深耕交直流混合配電網(wǎng)、電力電子化系統(tǒng)控制保護(hù)等專業(yè)，攻克基于交直流混合配用電的可再生能源高效消納的運(yùn)行、控制難題，推動交直流配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，為建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系作出貢獻(xiàn)。
3月20日，江蘇電力科學(xué)研究院總工程師袁宇波組織交直流組網(wǎng)及運(yùn)行控制科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成員，在高壓碳化硅器件研制、應(yīng)用方面開展高性能功率器件驅(qū)動技術(shù)研究。高壓碳化硅器件是實(shí)現(xiàn)電能的高效交直流變換的核心器件，對降低配電、用電領(lǐng)域的電能損耗具有重要意義。
配用電技術(shù)是袁宇波團(tuán)隊(duì)的主攻領(lǐng)域。工作20年來，袁宇波潛心鉆研前沿技術(shù)，投身于重大技術(shù)創(chuàng)新和重要課題研究，攻克了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題，持續(xù)推動我國新型交直流配用電技術(shù)“走出去"。
2003年博士研究生畢業(yè)后，袁宇波入職江蘇電力科學(xué)研究院。工作的10年前，他主要從事智能變電站的調(diào)試、故障分析等技術(shù)工作。在主網(wǎng)領(lǐng)域開展科研和生產(chǎn)支撐之余，袁宇波關(guān)注到了配網(wǎng)的重要性。“配電網(wǎng)直接連接電網(wǎng)與客戶，配用電技術(shù)影響每一個人。"袁宇波認(rèn)為，配電網(wǎng)領(lǐng)域的工作大有可為。
第1章 性能特點(diǎn)與技術(shù)參數(shù)（SHHZ1006繼電保護(hù)測試儀服務(wù)快捷深受廣大客戶好評）
第1節(jié) 性能特點(diǎn)
電壓電流輸出靈活組合 輸出達(dá)6相電壓6相電流，可任意組合實(shí)現(xiàn)常規(guī)4相電壓3相電流型、6相電壓型、6相電流型，以及12相型輸出模式，既可兼容傳統(tǒng)的各種試驗(yàn)方式，也可方便地進(jìn)行三相變壓器差動試驗(yàn)和廠用電快切和備自投試驗(yàn)。
操作方式 裝置直接外接筆記本電腦或臺式機(jī)進(jìn)行操作，方便快捷，性能穩(wěn)定。
新型高保真線性功放 輸出端一直堅持采用高保真、高可靠性模塊式線性功放，而非開關(guān)型功放，性能好。不會對試驗(yàn)現(xiàn)場產(chǎn)生高、中頻干擾，而且保證了從大電流到微小電流全程都波形平滑精度優(yōu)良。
高性能主機(jī) 輸出部分采用DSP控制，運(yùn)算速度快，實(shí)時數(shù)字信號處理能力強(qiáng)，傳輸頻帶寬，控制高分辨率D/A轉(zhuǎn)換。輸出波形精度高，失真小線性好。采用了大量*技術(shù)和精密元器件材料，并進(jìn)行了專業(yè)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，因而裝置體積小、重量輕、功能全、攜帶方便，開機(jī)即可工作，流動試驗(yàn)非常方便。
軟件功能強(qiáng)大 可完成各種自動化程度高的大型復(fù)雜校驗(yàn)工作，能方便地測試及掃描各種保護(hù)定值，進(jìn)行故障回放，實(shí)時存儲測試數(shù)據(jù)，顯示矢量圖，聯(lián)機(jī)打印報告等。6相電流可方便進(jìn)行三相差動保護(hù)測試。
具有獨(dú)立直流電源輸出 設(shè)有一路110V 及 220V可調(diào)直流電源輸出。
接口完整 裝置帶有USB通訊口，可與計算機(jī)及其它外部設(shè)備通信。
完善的自我保護(hù)功能 散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，硬件保護(hù)措施可靠完善，具有電源軟啟動功能，軟件對故障進(jìn)行自診斷以及輸出閉鎖等功能。
第2節(jié) 技術(shù)參數(shù)（SHHZ1006繼電保護(hù)測試儀服務(wù)快捷深受廣大客戶好評）
參數(shù)
