9月20日，由國網遼寧省電力有限公司建設的我國首座全自主可控新一代變電站——鐵嶺500千伏西泉變電站正式投運。

這座“中國智造”變電站系統集成應用了一次設備、二次設備、物聯感知成套設備等5個方面16類原創技術成果，有助于提升含高比例新能源電網的經濟性、穩定性和安全性，為新型電力系統背景下的變電站建設提供可復制、可推廣的樣板。

全鏈條設備100%自主可控

“所謂‘全自主可控新一代變電站’，‘全自主可控’是指變電站實現了一次、二次設備全鏈條國產化。同時，它符合國家電網有限公司新一代智能變電站建設要求。”東北電力科學研究院繼電保護中心專責、500千伏西泉變電站示范工程技術負責人于同偉介紹。

從立項、實施到建成投運，這項示范工程過程艱辛。“起初，我們心里也沒底。”于同偉坦言，此前國內500千伏變電站的核心設備等需要進口。自2019年起，國家電網有限公司啟動全自主可控變電站一次、二次設備技術攻關，開展國家重點研發計劃項目、公司科技項目研究，取得眾多原創成果。“國內能源領域的科技水平逐年提升，很多關鍵技術在世界范圍內也遙遙領先。我們堅定了信心。”于同偉說。

一根頭發絲的直徑約為60微米，而西泉變電站480臺高電壓并聯電容器的關鍵介質——聚丙烯粗化薄膜厚度僅12至14微米，具有低介電損耗、高電氣強度、機械性能優異等特點。

中國電力科學研究院有限公司材料所電容器薄膜團隊負責人邢照亮介紹，過去我國無法自主生產電容器用粗化薄膜材料。對此，中國電科院首創電工級聚丙烯“本體聚合+洗滌純化”工藝路線，于2023年提出了聚丙烯粗化薄膜材料結晶調控與粗化方法。應用相關成果，整套設備成本較進口產品降低5%以上，實現了全產業鏈自主可控。邢照亮說：“目前，我國粗化薄膜材料已經批量生產與應用。”

西泉變電站所使用的是高導電率耐熱鋁合金導線。這種導線由國網遼寧電力通過優化稀土微合金化技術、調控導向制備工藝研制而成，在保證力學性能和耐熱性能不降低的基礎上，導電率從60%國際退火銅標準提高到61.5%國際退火銅標準，輸送容量提高40%以上。

西泉變電站從核心材料、關鍵芯片到操作系統、數據庫乃至技術標準體系，實現了100%自主可控。

16類原創技術落地應用

西泉變電站作為公司原創技術策源地科技示范工程，實現16類原創技術落地應用。“這項示范工程凝聚了10余家頂尖科研單位、20余所高校及上百家產業鏈企業的智慧，形成了‘產學研用’深度融合的創新生態。”國網遼寧電力科技創新部主任歐陽強介紹，在國內500千伏及以下變電站全自主建設改造中，若這些原創技術規模化應用，每年可拉動建設改造投資千億元。

若把變電站比作電力系統的“心臟”，芯片就是“心臟”的關鍵神經。在西泉變電站，國網遼寧電力應用了幾十種芯片。圍繞中央處理器芯片，南京南瑞繼保電氣有限公司搭建新一代變電站繼電保護、智能量測及監控通信架構，為西泉變電站提供了繼電保護裝置。“我們基于自主芯片和操作系統，研制出高可靠、高安全、高性能保護自動化設備，保障電力系統安全穩定運行。”南瑞繼保電網保護控制所保護專家呂航說。

原創技術的落地需要經過模擬真實場景的動模測試。西泉變電站的監控系統由長園深瑞繼保自動化有限公司負責集成。該公司組織13家設備廠家搭建測試環境，保障動模測試順利開展。2024年12月，國網遼寧電力組織東北電科院完成了西泉變電站動模測試。測試聚焦信息交互、網絡架構、配置管控、安全防護四大技術領域，深度驗證設備協同運行、跨間隔聯閉鎖、網絡安全防護等功能，給原創技術應用提供關鍵性能驗證與安全保障。

3個月內，于同偉和同事完成了7類50項測試項目，累計開展4000余次試驗，發現并整改問題112項。今年8月，國網遼寧電力科研人員再次圍繞變電站的保護、控制、通信、自動化等關鍵環節，全面驗收評估16項原創技術的應用效果。

220千伏側全部接入新能源場站

西泉變電站是具有鮮明新型電力系統特征的變電站，其220千伏側全部接入新能源場站。

近年來，遼寧新能源發展迅猛，大規模新能源集中并網、多端“T”接拓撲結構給電網調峰、電壓調節、頻率穩定等帶來多重挑戰，特別是對故障快速切除提出了更高要求。

2022年，國網遼寧電力啟動適應大規模新能源接入的繼電保護運行關鍵技術研究。該公司調度控制中心繼電保護處副處長楊飛是項目揭榜掛帥負責人，帶領攻關團隊自主研究分布式智能四端光纖差動保護技術。“這項技術能夠精準隔離新能源‘T’接并網線路故障，提升新能源集中并網消納的安全保障能力，已達國內領先水平。”楊飛說。

西泉變電站采用這項技術，與紅山、太平、大興3座風電場通過光纖互聯構建四端差動保護系統。主機可接收各端采樣數據，進而開展差動計算，從機則可根據主機的跳閘信息直接動作，快速切除故障。

在西泉變電站，國網遼寧電力應用了高靈敏、高可靠的交流變壓器保護裝置，通過準確識別變壓器匝間微小故障，有效解決發展性故障保護動作慢及涌流誤判難題；安裝了適應新型電力系統的新原理線路保護裝置，開展新能源場站接入線路的故障監測與處置，實現故障識別時長小于10毫秒。西泉變電站提升了遼北地區新能源電量消納能力，并為情況相似地區提高新能源電量消納率提供了參考。