輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室（重慶大學）

輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室（重慶大學）不僅要建設強大的電網和採用先進的控制系統，而且要使輸配電設備具備在高海拔、覆冰雪、污穢、雷電等複雜環境中安全運行的能力，同時還要建立輸配電設備及系統運行安全的保障支持系統。

2019年3月，被科技部在2018年工程領域和材料領域國家重點實驗室評估結果為工程領域整改類實驗室。

基本介紹

• 中文名：輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室（重慶大學）
• 外文名：State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security andNew Technology（Chongqing University）
• 學科領域：電氣工程
• 建設地點：重慶大學電氣工程學院

研究領域

（1） 輸配電裝備及系統運行安全方向

輸配電裝備及系統運行安全涉及面廣而複雜，不僅要建設強大的電網和採用先進的控制系統，而且要使輸配電設備具備在高海拔、覆冰雪、污穢、雷電等複雜環境中安全運行的能力，同時還要建立輸配電設備及系統運行安全的保障支持系統。本方向主要是從引發電網大面積停電事故的主要源頭之一，即複雜環境導致輸配電設備及系統故障和運行可靠性層面開展基礎理論及關鍵技術研究，是國際關注、特別是我國電力工業所面臨的基礎性、關鍵性和迫切性問題。本方向主要研究在高海拔、污穢、雷擊、覆冰（雪）、酸雨（霧）等特殊環境中輸變電工程的安全科學及技術；研究高海拔及山區的雷電機理、雷電禁止模型、大型接地網結構及計算方法、特殊環境條件接地技術的理論和方法、輸變電設備及各種電子設備的防雷技術；研究輸電線路覆冰及導線舞動機理、數學模型、防護科學和技術，研究輸電線路重大災害的預測、評估理論和方法。在複雜環境中輸變電設備絕緣技術與安全評估方面取得突破性進展。

（2）輸配電裝備狀態監測與安全評估方向

發、輸、變電設備的故障診斷系統、狀態監測、狀態維修與信息管理是國內外研究現代電力系統安全可靠運行的關鍵技術之一；大電網和配電網實時可靠性評估方法和控制技術等仍將是國內外研究的熱點；異步化發電（柔性發電）、風力、氫能等分散式發電的新型發電理論及接入技術，對解決傳統同步發電系統所存在的電網結構安全問題具有重要前景。本方向主要研究新一代多信息量輸變電設備狀態線上監測技術；研究輸變電設備壽命預測、故障診斷、狀態維修理論和輸變電設備故障及老化機理；在已有的電力系統可靠性研究優勢基礎上繼續深化大電網運行可靠性基礎理論和風險評估研究；研究電力系統經濟運行與電力系統安全分析、控制措施等；研究柔性發電技術理論及異步化發電機設計與勵磁控制的關鍵技術。在複雜環境中輸配電裝備狀態監測、風險預警方面和異步化(柔性)發電技術及電網可靠性方面取得突破性進展。

（3）電工新技術及其在電力安全中的套用方向

超特高壓交直流輸變電系統的電磁環境及電磁干擾問題備受關注。它所產生的強電磁場的生態效應，特別是對人體健康的影響是國際上關注的重要問題。套用現代電力電子變換技術，實現高效率、高品質安全用電為目的的電能質量監測和控制已成為保障現代電網安全運行亟待解決的重點研究問題。本方向主要研究現代電磁場理論、電路理論及其套用、電磁兼容與電磁環境保護等；研究電能質量監測與控制、有源濾波器與靜止無功補償器的混合補償拓撲結構模型、新能源併網控制技術、高效率電力電子變換器理論與系統集成、高校特種開關電源、高性能電氣傳動與智慧型控制技術等。在生物阻抗成像及高效率電力電子變換器理論及控制方面取得突破性進展。

學術組織

實驗室學術委員會由15位專家組成，孫才新院士為主任，50歲以下中青年學術委員占了40%，依託單位學術委員人數為5人。學術委員會負責把握實驗室的總體研究方向，制訂開放研究課題指南，規劃、引導實驗室的學術發展；組織對外學術交流與聯合科技攻關，聯繫、推薦擬引進的高水平人才；培養創新研究團隊或群體。

