姚文轩：“软硬兼施”的电网“医生”
“我做的东西并不高深。”4月29日，记者见到湖南大学电气与信息工程学院仪器科学与技术系主任姚文轩时，他谦虚地说。
这位33岁的年轻教授试图用通俗易懂的话解释他“不高深”的研究。
“电气测量、广域感知、智能仪器是我主要研究的3个方向。简单点说，我做的就是给电网装个‘眼睛’，让它把监测到的电网状态反馈给我，而我就好比是个电网‘医生’。”姚文轩说。
电气与信息工程学院 姚文轩。
01
“给电网做“心电图””
在姚文轩实验室的案台上，摆着一些大小不一的“盒子”，“盒子”一头连着墙上的电源插座，一头连着几个显示器。通电后，显示器上呈现出不规律的波形图。“这是我们给电网做的‘心电图’。”姚文轩介绍，这些“盒子”便是团队设计的电网测量设备，设备将搜集到的电信号转化成可视化的波形图，他们就能判断电网状态。
电网的频率、相位、幅值、电能质量……这些参数是否在“健康”的阈值内，姚文轩一眼就能看出。
“电气参数测量是确保智能电网完全、稳定、经济运行的前提和关键。通过实时精确的监测，才能及时发现问题，快速还原事故并进行控制。”他说。
设计出高精度的电网监测设备，做电网“医生”，需“软硬兼施”。姚文轩称，在软件方面，吃“老本”可不行，必须不断“充电”，学习使用最新算法；硬件方面，通过更加合理的电路设计，努力让设备变得更快速、更精准、更便捷。
2018年，在国外攻读博士期间，姚文轩主持研制了基于移动设备的新一代电力系统广域同步测量装置，可在手机等移动端实现快速测量功能，其“即插即用”特点有助于同步相量装置的高密度部署与电力系统观测性提升。
回国之后，他结合5G等新型通讯技术，带领现在的团队对测量装置进行进一步更新和优化。“比如以前测量还需要通过数据线连接手机和设备，现在我们已经可以做到无线连接了。”他介绍。
02
“碰到问题是好事”
精度是电网监测的生命。
高精度的同步监测设备不是一日做成的。为此，姚文轩和团队费了不少功夫。
实验室的学生一边递过来一块电路板，一边告诉记者，要固定电路板上一块芯片，经常需要焊数百个引脚；要让设备的“大脑”——主芯片快速准确识别电信号特征，通常需要编写几千行代码；从画原理图，到绘制电路板，再到焊电路板，编写程序代码，最后到调试样机，整个流程下来通常需要好几个月。
一次，姚文轩在实验室与学生们一起测试样机，发现设备监测出来的频率值，小数点右边第三位一直在上下跳动。
“不行，还不够精确！”姚文轩定了个目标，要让设备监测出来的频率值精确到小数点右边第四位。
“有时候测试结果不如人意，也许是思路不对，也有可能是一个芯片没焊好、一行代码写错了，只有耐着性子重头来过才知道。”姚文轩说，“碰到问题是好事，反正做科研就是研究问题、解决问题，所以换个角度想，一切都不是问题了。”
这一年来，经过几轮推倒重来、迭代升级，姚文轩团队研发的电网监测设备已是第三代样机，并且可以成功运行。“我们在花较少成本的前提下，研发了具有世界领先水平的电网监测设备，甚至可以说，我们目前的测量精度已是世界一流。”姚文轩满意地说。
然而，他的目标并不只是给电网装上一只“眼睛”，而是装上许多只，让它们实现同步采集，形成电网大数据，再植入智慧的“大脑”，使电网更加经济、稳定和安全运行。
姚文轩举了个例子，电网如同池塘，当电网故障发生时，就如一块石头坠入池塘，激起层层水波纹。
“我们希望通过广域感知，让多个地方的电网监测‘眼睛’对电网状态进行同步采集和感知，这样便可以快速掌握‘石头’的坐标，以及它坠入后对整个‘池塘’的影响过程。”他欣喜地告诉记者，他们现在已经可以让多只“眼睛”实现纳秒级的同步监测。
来源 | 湖南日报
记者 | 周阳乐
通讯员 | 陈韫萌
图片 | 辜鹏博
责编 | 唐思
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