電流通道數(shù) | 標(biāo)準(zhǔn)6相 |
電壓通道數(shù) | 標(biāo)準(zhǔn)6相 |
交流電流輸出范圍 | 30A /相或180A（六并） |
直流電流輸出范圍 | 10ADC /相 |
交流電壓輸出范圍 | 120VAC / 相 |
直流電壓輸出范圍 | 160VDC / 相 |
額定參數(shù)
? 交流電流輸出
6相電流輸出時每相輸出（有效值） 0～30A 輸出精度 0.2級
3相電流輸出時每相輸出（有效值） 0～60A
6相并聯(lián)電流輸出（有效值） 0～180A
相電流長時間允許工作值（有效值） 10A
相電流*大輸出功率 300VA
6相并聯(lián)電流*大輸出時*大輸出功率 1000VA
6相并聯(lián)電流*大輸出時允許工作時間 10s
頻率范圍（基波） 20～1000Hz
諧波次數(shù) 1～20 次
? 直流電流輸出
電流輸出 0～±10A / 每相 輸出精度 0.5級
*大輸出負(fù)載電壓 20V
? 交流電壓輸出
相電壓輸出（有效值） 0～120V 輸出精度 0.2級
線電壓輸出（有效值） 0～240V
相電壓 / 線電壓輸出功 80VA / 100VA
頻率范圍（基波） 20～1000Hz
諧波次數(shù) 1～20次
? 直流電壓輸出
相電壓輸出幅值 0～±160V 輸出精度 0.5級
線電壓輸出幅值 0～±320V
相電壓/ 線電壓輸出功率 70VA / 140VA
? 開關(guān)量
8路開關(guān)量輸入
空接點(diǎn) 1～20mA，24V
電位接點(diǎn)接入 “0"：0 ～ +6V； “1"：+11 V ～ +250 V
4對開關(guān)量輸出 DC：220 V／0.2 A；AC：220 V／0.5 A
? 時間測量范圍
0.1ms ～ 9999s ， 測量精度 ＜0.1mS
第2章 裝置硬件結(jié)構(gòu)（SHHZ1006繼電保護(hù)測試儀服務(wù)快捷深受廣大客戶好評）
第1節(jié) 裝置硬件組成
數(shù)字信號處理器微機(jī)
裝置采用高速數(shù)字控制處理器作為輸出核心，軟件上應(yīng)用32位雙精度算法產(chǎn)生各相任意的高精度波形。由于采用一體結(jié)構(gòu)，各部分結(jié)合緊密，數(shù)據(jù)傳輸距離短，結(jié)構(gòu)緊湊。克服了筆記本電腦直接控制式測控儀中因數(shù)據(jù)通信線路長、頻帶窄導(dǎo)致的輸出波形點(diǎn)數(shù)少的問題。
D/A轉(zhuǎn)換和低通濾波
采用高精度D/A轉(zhuǎn)換器，保證了全范圍內(nèi)電流、電壓的精度和線性度。
由于擬合點(diǎn)數(shù)密度高，波形保真度高，諧波分量小，對低通濾波器的要求很低，從而具有很好的暫態(tài)特性、相頻特性、幅頻特性，易于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確移相、諧波疊加，高頻率時亦可保證很高精度。
電壓、電流放大器
相電流、電壓一直堅持采用高性能線性放大器輸出方式，使電流、電壓源可直接輸出從直流到含各種頻率成份的波形，如方波、各次諧波疊加的組合波形，故障暫態(tài)波形等，并且輸出波形干凈平滑，對鄰近設(shè)備無高頻輻射干擾，可以較好地模擬各種短路故障時的電流、電壓特征。
功放電路采用進(jìn)口大功率高保真模塊式功率器件作功率輸出級，結(jié)合精心、合理設(shè)計的散熱結(jié)構(gòu)，具有足夠大的功率冗余和熱容量。功放電路具有完備的過熱、過流、過壓及短路保護(hù)。當(dāng)電流回路出現(xiàn)過流，電壓回路出現(xiàn)過載或短路時，自動限制輸出功率，關(guān)斷整個功放電路，并給出告警信號顯示。為防止大電流下長期工作引起功放電路過熱，裝置設(shè)置了大電流下軟件*。10A及以下輸出時裝置可長期工作，當(dāng)電流超過10A時，軟件*啟動，*時間到，軟件自動關(guān)閉功率輸出并給出告警指示。輸出電流越大，*越短。
開入、開出量
裝置有8路開入和4路開出。
開關(guān)量輸入電路可兼容空接點(diǎn)和0～250V電位接點(diǎn)。電位方式時，0～6V為合，11～250V為分。開關(guān)量可以方便地對各相開關(guān)觸頭的動作時間和動作時間差進(jìn)行測量。
