王祥珩教授等完成的“交流電機(jī)系統(tǒng)的多回路分析技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目獲2012年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)
交流電機(jī)系統(tǒng)分析理論和技術(shù)的新突破
記者 趙姝婧
在清華大學(xué)2012年度國(guó)家科技獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)成果中，有一個(gè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目跟其他相比頗有不同：項(xiàng)目的第一、第二完成人皆是清華大學(xué)的退休老教授，他們?cè)谕诵莺笕匀粓?jiān)持科研工作，而且都已進(jìn)入古稀之年。
少年英姿，如今華發(fā)。幾十年來，清華大學(xué)電機(jī)系退休教授王祥珩及其科研團(tuán)隊(duì)扎實(shí)做科研，在電機(jī)理論、電氣傳動(dòng)和控制、電機(jī)故障分析及保護(hù)等方面取得了一系列突破，科研成果和學(xué)術(shù)書籍多次獲得國(guó)家級(jí)和省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。“我們國(guó)家的電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開電機(jī)技術(shù)，一定要時(shí)刻以國(guó)家需求為己任，這樣的責(zé)任感要堅(jiān)守一生。”王祥珩說。
2013年，王祥珩團(tuán)隊(duì)?wèi){借“交流電機(jī)系統(tǒng)的多回路分析技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
王祥珩（前左一）及團(tuán)隊(duì)成員。
堅(jiān)實(shí)根基 清華鑄就
在王祥珩的書柜里，珍藏著一本厚厚的博士論文。翻開已經(jīng)略微泛黃的書頁(yè)，清秀雋永的鋼筆字映入眼簾。令人感嘆的是，這100多頁(yè)的、正反面寫滿整齊計(jì)算公式的博士論文，竟然是一筆一劃完成的手抄本。
“這篇博士論文是我?guī)资陙砜蒲泄ぷ鞯?lsquo;根基’和出發(fā)點(diǎn)，我一直珍藏著，可以說團(tuán)隊(duì)這次獲獎(jiǎng)，也是這篇論文的不斷擴(kuò)展和延伸。”王祥珩說。
從1958年考入清華大學(xué)開始，王祥珩的人生就與祖國(guó)的電機(jī)事業(yè)緊密相連。1968年，王祥珩被分配到東方電機(jī)廠工作，從事了數(shù)年大型電機(jī)科研及實(shí)驗(yàn)工作。1978年他考回清華繼續(xù)讀研究生，畢業(yè)后留校任教，1986年獲得清華工學(xué)博士學(xué)位。
讀博期間，在清華大學(xué)原校長(zhǎng)、導(dǎo)師高景德先生的指導(dǎo)下，王祥珩在博士論文中首先提出交流電機(jī)的多回路理論。“高先生治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅認(rèn)真，在科學(xué)上從不敷衍。我現(xiàn)在的很多成績(jī)，都是在博士論文基礎(chǔ)上取得的。” 王祥珩說。導(dǎo)師對(duì)他學(xué)術(shù)上的指導(dǎo)，讓王祥珩受益匪淺。在高先生的嚴(yán)格要求下，王祥珩形成了嚴(yán)肅認(rèn)真的研究風(fēng)格，練就了靜心搞科研的“定力”。
多回路模型是前人沒有做過的，王祥珩把電機(jī)看作由相互運(yùn)動(dòng)的多個(gè)回路的電路，通過復(fù)雜的公式、繁瑣的推導(dǎo)，獨(dú)立完成了其中主要的模型建立和參數(shù)計(jì)算工作，為今后的科研工作奠定了基礎(chǔ)。
經(jīng)過30多年的努力和辛勤工作，王祥珩團(tuán)隊(duì)形成了完整的交流電機(jī)系統(tǒng)多回路分析技術(shù)，并在工程中得到了廣泛應(yīng)用。
“科技必須要?jiǎng)?chuàng)新。國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)我們要學(xué)，也必須學(xué)。但我們不能老是跟在外國(guó)人后面走，我們要有自己的新東西，要有自己獨(dú)創(chuàng)的、而且對(duì)國(guó)家科技發(fā)展有重大效益的新知識(shí)。其中，我們團(tuán)隊(duì)研發(fā)的交流電機(jī)系統(tǒng)的多回路技術(shù)就是國(guó)外沒有而由我們自己發(fā)明的新技術(shù)。”王祥珩肯定地說。
