(zhǔn)確性、可靠性、安全性和便捷性?！?/span>

2008年，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)完成了1千伏至500千伏高電壓基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置研發(fā)，同步開展運(yùn)用，實(shí)際準(zhǔn)確度全面超過了歐美國家。

彼時(shí)，我國首個(gè)交流特高壓工程1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范輸電線路投運(yùn)在即，迫切需要1000千伏的基礎(chǔ)量值。“這是挑戰(zhàn)，更是機(jī)遇，我們就是要在特高壓量值上，樹立中國自己的坐標(biāo)。”黃奇峰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)摸索，創(chuàng)新提出了電磁式工頻高電壓比例二分之一對(duì)稱疊加溯源方法，首創(chuàng)高電位跨越精密電壓測(cè)量技術(shù)，研制成功1000千伏基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置，在世界上首次精確定義了1000千伏量值，精度優(yōu)于十萬分之五。這也意味著，我國工頻高電壓全系列國家基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置正式建立。根據(jù)國際計(jì)量局官方數(shù)據(jù)，該基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置與德國、美國、日本等國家相比，電壓等級(jí)最高，準(zhǔn)確度更優(yōu)。

2015年11月，應(yīng)用該項(xiàng)目成果的世界首臺(tái)特高壓互感器試驗(yàn)車亮相上海1000千伏滬西站，標(biāo)志著我國在現(xiàn)場高電壓計(jì)量設(shè)備高可靠性校準(zhǔn)系統(tǒng)方面實(shí)現(xiàn)了1000千伏及以下電壓等級(jí)的全覆蓋，效率比之前開展的試驗(yàn)提升了5倍以上。

中國標(biāo)準(zhǔn)走在電能計(jì)量領(lǐng)域世界前列

經(jīng)過20年的產(chǎn)學(xué)研攻關(guān)，項(xiàng)目組首創(chuàng)電磁式工頻高電壓比例疊加量值溯源方法，實(shí)現(xiàn)了直接測(cè)量自校準(zhǔn)準(zhǔn)確溯源；建立的1千伏至1000千伏國家工頻高電壓基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)裝置，經(jīng)原國家質(zhì)檢總局授權(quán)成為我國法定最高等級(jí)社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，為高電壓相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域提供了準(zhǔn)確的量值保證。2013年以來溯源到該裝置的高電壓計(jì)量/測(cè)量設(shè)備累計(jì)已有800余萬套，電力、航天、高鐵等各行業(yè)高電壓計(jì)量設(shè)備已100%溯源到該標(biāo)準(zhǔn)裝置。

2009年起，項(xiàng)目組先后研制6個(gè)電壓等級(jí)的現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)，在全國31個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）銷售2100余套，廣泛應(yīng)用于國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)以及中廣核等企業(yè)，開展高壓計(jì)量/測(cè)量設(shè)備現(xiàn)場校準(zhǔn)36萬臺(tái)次，成為工頻高電壓現(xiàn)場校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)模式。

中國電力計(jì)量人用中國標(biāo)準(zhǔn)和中國裝備說話，自信地走在了電能計(jì)量領(lǐng)域世界前列。由項(xiàng)目專利許可、量值傳遞的高壓設(shè)備已出口至德國、日本、菲律賓等國家，近三年累計(jì)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益超過13億元。