全球仅6项！他凭什么拿下IEEE工业应用学会最高学生奖励？

前不久，2021年IEEE工业应用学会（IEEE Industry Application Society）旗舰会议Electrical Safety Workshop（IEEE ESW）举行，电子科技大学机械与电气工程学院2020级博士生唐啸天在导师张真源副研究员指导下，凭借在电力系统电弧事故分析预防方面的创新性研究成果“Novel Pre-Diagnosis Strategies for Medium-Low Voltage Arc Flash”荣获"IEEE IAS Electrical Safety Prevention Through Design Student Engineering Initiative"（电气安全设计奖）。该奖项为IEEE工业应用学会的最高等级学生奖励，电子科技大学为该奖项的唯一单位，唐啸天为第一获奖人并获IAS学生科研资助奖励。

据了解，本次IEEE ESW从全球150余份候选成果中最终评选出"IEEE IAS Electrical Safety Prevention Through Design Student Engineering Initiative"奖励6项，唐啸天中国大陆地区首次独立完成并获奖的研究生。

那么，他的成果具体是什么？它能在电网安全领域起到什么样的作用？让我们一起走进唐啸天的科研世界与日常生活来寻找答案。

回首：经历风雨，圆梦成电

科研总是一个不断重复再缓缓前进的过程，也总会经历各种困境和挫折，所以作为一个科研工作者，唐啸天认为，心理强大是必备的素质。在踏上科研这条道路之前，唐啸天曾经在工地工作了两年多，这段经历，对他来说是一种磨砺，更是一种成长。本科毕业以后，由于考研失利和生活压力，他选择了先就业以减轻家里的经济负担，在工作的同时自行备考考研。唐啸天的工作是在工地上做配电网的工作，工作强度较大。唐啸天回忆说：“记得有一年过年，大家都回家了，为了能保障项目的正常通电投运，自己一个人在工地检查每一个电缆接头、每一个开关柜和控制设备的接线桩，直到深夜听着万家齐鸣庆祝新年的鞭炮声才顶着寒风回家。”高强度的工作磨炼了他的意志力，同时也使他更加坚定了考研的决心。对他来说，块状时间复习是不现实的，于是就只能从牙缝里挤出时间进行高效地利用。功夫不负有心人，在经过了三次考研之后，他终于考到了电子科大，开始了研究生的生活。现在，回忆起这段工作经历，唐啸天满怀感激之情。他说，这段生活不仅让他练就了好的心理素质，更重要的是让他体会到了现实中电网容易出现的问题，了解了电网的具体运作，特别是一线电工会面临到的危险，这成为了他立志要做电网安全守护者的决心。而在科研过程中遇到一时难以解决的困境时，唐啸天通常会选择这两种方式去释放情绪：练一场跆拳道或者和大自然来一次亲密接触。唐啸天练习跆拳道多年。当研究陷入瓶颈时或者研究取得了阶段性的成果的时候，他总会去练一练跆拳道，坚持运动使他身体与精力始终保持着良好的状态。此外，唐啸天也热爱大自然，他曾五次自驾进藏，他说：“川藏线让人陶醉的自然风光背后其实也深藏着不可预知的风险，要想站在高山之巅欣赏大自然的画卷也需要先经历种种艰难险阻，比如塌方、高原缺氧、道路艰险等等，但克服了这一切困难，站在垭口，大自然给予的心灵与精神的洗礼会让人觉得一切都值得。”这也正如科研也需要强大的意志克服一个个困难才能取得良好的成果。

突破：推陈出新，有效检测

随着配电网中分布式能源及大功率电气设备的高比例渗透与高密度互联，随之所带来的电气安全隐患越来越受到重视，有效避免电弧事故风险是当前国际电力安全治理的主要方向之一。

唐啸天（中）参加国际会议

什么是电弧？唐啸天告诉我们，电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。在生活中，电弧是一种很常见的现象。当我们闭合电闸开关，或是拔插头的时候，会见到的电火花就是电弧。但同时，电弧的本质是极端条件下的系统短路故障，在放电的同时伴随着强烈而集中的热能形式对外输出，极易引发火灾及弧光闪爆事故，对人体及设备造成严重灼伤，严重威胁电工安全。据统计，全球每年由于电弧事故引起的致残伤害达到3600起，其中，由于电弧事故引起的热危害直接造成的严重烧伤高达每年2000起。

为了避免实际运维场景下电弧事故的风险，实现对电弧故障的快速准确定位，唐啸天在“Novel Pre-Diagnosis Strategies for Medium-Low Voltage Arc Flash”这篇论文中提出了一个新颖的电弧故障的定位方法。利用磁传感器阵列去测量电弧产生前的微小电流所形成的磁场，通过分析磁场的大小规律确定故障发生的位置，以便于在电弧产生之前迅速地断开开关，达到预防电弧事故的目的。

这个定位方法，解决了传统过电流检测技术无法检测到微小过电流的问题，同时，由于磁场的数值并不易受到如光照、温度等环境因素的影响，通过磁场去检测电流以定位电弧事故的方法也更加稳定可靠。由于电弧实验是一个破坏性的实验，对实验环境以及设备要求都很苛刻。因此，唐啸天使用仿真软件对真实运行场景进行仿真以预估各种条件下的弧闪事故产生的危害程度，为安全距离的设定以及个人防护设备的设计提供理论基础。他希望未来能将其运用到配电网中，有效避免电弧事故，从而保障电力从业人员的人身安全。

展望：做一名电网安全守护者

2020年9月，唐啸天刚刚从硕士转为博士，在新生报到的时候，他接受了校学生记者团关于“我的大学我的梦”的采访。当时他说：“在成电读完硕士以后，由于这边的研究方向更适合我，于是决定继续攻读博士学位。我的研究的方向是电力系统，它与我国的国民经济息息相关，能够为国家的经济发展提供非常强大的推动力。在读博期间，我还是希望能把更多的精力投入到科研工作中去，好好做科研，希望能把自己的一些研究成果尽可能地应用起来，从而能更好地满足国家与社会发展的需要。”

唐啸天和导师张真源副研究员截至目前，唐啸天已经发表了5篇有关电力系统安全以及故障诊断的SCI/EI论文。他想就目前对电弧的处理措施进行进一步的优化和突破。唐啸天认为，目前配电网的弧闪事故预防以及诊断依然存在问题，尤其是单相电弧接地事故难以被传统保护切除，其长时间存在易导致故障范围程度扩大加剧，对配网安全稳定运行造成了极大威胁。目前，他已经在已有研究基础上，对该问题的处理策略开展更深一步的研究。他希望自己能坚守初心，在科研路上走得更前更远，做一名电网安全的护卫者。文字：学生记者团 李书洋 邓婷、微视野工作室 黄宇翔、新闻中心 何乔图片由受访者提供编辑：微视野工作室 蔡舜钦、新闻中心 卿晗

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