學術委員會名單

序號	姓名	性別	職稱	學委會職務	專業特長	工作單位
1	孫才新	男	院士	主任	高電壓與絕緣技術	重慶大學
2	鄭健超	男	院士	副主任	高電壓與絕緣技術	廣東核電集團公司
3	程時傑	男	院士	副主任	電力系統及自動化	華中科技大學
4	周孝信	男	院士	委員	電力系統及自動化	中國電力科學研究
5	雷清泉	男	院士	委員	電壓與絕緣技術	哈爾濱理工大學
6	李興源	男	教授	委員	電力系統及自動化	四川大學
7	肖立業	男	研究員	委員	電工理論與新技術	中國科學院電工研究所
8	梁曦東	男	教授	委員	高電壓與絕緣技術	清華大學
9	廖瑞金	男	教授	委員	高電壓與絕緣技術	重慶大學
10	周雒維	男	教授	委員	電力電子與傳動	重慶大學
11	榮命哲	男	教授	委員	電機與電器	西安交通大學
12	楊迎建	男	教授	委員	高電壓與絕緣技術	武漢高壓研究所
13	何　為	男	教授	委員	電工理論與新技術	重慶大學
14	廖　勇	男	教授	委員	電機與電器	重慶大學
15	文習山	男	研究員	委員	電壓與絕緣技術	武漢大學

評估情況

2019年3月，被科技部在2018年工程領域和材料領域國家重點實驗室評估結果為工程領域整改類實驗室。

科研團隊

實驗室現有固定人員55名，其中研究人員47人，研究隊伍的總體情況見下表。實驗室形成了以中國工程院院士為帶頭人，長江學者、傑出青年基金獲得者、教育部新世紀優秀人才的中青年為中堅（占19%），年齡45歲以下（占70%）中青年為骨幹的學術隊伍；實驗室高度重視隊伍培養，約三分之二的研究人員已具有出國留學或進修經歷，高學歷（博士以上占89%）、高職稱（副高以上87%）是實驗室固定研究人員的特點。同時在長期科研中自然形成的“高壓輸變電裝備安全運行科學與新技術”教育部創新團隊的長期團結、穩定和具有的研究能力得到國內同行一致認可。 實驗室已形成了學科結構合理、老中青結合，並以中青年為骨幹的學術隊伍，並形成了使中青年骨幹脫穎而出的學術氛圍和工作條件。 在今後的建設中，實驗室固定人員將增加到60～70人，其中研究人員在50人以上。同時，著力培養、引進和穩定高層次人才，進一步最佳化研究隊伍的學歷、職稱、年齡和學緣等結構，力爭具有博士學位人員比例達到90%以上，45歲以下中青年學術骨幹比例保持在70%左右，具有出國留學或進修經歷人員比例達到80%。強化人員的進出機制，始終保證研究隊伍具有高的學術水平和創新能力。

實驗室科研隊伍總體情況

人才類別	數量（人）	比例
中國工程院院士	2	4%
長江學者	2	4%
傑出青年基金獲得者	2	4%
教育部新世紀優秀人才	6	13%
國外獲得博士學位者（引進國外人才）	4	9%
出國留學進修一年以上人員	31	66%
具有博士學位人員	42	89%
教授/研究員	27	57%
副教授/副研究員	14	30%
年齡45歲以下人員	33	70%
“高壓輸變電裝備安全運行科學與新技術”教育部創新研究團隊	1

項目成果

在研科研項目統計，目前，實驗室在研項目88項，總經費達4088萬元，具體情況如下表所示。

實驗室目前在研的科研項目統計表

項目類別	項數	經費合計（萬元）
國家自然科學基金重點項目	4	790
國家傑出青年科學基金	2	170
國家973前期預研項目	1	68
國家973項目子課題	1	30
國家自然科學基金面上項目	23	599
教育部創新團隊發展計畫項目	1	300
教育部新世紀優秀人才支持計畫項目	6	300
部省級重點項目	14	1207
其它項目（含國際合作）	37	692
總計		4088

2008年實驗室獲準國家自然科學基金項目情況

項目名稱	項目類別	項目編號	資助經費	項目負責人
瞬變電磁法“前沿”問題; 與 拖曳式系統關鍵技術研究	面上基金項目	40874094	49萬元	付志紅
開放式磁感應成像關鍵技術基礎研究	面上基金項目	50877082	38萬元	何為
植物絕緣油紙水解動力學特性; 及酸性生成物對放電特性的影響	面上基金項目	50877080	38萬元	李劍
汽車電磁兼容預測與電磁乾; 擾抑制關鍵技術研究	面上基金項目	50877081	38萬元	汪泉弟
基於凋亡靶向誘導的高強度皮秒脈; 沖無創治療技術基礎研究	面上基金項目	50877083	38萬元	姚陳果
交聯聚乙烯/蒙脫土納米複合材料中; 蒙脫土取向分散對樹枝特性的影響	青年基金項目	50807054	20萬元	楊麗君
基於直測功角和暫態能量函式法的; 同步發電機失磁保護與控制研究	青年基金項目	50807055	20萬元	林 莉
輸電線路絕緣子覆冰預測模型及結構; 最佳化研究	青年基金項目	50807056	20萬元	張志勁
周期平衡態開關功率變換器的混沌控; 制研究	青年基金項目	50807058	20萬元	盧偉國