交流電機(jī)系統(tǒng)的多回路技術(shù)既是電機(jī)新的理論體系，又是分析電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行性能的新手段和新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用到我國(guó)三峽等巨型水電站的發(fā)電機(jī)主保護(hù)設(shè)計(jì)等多項(xiàng)工作中，已在我國(guó)大型發(fā)電機(jī)保護(hù)和特殊電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能分析中發(fā)揮了重要作用，為我國(guó)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和海軍動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。
團(tuán)隊(duì)合作 薪火相傳
王祥珩科研團(tuán)隊(duì)形成于1998年，多年來與王祥珩并肩作戰(zhàn)的還有我校電機(jī)系退休教授、我國(guó)電力系統(tǒng)保護(hù)領(lǐng)域著名專家王維儉。當(dāng)時(shí)參與項(xiàng)目的四位年輕成員相繼入學(xué)攻讀清華博士學(xué)位，作為創(chuàng)新的骨干和新生力量，項(xiàng)目的8項(xiàng)專利都是他們?cè)趦晌焕舷壬闹笇?dǎo)下完成的。“這個(gè)課題從我做博士論文開始，一直到2005年招收的最后一名博士生畢業(yè)，前后有6位博士參與研究，正是他們的齊心協(xié)力才有了今天的成果。”王祥珩回憶說。
多年來養(yǎng)成的科研“定力”，使得王祥珩和他的團(tuán)隊(duì)成員們特別享受全身心投入科研的感覺，“我常常對(duì)大家說，當(dāng)你做研究時(shí)，一定不要有太多的功利觀點(diǎn)和雜念，你重點(diǎn)要關(guān)注的，是你筆下的那些公式和概念。試想一下，一個(gè)灑滿陽(yáng)光的午后，一顆安靜的心，幾疊白紙，一列公式，這就是最好的人生。”每次提到這里，王祥珩總會(huì)露出欣然的微笑。
簡(jiǎn)單純粹，刻苦勤奮。多少年來，王祥珩團(tuán)隊(duì)并不刻意追求科研成果的申報(bào)，而是踏實(shí)思考，憑著對(duì)科學(xué)的熱愛和刻苦勤奮的工作，攻下了一個(gè)又一個(gè)科研難題。“我們擁有一支優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)，他們不僅有堅(jiān)定的信念和科學(xué)的研究方法，而且注重團(tuán)結(jié)協(xié)作、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、各盡所能。”王祥珩說。
“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，基礎(chǔ)理論工作的正確性需要大量的實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。”這是王祥珩最常說的一句話，也是團(tuán)隊(duì)開展科研工作的準(zhǔn)則。王祥珩團(tuán)隊(duì)先后在5種類型的6臺(tái)電機(jī)上進(jìn)行了多種實(shí)驗(yàn)，目前正在進(jìn)行的電機(jī)轉(zhuǎn)子故障項(xiàng)目，又有三臺(tái)專門的電機(jī)用作實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)電機(jī)既有凸極電機(jī)，又有隱極電機(jī)；既有實(shí)驗(yàn)室電機(jī)和動(dòng)模電機(jī)，又有工廠的中型電機(jī)；實(shí)驗(yàn)條件多種多樣，既有正常運(yùn)行工況，更有故障運(yùn)行狀態(tài)；測(cè)量比較的既有暫態(tài)過程，又有穩(wěn)態(tài)過程；短路故障既有外部短路，又有多種內(nèi)部短路。實(shí)驗(yàn)對(duì)比全面，具有代表性，分析計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較表明了多回路分析技術(shù)的正確性和準(zhǔn)確性。一路走來，王祥珩團(tuán)隊(duì)在真機(jī)實(shí)驗(yàn)方面作的很多不可或缺的踏實(shí)工作，奠定了多回路分析技術(shù)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為之后取得重大突破埋下了伏筆。
科研創(chuàng)新 攻堅(jiān)克難
在科研的原野上，辛勤勞作必將收獲豐碩。項(xiàng)目組經(jīng)過多年的悉心灌溉，終于收獲了創(chuàng)新的果實(shí)。交流電機(jī)系統(tǒng)的多回路分析技術(shù)提出了基于電機(jī)實(shí)際電路的全面通用的多回路分析模型，把電機(jī)看作由若干相互運(yùn)動(dòng)的回路組成的電路。發(fā)明了一套完整的以單個(gè)線圈為基本單元的電機(jī)多回路參數(shù)計(jì)算技術(shù)，解決了電機(jī)時(shí)變參數(shù)的計(jì)算問題。發(fā)明了基于電機(jī)內(nèi)部物理概念的內(nèi)部故障穩(wěn)態(tài)過程的求解技術(shù)，物理概念清晰，求解速度快。
