汤涌：以技术创新为电网安全保驾护航

　　文/林伟芳

　　北京冬日的寒意逐渐散去，又一年供暖季即将落下帷幕。城郊一座座铁塔和变电站伫立在午后慵懒的日光中，一条条银线仍然坚守着把温暖送入京城千家万户的使命。

　　大面积停电是任何国家都不愿面对的梦魇。中国是全球输电规模最大、输电距离最远、电压等级最高的国家，重要负荷中心受电比例超过50%。中国电网运行面临的输电断面安全运行问题和受端电网电压稳定问题——也就是通常引发大停电事故的两大直接原因——与他国相比也显得尤为突出。大停电风险犹如悬在电力工作者头上的达摩克利斯之剑，如何预见未来电网可能发生的稳定风险，提前做好安全稳定控制措施，避免大停电，是必须解决的问题。

　　2017年1月，由汤涌牵头的“互联电网动态过程安全防御关键技术及应用”项目被授予2016年国家科学技术进步奖一等奖。这一项目提出了互联电网动态过程安全防御技术体系，项目成果在全国范围内广泛运用，有力促进了电力系统规划与运行分析技术的升级和突破，为我国电网安全高效运行提供了重要保障，为我国避免大停电发生提供了信心。

　　汤涌，中央直接掌握联系的高级专家，1995年被批准享受国务院政府特殊津贴，2004年入选首批新世纪百千万人才工程国家级人选，2011年入选首批国家电网公司十大“科技领军人才”，2013年入选中国科协首批全国电力系统及其自动化学科首席科学传播专家，2016年获中国电力科学技术杰出贡献奖。

　　他结合电力系统工程实际，对电力系统仿真分析技术、运行特性和稳定控制理论进行了长期深入的研究，在电力系统多时间尺度仿真、互联电力系统运行控制和电压稳定理论研究与工程应用方面取得了开创性的研究成果。他研究提出了一系列理论、模型与算法，开发出具有自主知识产权、功能完整和国内应用最为广泛的电力系统多时间尺度仿真软件，这些成果达到国际领先水平，取得了重大经济和社会效益。

　　作为课题负责人，汤涌先后承担了国家“七五”和“八五”攻关、国家973计划项目、自然科学基金重点项目、国家科技支撑计划、国家重点研发计划等科研项目8项；获国家科技进步奖一等奖1项，省部级科技进步奖一等奖5项、二等奖8项、三等奖6项；申报发明专利70余项，已获授权40余项；主编行标2项，参编国标2项、行标3项；出版专著5部，发表论文210余篇。

　　坚守：电网仿真建模技术国际领先

　　1984年研究生毕业后，汤涌加入“BPA电力系统分析程序的引进、消化、开发、创新和推广应用”项目，勇于担当、攻坚克难，创造性地将补偿算法应用于复杂故障的计算,解决了困扰多时的故障关键难题，使先进的BPA程序适应我国电网的计算要求，从而在全国取得推广应用。1986年，该项目获得水力电力部科技进步二等奖，汤涌也显露出了青年工程师的优秀科研才智。随后，他一直参与并负责以中国版BPA程序为基础的电力系统仿真建模技术的研究开发与推广应用。

　　1998年起，汤涌相继领导了多项电力系统仿真技术的研究开发，先后提出了一系列重要算法，解决了电力系统复杂的难题及仿真计算效率低下等问题，形成了具有自主知识产权、功能强大并在我国得到广泛应用的电力系统多时间尺度全过程仿真软件包——PSD电力系统仿真软件包。其中，PSD电力系统仿真软件包项目获广泛好评，获得了以中国科协副主席陆延昌为主任，沈国荣院士、李立浧院士为副主任的鉴定专家组“项目取得了一系列具有自主知识产权的创新性成果，总体技术达到了国际领先水平”的评价，并荣获2011年中国电力科学技术奖一等奖。在此基础上，汤涌出版了《电力系统多尺度仿真与试验技术》《电力系统短路电流计算》等多项专著，主编了多项标准规范。

　　2003年，汤涌担任“国家电网公司负荷模型研究”工作组组长，围绕我国电网运行的实际需求，以提高电网仿真计算精度为目标，开展了负荷建模基础研究。2004至2005年两年间，作为技术负责人，汤涌完成了两次东北电网500千伏人工三相接地大扰动试验，并通过理论和实践验证，发现了原有负荷模型的隐性缺陷，成功在负荷建模与应用这一世界性难题上取得了重要突破，研究成果获得2009年陕西省科学技术奖一等奖、2010年中国电力科学技术奖二等奖，出版了独立著作《电力负荷的数学模型与建模技术》。