開入部分與主機(jī)工作電源、功放電源等均隔離。開入地為懸浮地，所以，開入部分公共端與電流、電壓部分公共端UN、IN等均不相通。
開關(guān)量電位輸入有方向性，應(yīng)將公共端接電位正端，開入端接電位負(fù)端，保證公共端子電位高于開入端子?，F(xiàn)場接線時，應(yīng)將開入公共端接＋KM，接點(diǎn)負(fù)端接開入端子。如果接反，則將無法正確檢測。
開出部分為繼電器空接點(diǎn)輸出。輸出容量為DC：220V／0.2A，AC：220V／0.5A。開關(guān)量輸出與電壓、電流、開入等各部分均*隔離。各個開出量的動作過程在各個測試模塊中各有不同，詳細(xì)請參看各模塊軟件操作說明。
以下是兩種常見的開出量接線示意圖：
直流電源輸出
裝置在機(jī)箱底板上裝設(shè)有一路可調(diào)直流電源輸出，分 110V 及 220V 兩檔，可作為現(xiàn)場試驗(yàn)輔助電源。為該電源還設(shè)置了一個電位器，可在 80％－110％ 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。該電源額定工作電流1.5A，可作為保護(hù)裝置的直流工作電源，也可作為跳合閘回路電源。該電源如過載或短路，將燒壞相應(yīng)保險（2A／250V），此時更換此保險管即可。
第1章 特點(diǎn)與技術(shù)參數(shù)
一節(jié) 主要特點(diǎn)
電壓電流輸出靈活組合 輸出達(dá)4相電壓3相電流，可任意組合實(shí)現(xiàn)常規(guī)4相電壓3相電流型輸出模式，既可兼容傳統(tǒng)的各種試驗(yàn)方式，也可方便地進(jìn)行三相變壓器差動試驗(yàn)和廠用電快切和備自投試驗(yàn)。
操作方式 裝置直接外接筆記本電腦或臺式機(jī)進(jìn)行操作，方便快捷，性能穩(wěn)定。
新型高保真線性功放 輸出端一直堅持采用高保真、高可靠性模塊式線性功放，而非開關(guān)型功放，性能。不會對試驗(yàn)現(xiàn)場產(chǎn)生高、中頻干擾，而且保證了從大電流到微小電流全程都波形平滑精度優(yōu)良。
高性能主機(jī) 輸出部分采用DSP控制，運(yùn)算速度快，實(shí)時數(shù)字信號處理能力強(qiáng)，傳輸頻帶寬，控制高分辨率D/A轉(zhuǎn)換。輸出波形精度高，失真小線性好。采用了大量*技術(shù)和精密元器件材料，并進(jìn)行了專業(yè)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，因而裝置體積小、重量輕、功能全、攜帶方便，開機(jī)即可工作，流動試驗(yàn)非常方便。
軟件功能強(qiáng)大 可完成各種自動化程度高的大型復(fù)雜校驗(yàn)工作，能方便地測試及掃描各種保護(hù)定值，進(jìn)行故障回放，實(shí)時存儲測試數(shù)據(jù)，顯示矢量圖，聯(lián)機(jī)打印報告等?？煞奖氵M(jìn)行三相差動保護(hù)測試。
具有獨(dú)立直流電源輸出 設(shè)有一路110V 及 220V直流電源輸出。
接口完整 裝置帶有USB通訊口，可與計算機(jī)及其它外部設(shè)備通信。
完善的自我保護(hù)功能 散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，硬件保護(hù)措施可靠完善，具有電源軟啟動功能，軟件對故障進(jìn)行自診斷以及輸出閉鎖等功能。
第2節(jié) 額定參數(shù)
? 交流電流輸出
輸出精度 0.2級
相電流輸出（有效值） 0～40A
三并電流輸出（有效值） 0～120A
相電流長時間允許工作值（有效值） 10A
相電流*大輸出功率 420VA
三并電流*大輸出時*大輸出功率 900VA
三并電流*大輸出時允許工作時間 10s
頻率范圍（基波） 20～1000Hz
諧波次數(shù) 1～20 次
? 直流電流輸出
輸出精度 0.2級
電流輸出 0～±10A / 每相，0～±30A / 三并
*大輸出負(fù)載電壓 20V
? 交流電壓輸出
輸出精度 0.2級
相電壓輸出（有效值） 0～120V
線電壓輸出（有效值） 0～240V
相電壓/線電壓輸出功率 80VA / 100VA
頻率范圍（基波） 20～1000Hz
諧波次數(shù) 1～20次
? 直流電壓輸出
輸出精度 0.2級
相電壓輸出幅值 0～±160V
