走进我国首座全自主可控新一代变电站

9月20日，由国网辽宁省电力有限公司建设的我国首座全自主可控新一代变电站——铁岭500千伏西泉变电站正式投运。

这座“中国智造”变电站系统集成应用了一次设备、二次设备、物联感知成套设备等5个方面16类原创技术成果，有助于提升含高比例新能源电网的经济性、稳定性和安全性，为新型电力系统背景下的变电站建设提供可复制、可推广的样板。

全链条设备100%自主可控

“所谓‘全自主可控新一代变电站’，‘全自主可控’是指变电站实现了一次、二次设备全链条国产化。同时，它符合国家电网有限公司新一代智能变电站建设要求。”东北电力科学研究院继电保护中心专责、500千伏西泉变电站示范工程技术负责人于同伟介绍。

从立项、实施到建成投运，这项示范工程过程艰辛。“起初，我们心里也没底。”于同伟坦言，此前国内500千伏变电站的核心设备等需要进口。自2019年起，国家电网有限公司启动全自主可控变电站一次、二次设备技术攻关，开展国家重点研发计划项目、公司科技项目研究，取得众多原创成果。“国内能源领域的科技水平逐年提升，很多关键技术在世界范围内也遥遥领先。我们坚定了信心。”于同伟说。

一根头发丝的直径约为60微米，而西泉变电站480台高电压并联电容器的关键介质——聚丙烯粗化薄膜厚度仅12至14微米，具有低介电损耗、高电气强度、机械性能优异等特点。

中国电力科学研究院有限公司材料所电容器薄膜团队负责人邢照亮介绍，过去我国无法自主生产电容器用粗化薄膜材料。对此，中国电科院首创电工级聚丙烯“本体聚合+洗涤纯化”工艺路线，于2023年提出了聚丙烯粗化薄膜材料结晶调控与粗化方法。应用相关成果，整套设备成本较进口产品降低5%以上，实现了全产业链自主可控。邢照亮说：“目前，我国粗化薄膜材料已经批量生产与应用。”

西泉变电站所使用的是高导电率耐热铝合金导线。这种导线由国网辽宁电力通过优化稀土微合金化技术、调控导向制备工艺研制而成，在保证力学性能和耐热性能不降低的基础上，导电率从60%国际退火铜标准提高到61.5%国际退火铜标准，输送容量提高40%以上。

西泉变电站从核心材料、关键芯片到操作系统、数据库乃至技术标准体系，实现了100%自主可控。

16类原创技术落地应用

西泉变电站作为公司原创技术策源地科技示范工程，实现16类原创技术落地应用。“这项示范工程凝聚了10余家顶尖科研单位、20余所高校及上百家产业链企业的智慧，形成了‘产学研用’深度融合的创新生态。”国网辽宁电力科技创新部主任欧阳强介绍，在国内500千伏及以下变电站全自主建设改造中，若这些原创技术规模化应用，每年可拉动建设改造投资千亿元。

若把变电站比作电力系统的“心脏”，芯片就是“心脏”的关键神经。在西泉变电站，国网辽宁电力应用了几十种芯片。围绕中央处理器芯片，南京南瑞继保电气有限公司搭建新一代变电站继电保护、智能量测及监控通信架构，为西泉变电站提供了继电保护装置。“我们基于自主芯片和操作系统，研制出高可靠、高安全、高性能保护自动化设备，保障电力系统安全稳定运行。”南瑞继保电网保护控制所保护专家吕航说。

原创技术的落地需要经过模拟真实场景的动模测试。西泉变电站的监控系统由长园深瑞继保自动化有限公司负责集成。该公司组织13家设备厂家搭建测试环境，保障动模测试顺利开展。2024年12月，国网辽宁电力组织东北电科院完成了西泉变电站动模测试。测试聚焦信息交互、网络架构、配置管控、安全防护四大技术领域，深度验证设备协同运行、跨间隔联闭锁、网络安全防护等功能，给原创技术应用提供关键性能验证与安全保障。

3个月内，于同伟和同事完成了7类50项测试项目，累计开展4000余次试验，发现并整改问题112项。今年8月，国网辽宁电力科研人员再次围绕变电站的保护、控制、通信、自动化等关键环节，全面验收评估16项原创技术的应用效果。

220千伏侧全部接入新能源场站

西泉变电站是具有鲜明新型电力系统特征的变电站，其220千伏侧全部接入新能源场站。

近年来，辽宁新能源发展迅猛，大规模新能源集中并网、多端“T”接拓扑结构给电网调峰、电压调节、频率稳定等带来多重挑战，特别是对故障快速切除提出了更高要求。

2022年，国网辽宁电力启动适应大规模新能源接入的继电保护运行关键技术研究。该公司调度控制中心继电保护处副处长杨飞是项目揭榜挂帅负责人，带领攻关团队自主研究分布式智能四端光纤差动保护技术。“这项技术能够精准隔离新能源‘T’接并网线路故障，提升新能源集中并网消纳的安全保障能力，已达国内领先水平。”杨飞说。

西泉变电站采用这项技术，与红山、太平、大兴3座风电场通过光纤互联构建四端差动保护系统。主机可接收各端采样数据，进而开展差动计算，从机则可根据主机的跳闸信息直接动作，快速切除故障。

在西泉变电站，国网辽宁电力应用了高灵敏、高可靠的交流变压器保护装置，通过准确识别变压器匝间微小故障，有效解决发展性故障保护动作慢及涌流误判难题；安装了适应新型电力系统的新原理线路保护装置，开展新能源场站接入线路的故障监测与处置，实现故障识别时长小于10毫秒。西泉变电站提升了辽北地区新能源电量消纳能力，并为情况相似地区提高新能源电量消纳率提供了参考。