近5年來承擔的重要科研項目（部分）

序號	項目名稱（下達編號）	項目來源	項目起訖時間	契約經費（萬元）	負責人
1	西部高海拔地區超特高壓輸電外絕緣放電基礎理論研究（90210026）	國家自然科學基金重點項目	2003.1－2007.12	200	孫才新院士
2	高壓輸變電設備安全運行科學與新技術	教育部創新團隊發展計畫項目	2005.1－2008.12	300	廖瑞金教授
3	自診斷型高壓電器設備關鍵技術	重慶市科委科技計畫項目重大項目	2005.9－2007.9	250	李 劍副教授
4	高海拔、覆冰對絕緣的影響及採取的措施研究	中國南方電網公司	2006.3－2007.9	190	孫才新院士
5	高海拔地區覆冰絕緣子長串直流閃絡特性研究	國家電力公司	2002.6－2003.12	175	蔣興良教授
6	Aging Mechanism of Oil-Impregnated Paper in Power Transformers	ABB RESEARCH LTD（國際合作）	2005.11－2007.5	9+11萬美元	廖瑞金教授
7	直流輸電系統可靠性綜合分析系統	中國南方電網公司	2006.6－2008.3	127	周家啟教授
8	青藏鐵路隧道淨空間隙研究; （2001G001-E-08）	鐵道部科技研究; 開發計畫	2001.9－2003.6	110	蔣興良教授
9	雲廣800kV特高壓直流覆冰地區線路絕緣子的選擇及防冰措施研究	中國南方電網公司	2005.8－2007.6	105	蔣興良教授
10	電氣絕緣技術（50425722）	國家自然科學基金傑出青年科學基金	2005.1－2008.12	100	廖瑞金教授
11	電力技術經濟（70525005）	國家自然科學基金傑出青年科學基金	2006.1－2009.12	70	張宗益教授
12	“聯合開發電動汽車用一體化電機及其驅動系統”; （2003AA501350子課題）	國家863計畫 子課題	2003.10－2004.12	150	劉和平教授
13	光生物制氫中光生化轉化和傳輸機理（90510020）	國家自然科學基金重點項目	2006.1－2009.12	150	廖 強教授
14	陡脈衝不可逆性電擊穿治療腫瘤的作用機理及關鍵技術研究（50637020）	國家自然科學基金重點項目	2007.1－2010.12	200	孫才新院士
15	電場對輸電線路導線和絕緣子覆冰及放電過程影響的研究（50577070）	國家自然科學基金	2006.1－2008.12	32	蔣興良教授
16	抗老化變壓器油及其對絕緣紙老化影響的研究（50677073）	國家自然科學基金	2007.1－2009.12	30	廖瑞金教授
17	沙塵環境對超特高壓輸電空氣間隙和絕緣子放電特性的影響（90510014）	國家自然科學基金	2006.1－2008.12	28	司馬文霞; 教授
18	用復小波（包）提取GIS複雜電場中局部放電信號研究（50577069）	國家自然科學基金	2006.1－2008.12	27	唐 炬教授
19	高效率高性能雙頻變換器理論及其控制（50677071）	國家自然科學基金	2007.1－2009.12	30	周雒維教授
20	高海拔地區輸電線路導線的電暈放電特性及機理研究（90510015）	國家自然科學基金	2006.1－2008.12	28	舒立春教授

以上僅為部分項目清單，完整清單請瀏覽“近五年重要科研項目”

科研進展

*研究方向*

根據我國電力能源建設重大需求和電氣工程學科領域主要涉及的科學問題，結合本實驗室的研究特色和優勢，實驗室重點研究方向如下：

1）輸配電裝備及系統運行安全

輸配電裝備外絕緣運行安全理論及技術

輸配電裝備及系統的過電壓理論及防禦技術

輸配電裝備及系統的可靠性理論及技術

2）輸配電裝備狀態監測與安全評估

輸配電裝備運行狀態線上監測理論及技術

輸配電裝備絕緣老化與壽命預測理論及技術

輸配電裝備線上故障診斷與維修理論及技術

3）電工新技術及其在電力安全中的套用

輸配電裝備及系統安全監測的特種通信理論及技術

電能質量與電能變換的理論及技術

新型電源與電網結構安全理論及技術l

電磁場效應及其套用

*近期主要研究內容*

1）輸配電裝備及系統運行安全方向

在現有居於國內領先水平的複雜環境中輸配電裝備外絕緣放電基礎理論研究平台基礎上，加強先進檢測設備建設，建設一個具有國際先進水平的輸配電裝備及系統運行安全套用基礎研究平台。圍繞我國1000kV級交流、±800kV級直流特高壓輸電系統建設的重大需求和學科發展需要，從引發電網大面積停電事故的主要源頭上，重點研究複雜環境導致輸配電設備外絕緣故障和系統運行可靠性的基礎理論與關鍵技術，解決我國電力工業所急需的基礎性、關鍵性問題，開展以下二方面的基礎理論和系統性關鍵技術研究。① 輸配電設備外絕緣故障機理與故障特徵量研究