“這一系列國(guó)外還未發(fā)明的、完全由我們自主研制的新技術(shù)，突破了傳統(tǒng)電機(jī)理論的限制，形成了電機(jī)理論新的體系，開拓了電機(jī)研究的新領(lǐng)域，整體水平在國(guó)際居于領(lǐng)先位置。”王祥珩說。
項(xiàng)目的意義不僅于此。作為一項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，交流電機(jī)系統(tǒng)的多回路分析技術(shù)既是電機(jī)新的理論體系，又是分析電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行性能的新手段和新技術(shù)，不僅大大推動(dòng)了電機(jī)分析及繼電保護(hù)學(xué)科的發(fā)展，對(duì)于電力安全和國(guó)防安全同樣具有重要意義。
項(xiàng)目組將多回路分析技術(shù)應(yīng)用于交流電機(jī)內(nèi)部故障保護(hù)，與電力系統(tǒng)繼電保護(hù)學(xué)科相結(jié)合，發(fā)明了大型發(fā)電機(jī)主保護(hù)配置方案的定量化設(shè)計(jì)技術(shù)，徹底改變了國(guó)內(nèi)外以往僅憑概念和經(jīng)驗(yàn)的定性設(shè)計(jì)理念，開辟了我國(guó)自主保護(hù)設(shè)計(jì)的新局面。
此外，團(tuán)隊(duì)還成功地將多回路分析技術(shù)應(yīng)用于含有電力電子裝置的交直流混合供電發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和多相高速整流異步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的性能分析中，為設(shè)計(jì)和研制提供了依據(jù)。這些特殊的電機(jī)系統(tǒng)的研究成果已實(shí)際應(yīng)用于海軍裝備的設(shè)計(jì)中，受到總裝備部、國(guó)防科工委和海軍裝備部的高度重視，為國(guó)防安全作出了貢獻(xiàn)，對(duì)國(guó)防建設(shè)具有重大意義。
面對(duì)取得的成績(jī)，王祥珩謙遜從容。“這次獲獎(jiǎng)，是對(duì)我們團(tuán)隊(duì)30年科研工作的肯定，是對(duì)我們繼續(xù)開展科研工作的一種激勵(lì)。”相對(duì)于獎(jiǎng)項(xiàng)本身，王祥珩關(guān)注更多的是項(xiàng)目成果的應(yīng)用情況，希望成果能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中發(fā)揮更多作用。
雖然已經(jīng)退休八年多了，王祥珩還是堅(jiān)持每天上午九點(diǎn)和下午三點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)到實(shí)驗(yàn)室。科研無止境，王祥珩團(tuán)隊(duì)在電機(jī)領(lǐng)域開拓創(chuàng)新的步伐仍未停止。近日，王祥珩獲得了由中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)和美國(guó)電機(jī)電子工程學(xué)會(huì)的電力與能源分會(huì)(IEEE PES)共同發(fā)起設(shè)立的“顧毓秀電機(jī)工程獎(jiǎng)”(2013年度)，以表彰他在交流電機(jī)動(dòng)態(tài)分析領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究及教育方面的杰出貢獻(xiàn)。“未來的路還有很長(zhǎng)，我們相信，將來會(huì)有更多電機(jī)領(lǐng)域的‘攀登者’，會(huì)產(chǎn)生更為出色的科研成果，為祖國(guó)的電機(jī)事業(yè)發(fā)展作出更多、更大的貢獻(xiàn)。”王祥珩暢想著未來，充滿希望。
項(xiàng)目介紹
【項(xiàng)目名稱】 交流電機(jī)系統(tǒng)的多回路分析技術(shù)及應(yīng)用
【項(xiàng)目成員】 王祥珩 王維儉 王善銘 桂林 孫宇光 畢大強(qiáng)
【項(xiàng)目介紹】 項(xiàng)目為電氣工程領(lǐng)域的電機(jī)電器與電力系統(tǒng)保護(hù)學(xué)科的交叉研究。發(fā)明了交流電機(jī)系統(tǒng)的基于實(shí)際電路的多回路分析技術(shù)；單個(gè)線圈為基本單元的多回路參數(shù)計(jì)算技術(shù)；基于內(nèi)部物理概念的求解技術(shù)；大型發(fā)電機(jī)主保護(hù)配置方案的定量化設(shè)計(jì)技術(shù)。突破了傳統(tǒng)電機(jī)理論限制，形成了電機(jī)理論新的體系，開辟了主保護(hù)設(shè)計(jì)的新局面。已成功應(yīng)用于龍羊峽和三峽等國(guó)內(nèi)外70座大中型電站。
獲發(fā)明專利8項(xiàng)，出版專著4部（1部為英文專著），發(fā)表論文197篇。相關(guān)著作內(nèi)容被他引1001次，論文被他引1247次。
來源：新清華 2013-12-27