線電壓輸出幅值 0～±320V
相電壓/線電壓輸出功率 70VA / 140VA
? 開關(guān)量及時間測量
工控型 | 備注 | |
開關(guān)量輸入 | 8路 | 空接點(diǎn)： 1～20mA，24V 電位接點(diǎn)接入：“0"：0～ +6V； “1"：+11 V～ +250V |
開關(guān)量輸出 | 4對 | DC：220V／0.2A；AC：220V／0.5A |
時間測量 | 測量范圍0.1ms ～ 9999s 測量精度0.1mS | |
? 體積重量
工控型 | |
外形尺寸 | 410×360×200mm3 |
單機(jī)重量 | 20kg |
供電電源 | AC 220V±10%，50／60Hz |
環(huán)境溫度 | -10℃ ～ +50℃ |
第2章 裝置硬件結(jié)構(gòu)
第1節(jié) 裝置硬件組成
? 控制數(shù)字信號處理器微機(jī)
本裝置采用高速、高性能數(shù)字控制處理器作為控制微機(jī)，軟件上應(yīng)用雙精度算法產(chǎn)生各相任意的高精度波形。由于采用一體結(jié)構(gòu)，各部分結(jié)合緊密，數(shù)據(jù)傳輸距離短，結(jié)構(gòu)緊湊?？朔斯P記本電腦直接控制式測控儀中因數(shù)據(jù)通信線路長、頻帶窄導(dǎo)致的輸出波形點(diǎn)數(shù)少的問題。
?..D/A轉(zhuǎn)換和低通濾波
采用高速高位D/A轉(zhuǎn)換器，保證了全范圍內(nèi)電流、電壓的精度和線性。
由于D/A分辨率高和擬合密度高，波形失真小，諧波分量小，對低通濾波器的要求很低，從而具有很好的暫態(tài)特性、相頻特性、幅頻特性，易于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確移相、諧波疊加，高頻率時亦可保證高的精度。
? 電壓、電流放大器
各相電流、電壓不采用升流、升壓器，而采用直接輸出方式，使電流、電壓源可直接輸出從直流到含各種頻率成份的波形，如方波、各次諧波疊加的組合波形，故障暫態(tài)波形等，可以較好地模擬各種短路故障時的電流、電壓特征。
功放電路采用進(jìn)口大功率高保真模塊式功率器件作功率輸出級，結(jié)合精心、合理設(shè)計的散熱結(jié)構(gòu)，具有足夠大的功率冗余和熱容量。功放電路具有完備的過熱、過流、過壓及短路保護(hù)。當(dāng)電流回路出現(xiàn)過流，電壓回路出現(xiàn)過載或短路時，自動限制輸出功率，關(guān)斷整個功放電路，并給出告警信號顯示。為防止大電流下長期工作引起功放電路過熱，裝置設(shè)置了大電流下軟件*。10A及以下輸出時裝置可長期工作，當(dāng)電流超過10A時，軟件*啟動，*時間到，軟件自動關(guān)閉功率輸出并給出告警指示。輸出電流越大，*越短。
? 開入、開出量
開關(guān)量輸入電路可兼容空接點(diǎn)和0～250V電位接點(diǎn)。電位方式時，0～6V為合，11～250V為分。開關(guān)量可以方便地對各相開關(guān)觸頭的動作時間和動作時間差進(jìn)行測量。
開入部分與主機(jī)工作電源、功放電源等均隔離。開入地為懸浮地，所以，開入部分公共端與電流、電壓部分公共端UN、IN等均不相通。
開關(guān)量電位輸入有方向性，應(yīng)將公共端接電位正端，開入端接電位負(fù)端，保證公共端子電位高于開入端子?，F(xiàn)場接線時，應(yīng)將開入公共端接＋KM，接點(diǎn)負(fù)端接開入端子。如果接反，則將無法正確檢測。
開出部分為繼電器空接點(diǎn)輸出。輸出容量為DC：220V／0.2A，AC：220V／0.5A。開關(guān)量輸出與電壓、電流、開入等各部分均*隔離。各個開出量的動作過程在各個測試模塊中各有不同，詳細(xì)請參看各模塊軟件操作說明。
以下是兩種常見的開出量接線示意圖：
? 直流電源輸出
裝置在機(jī)箱底板上裝設(shè)有一路可切換直流電源輸出，分 110V 及 220V 兩檔，可作為現(xiàn)場試驗(yàn)輔助電源。該電源額定工作電流1.5A，可作為保護(hù)裝置的直流工作電源，也可作為跳合閘回路電源。該電源如過載或短路，將燒壞相應(yīng)保險（2A／250V），此時更換此保險管即可。