覆冰、污穢、高海拔綜合環境導致輸配電設備外絕緣故障的機理與線上監測的特徵量研究，雷擊導致輸配電設備外絕緣故障的機理與線上監測的特徵量研究，特高壓交直流輸電系統外絕緣選擇及關鍵技術研究，特高壓交直流輸電系統過電壓與接地的理論及技術研究，特高壓直流輸電線路電暈放電理論及分裂導線、金具最佳化方法的研究；輸變(配)電設備外絕緣故障防禦技術的理論及方法研究。

② 輸配電裝備及系統的運行可靠性理論及技術研究

基於可靠性的電氣設備維修理論，研究電網線上可靠性評估理論及方法，研究大型交（直）流互聯繫統的可靠性和運行風險分析模型、影響輸配電裝備可靠性的機理和敏感度指標，電力系統可靠性並行計算理論，電力系統經濟運行狀態下的可靠性理論，新型數位化變電站等可靠性裝備，為西電東送和全國聯網提供理論依據和技術支持。

2）輸配電裝備狀態監測與安全評估方向

加強線上監測新型感測技術、輸配電裝備內部故障機理、老化機理、人工智慧技術的研究，建成國內一流、具有國際水平的輸配電設備運行狀態線上監測與故障診斷及壽命預測和安全評估研究基地。重點研究輸配電裝備內絕緣故障及老化機理、絕緣狀態特徵量提取及監測、故障智慧型化診斷與狀態維修決策、絕緣狀況評估及預測等相關的基礎理論與關鍵技術問題。培養一批優秀人才，形成創新群體。開展以下三方面的基礎理論和系統性的關鍵技術研究。

①電力設備內絕緣故障、老化機理與特徵量

主要針對具有複合絕緣結構的大型電力設備絕緣老化機理及規律開展研究，從絕緣材料老化機理及老化過程中的多種信息入手，深入研究電力設備運行狀況下的絕緣系統老化特徵量的變化規律，獲得診斷運行設備絕緣老化程度和壽命預測的新理論、新方法。

②大型輸配電設備線上監測的理論及新技術

系統開展大型輸配電設備內部故障新特徵量及相應的監測理論及技術、針對不同絕緣結構和設備結構的新型監測感測器研究；系統研究線上監測特徵量與設備故障的相關規律。

③ 輸配電設備運行安全狀態診斷、評估、預測及狀態維修決策理論及關鍵技術

開展運行電壓下電力設備內絕緣故障機理及特徵量變化規律的研究，解決就地或遠程線上診斷系統中的基礎理論及關鍵技術；研究大型輸變電設備運行安全狀態的線上診斷、評估、預測及狀態維修決策的理論及方法，建立系統的電力設備線上故障診斷理論和狀態維修理論。

3）電工新技術及其在電力安全中的套用方向

建立異步化發電、風力及氫能分散式發電的先進研究平台，與現有電力系統交流、直流物理模擬平台相結合，獲得含異步化發電的電網運行物理模擬領先研究平台；建立具有國際國內先進水平的混合能源電力系統實時數字仿真系統（RTDS），並與物理模型平台相結合，綜合發揮各自優點，為電力裝備及系統安全運行提供先進研究條件。重點研究改變電網結構行為的異步化同步（柔性）發電、風能與氫能分散式發電及其接入方式、電能質量與電能變換、信號測量中的電磁兼容和電磁場效應及其套用等相關的基礎理論與關鍵技術問題。主要開展以下三方面的基礎理論和關鍵技術研究。

① 分散式電源及接入電網安全運行研究

主要研究異步化與同步發電機併網運行的穩暫態特性與阻尼特性及控制策略，無刷雙饋直驅式風電機組的運行及控制原理和故障防禦及保護，雙頻變換理論的統一數學模型及其最佳化控制策略，風能與氫能分散式電源接入方式及對電網結構安全的影響，氫能/電能轉化的動力學與反應機理研究，分散式電源對電網調壓和可靠性等。

②電能質量與變換理論及技術

主要研究可再生能源接入電網用的大功率低諧波電能變換技術，電能質量監測與控制，有源濾波器與靜態無功補償器的混合補償拓撲結構模型，電力諧波治理，電力電子系統的效率和性能等。

③ 電磁理論及其套用

研究電氣設備與系統運行監控中的電磁兼容、微弱信號處理、超特高壓輸電系統產生的強電磁場生態效應及環境影響、電阻抗與電磁感應成像理論與方法，研究基於廣域分布的超特高壓輸電線路絕緣及塔線特性監測原理與方法、大型水電庫區災害信息監測等。