　　在这一领域，汤涌还组织开展了大电网安全自动装置仿真控制关键技术研发，攻克了现有程序难以真实反映安全自动装置控制规律等问题，建立了安全稳定控制策略智能化仿真平台，实现了控制策略的自动化分析与决策支持，并获得2016年北京市科学技术奖一等奖。

　　创新：保障互联电网安全运行与稳定控制

　　1984年，汤涌在研究生论文中阐明了复杂多机电力系统强迫振荡机理，建立了解析表达式。这一研究成果于1994年首次应用于分析南方电网“4·26”贵州电网解列事故，并在2005年用于分析华中电网“10·29”振荡事件，对当时发生的不明原因的非负阻尼低频功率振荡现象作出了清晰的理论解释。在实际应用基础上，汤涌不断坚持研究创新，成功建立了电力系统强迫振荡基础理论，明确了强迫振荡的机理和影响因素，开创了电力系统功率振荡研究的新领域。

　　2008年起，汤涌开始了大型互联电网联络线安全运行与控制关键技术研究，解决了多项科研难题，成功实现联络线波动峰值及稳定裕度的快速、精确计算，大幅降低了功率冲击引发互联电网崩溃的风险，有效提升了联络线的利用效率和安全水平，并首次建立了联络线运行控制技术体系。该项成果获得了2006年中国电力科学技术奖一等奖、2007年国家科技进步奖二等奖及2015年中国电力科学技术奖一等奖。

　　在此基础上，2011年开始，汤涌开展了对互联电网安全稳定防御体系的研究，从安全保障体系和稳定控制体系两个方面，提出了电力系统安全稳定综合防御体系的框架，提出了电力系统广域安全稳定控制新概念，完成了多项工程应用平台的研发。

　　突破：搭建世界首套电压稳定全过程防控系统

　　2004年开始，汤涌在国家973计划项目和国家自然科学基金重大项目的支持下，开展了对电力系统电压稳定性理论的深入研究，研究提出了功率电流反向法、等阻抗法、最大电磁功率法等方法及判据，实现了电压稳定性的在线判别，解决了采用工程判据导致误判的问题。研究成果获得中国专利优秀奖1项，得到程时杰院士的高度评价。

　　2011年起，汤涌成功将电压稳定研究成果应用于研发省级电网电压稳定防控系统，研究提出了主从分布式全过程电压稳定预防和控制策略，组织研制出世界首套电压稳定全过程防控系统，使其具备一体化全过程防控能力，实现了电压稳定的“事前预防、实时决策、快速控制”。这套系统在辽宁电网示范应用后，大幅降低了发生电压崩溃的风险。该项成果获2011年中国电力科学技术奖二等奖、2015年辽宁省科学技术奖二等奖。在此研究成果基础上，汤涌出版了专著《电力系统电压稳定性分析》《电力受端系统的动态特性及安全性评价》，主编了行业标准《电力系统电压稳定评价导则》。

　　汤涌长期工作在电力科研第一线，在完成众多科研任务的同时，还注重科研与人才培养、团队建设的紧密结合。作为中国电力科学研究院博士生导师，以及清华大学、华中科技大学、天津大学、山东大学兼职博士生导师，汤涌先后指导博士生21名、博士后13名。

　　 如今，时代发展瞬息万变，电网建设不断提速，未来电网面临的复杂情况以及随之而来的挑战无疑会越来越多，而新的挑战必然要靠新的技术手段去解决。

　　在新的技术手段方面，汤涌负责的国家重点研发计划项目“大型交直流混联电网运行控制和保护”致力于提出安全稳定协调控制理论、故障分析方法及直流线路超高速保护方法、主动保护原理，研发大规模交直流电网全电磁暂态仿真软件，研制稳定控制样机、快速保护样机，其成果将引领大型交直流混联电网运行控制保护技术发展，有力保障大型交直流混联电网安全。

　　除此之外，人工智能作为这个时代的“显学”，自然逃不开汤涌的关注。“现在的仿真系统大部分还是要靠人来完成，既费时费力，还可能出现人为差错，要是用人工智能就方便多了。”汤涌牵头的国家自然科学基金集成项目“基于数字仿真的大电网人工智能分析方法研究”正致力于推动大电网运行方式制定、安全稳定特性分析和措施制定走向智能化。

　　汤涌深知，科技创新对于电网发展而言意义重大。“安全对电网而言永远是最重要的，而要保障安全还得靠科学技术。”随着我国电网的蓬勃发展，大电网的复杂性正不断提升。尤其是近年来，新能源和直流输电技术的大规模运用，让电网运行控制的复杂性和难度不断增加。汤涌感到，今后肩上的担子更重了。但他也对未来充满了信心，“难度再大，办法也总是想得出来的”。