為了進(jìn)一步提高配電網(wǎng)的可靠性，電網(wǎng)企業(yè)需要準(zhǔn)確排查配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，并開展運(yùn)維提升。2013年起，袁宇波和團(tuán)隊(duì)成員研發(fā)了配網(wǎng)故障統(tǒng)計分析、可靠性計算等一系列診斷分析工具。這些工具可通過分析每日數(shù)據(jù)自動研判全省配電網(wǎng)可靠性，并針對薄弱線路給出運(yùn)維建議，助力提升江蘇配電網(wǎng)管理水平。
直流用電技術(shù)能夠有效降低交直流變換環(huán)節(jié)中的電能損耗。為了構(gòu)建完善的交直流用電生態(tài)，2017年以來，袁宇波先后主導(dǎo)了交直流配用電領(lǐng)域的兩項(xiàng)國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目，牽頭研發(fā)了當(dāng)時全球效率很高的電力電子變壓器、直流變壓器及15種高效率直流家電，并第1次將交直流電網(wǎng)的互聯(lián)控制技術(shù)應(yīng)用于蘇州同里綜合能源服務(wù)中心等工程。
2018年，袁宇波與團(tuán)隊(duì)成員在蘇州同里綜合能源服務(wù)中心，經(jīng)過100多次參數(shù)調(diào)優(yōu)和組合測試，攻克了交直流高效轉(zhuǎn)化、功率子模塊研制、控制保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試等難題，研發(fā)出了電力電子變壓器。這種電力電子變壓器效率達(dá)97%以上，與傳統(tǒng)變壓器相比，僅一臺全年即可節(jié)約50多萬千瓦時電量。該研究成果在2018年國際能源變革論壇亮相，成為各國專家關(guān)注的焦點(diǎn)，并獲得了中國電力科學(xué)技術(shù)獎、國家電網(wǎng)有限公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎等獎項(xiàng)。
“新型配用電技術(shù)是一個嶄新的領(lǐng)域。直流配電、高效電能變換等技術(shù)沒有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)。我們必須盡快在國際上形成話語權(quán)。"袁宇波說。
2019年起，袁宇波在中低壓直流配用電技術(shù)領(lǐng)域的突破引起了法國電力集團(tuán)的關(guān)注。該公司中國區(qū)代表多次赴江蘇調(diào)研，與袁宇波團(tuán)隊(duì)交流。雙方在直流配網(wǎng)的電能質(zhì)量、能效分析等方面加強(qiáng)合作，共同申報了電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）國際標(biāo)準(zhǔn)等，推動直流配電網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展。2019年至2020年，由袁宇波主導(dǎo)、多國專家參與的2項(xiàng)交直流配用電領(lǐng)域的IEEE國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，他本人也獲得了IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)貢獻(xiàn)獎。2021年，他再次獲得IEEE PES個人突出貢獻(xiàn)獎。
在配用電領(lǐng)域取得一系列成果的同時，袁宇波并未放慢自己在大電網(wǎng)領(lǐng)域研究的腳步。江蘇電網(wǎng)區(qū)外來電多、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜。袁宇波研究電網(wǎng)與負(fù)荷友好互動技術(shù)，2016至2018年間先后參與研發(fā)了三期江蘇電網(wǎng)源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)精準(zhǔn)切負(fù)荷的控制容量達(dá)260萬千瓦，響應(yīng)速度從最開始的分鐘級提升至毫秒級。
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