关键器件100%国产化研制！这支团队为船舶电力系统筑牢安全防线 | 科创之城 巾帼骐骥

PART•01

船舶电力系统的保护，始于对“故障盲区”的消除。在早期，船舶主要依赖断路器进行简单的过流保护。“这种方式容易导致保护范围不清，一处局部故障可能导致上游开关误跳，引发全船失电的风险确实存在。”一位成员坦言。团队的第一个突破，就在于研发并部署了单元级保护装置。顾名思义，这类装置专为发电机、配电板等单一关键设备设计，如同为每个重要器官配备独立的监护仪，实现对特定元件故障的精准定位与快速隔离。

然而，船舶电网是一个高度互联的整体。单元级保护解决了“点”的问题，但各点之间如何协调？这推动团队将目光投向更复杂的系统层面，展开下一级攻关。这一级的核心在于“整定配合”，团队通过自主研发的精密算法，让部署在不同位置、不同保护范围的多台装置形成协同配合。这确保了故障总是由最直接相关的保护单元处理，避免越级跳闸和连锁反应，从而构建起一条由“点”到“线”的防护战线。

随着船舶电力系统日趋复杂，传统的系统级保护在应对母线故障、实现全船电力统一管控时，仍存在明显局限。为此，团队再次迎难而上，向终极的站域级保护目标发起攻坚。这是一种面向整个电站的全局性保护方案，需要实时收集、同步和分析遍布全电站的所有节点的电量数据，并在毫秒级时间内完成全局判断并作出综合决策。

为实现这一目标，团队对硬件与软件进行了同步革新。硬件上，团队引入高速光纤通讯网络，为信息传输铺设了“高速公路”。软件上，凭借创新数学模型与算法，团队攻克了数据高精度同步与智能分析等算法难题，最终实现对全船电网状态的整体感知与协同保护，如同为船舶电力系统装上了兼具全景视野与指挥研判能力的“智慧大脑”。

从单元级、系统级到站域级的终极电力保护，三次技术升级真正填补了国内船舶电力保护领域的技术空白，成功构建起完整的船舶电网安全体系。

PART•02

核心技术自主化，是另一道必须跨越的关口。多年以前，船舶保护装置的核心芯片长期依赖进口，这不仅意味着成本高昂、供应链受制于人，更牵涉到长远的国家战略安全。为此，团队下定决心，必须走出一条100%全自主的国产化道路。

这条路，起步时充满现实挑战。彼时国产芯片产业尚在爬坡期，一些芯片的实验室参数虽然达标，却未必能经受住船舶严酷环境的长期考验。“高温、高湿、盐雾、霉菌，还有持续的冲击振动和复杂电磁干扰......实际工作中，任何一项都可能成为元器件失效的诱因。”团队成员具体解释了当时面临的困境。

经过大量的预研与比对，团队选择采用灵活的“兼容性封装”设计思路，在关键电路上为不同芯片预留物理接口与替换空间。这相当于设置了一道安全阀，确保当某条技术路线遇到阻碍时，能迅速切换，不打断整体进程。

要让国产芯片在船舶严苛环境中真正站稳脚跟，仅靠选型远远不够。研发团队以极致标准展开攻关，对芯片可靠性进行了一场“极限验证”。团队将装载芯片的装置放入模拟船舶真实工作环境的试验箱，进行了连续数月、24小时不间断的测试。“印象最深的就是当时三班倒，大家日夜轮班紧盯数据变化，”团队成员说道。任何细微波动都需要被记录，这要求极致的严谨与持久的耐心，而团队正是在这样日复一日的坚守里，把细致与韧性化作可靠的科研力量。

这一过程不只是单向验证，更是与国内芯片厂商的深度磨合，助力船舶电子产业链的协同进化。团队将测试中暴露出的设计细节、工艺短板等问题逐一反馈，推动上游供应商针对性优化，以应用端需求牵引技术升级，成为了连接船舶应用场景与国产芯片设计制造的桥梁。

最终，一批真正能适应船舶恶劣环境的国产芯片被筛选和锤炼出来，实现了保护装置从硬件芯片到软件系统的100%国产化，为船舶装备带来自主的底气。

PART•03

面向“十五五”国家绿色能源战略与智能航运的发展趋势，团队的下一个目标是推动电网保护技术向更适配新能源场景、更具前瞻性预警能力的方向升级。

传统保护方案主要围绕以柴油机为主的稳定发电系统设计。然而，随着风电、光伏等新能源接入船舶电网，系统运行的复杂性与日俱增。“新能源电网具有弱惯量、弱支撑、弱抗扰度的特点，”团队成员解释道，“更关键的是，电力电子器件使得潮流可以双向流动，这导致整个电网的潮流分布变得随机、多变，对我们保护配置的复杂度和适应性提出了前所未有的要求。”

面对新能源接入带来的波动性挑战，团队率先在系统保护中引入了自适应技术，使保护装置能够根据电网实时运行状态动态调整策略，初步实现了从“固定策略”到“智能应变”的跨越。但这仅是第一步，团队下一步将朝着更具颠覆性的方向迈进：将人工智能与电力保护技术深度融合。

“传统保护更像急诊科医生，故障发生后快速切除、控制风险。我们想往前再走一步，能否成为体检科医生，做到事前感知、提前预警。” 团队负责人描绘了他们的下一步构想。他们计划利用长期积累的海量电网运行数据，通过机器学习算法持续训练，挖掘那些潜藏在电压电流波形中、尚未被传统方法识别的微弱故障前兆，目标是从“事后被动处置”变为“事前主动防御”。

目前，在海岛电站集成风光柴储等多种能源的微网系统中，团队新研的保护算法已得到验证。“这既是对我们传统电网保护技术的一次拓展，也让我们切实涉足了新能源领域，服务于国家双碳战略。”正如团队成员所概括的，这一技术的延伸不仅验证了其跨领域应用的强大生命力，也为船舶电力保护的未来发展，锚定了绿色与智能融合的新航向。

从保障安全到赋能绿色，这支团队以持续创新践行科技自立自强，用坚守与突破，书写着中国船舶科研人的时代担当。面向未来，他们将以不懈攻关，为中国船舶筑牢更可靠、更智能、更绿色的电力安全屏障。