师之楷模国之桢干 ——记第十届顾毓琇电机工程奖获得者葛耀中先生

师之楷模国之桢干

——记第十届顾毓琇电机工程奖获得者葛耀中先生

葛耀中，1929年出生于辽宁铁岭，中国电力系统故障分析与继电保护泰斗级专家，中国继电保护学科开拓者与奠基人，西安交通大学教授、博士生导师，2019年顾毓琇电机工程奖获得者。

2019年顾毓琇电机工程奖颁奖典礼

葛耀中于1951年在西北工学院毕业后，留校任教，1953～1955年在哈尔滨工业大学研究生班学习；1955～1957年在西安动力学院和西安交通大学任讲师；1958～1962年分别在前苏联莫斯科动力学院和里加工学院学习，获苏联科学技术副博士学位；1962年起在西安交通大学任副教授、教研室主任；1984年起任教授、博士生导师。

葛耀中先生对电力系统继电保护学科的发展做出了突出贡献。1962年，对各种通道的继电保护基本理论、实现方法及保护性能，提出了定量评价指标体系。1978年在《继电器》杂志上发表系列论文，阐述微机保护的优势与发展趋势，推动了微机继电保护的发展，随后又开展自适应继电保护理论及其实现方法的研究，促进了微机保护智能化。1984年提出永久性故障判别的概念，开辟了自适应重合闸研究领域。系统地研究了利用故障分量的继电保护，并提出了反应正序故障分量的方向元件。倡导并推进行波故障定位与保护的研究工作。出版了《高压输电线路高频保护》《新型继电保护和故障测距的原理与技术》《超高压输电线故障分析与继电保护》(合著)等著作。BXG-1型相差高频保护装置获1984年国家教委优秀成果奖；“电缆故障测距仪”获1993年国家发明四等奖；“利用故障分量继电保护的理论研究”获1995年国家教委科技进步三等奖；“基于小波变换的输电线路暂态分析和故障测距理论研究”获2004年北京市科学技术二等奖；“基于行波原理的电力线路在线故障测距技术”获2007年国家技术发明二等奖；《超高压输电线故障分析与继电保护》获1992年全国优秀科技图书一等奖。

葛耀中先生积极组织电力行业的学术交流，先后担任中国电机工程学会常务理事、名誉理事、继电保护专业委员会委员、国际大电网会议中国国家委员会委员等职务，致力于推进行业的发展。葛先生为继电保护原理研究和技术应用培养了大批人才，指导的学生中大部分已成为我国继电保护领域的著名专家、学者和企业技术骨干，包括大学教授、IEEE Fellow若干。担任中华电力教育基金会许继奖教金工作委员会名誉委员，曾获中华电力教育基金会许继奖教金突出贡献奖、陕西省优秀博士生指导教师、西安交通大学突出贡献博士生指导教师等荣誉，为中国电力人才培养与体制建设作出了突出贡献。

出版的部分著作

为国读书 担当使命

1951年，葛耀中于西北工学院毕业后留校任教。那时新中国建国不久，百废待兴。而葛耀中学习任教的电力学科是工业生产的基础性学科，事关国民经济命脉。葛耀中深感责任重大，下定决心要为中国电力学科的发展贡献自己的力量。

1953年，葛耀中以其在教学和科研中的优异表现，被选拔去哈尔滨工业大学研究生班深造。当时，新中国的电力学科处于起步阶段，为了培养工业部门的工程师和国内大学的理工科师资，政府扩建了哈尔滨工业大学，聘请苏联教授授课与指导，这使葛耀中可以接触到当时世界前沿的科学技术。在授课学科中，电力系统故障分析与继电保护在国内尚属空白。继电保护是电力系统安全运行的第一道防线，被誉为电力系统的保护神，对电力系统安全稳定运行具有极其重要的意义。葛耀中毅然选择了电力系统故障分析与继电保护方向进行深造，其导师为继电保护领域的国际著名学者、列宁格勒工业大学的雅·拉·鲁金教授。鲁金教授牵头组建了发电厂教研室与实验室，开设了电力系统继电保护、发电厂电气部分、电力系统自动化等课程。为了能与鲁金教授更好地学习交流，葛耀中苦练俄语，钻研原版俄文教材，并帮助鲁金教授完成了许多中、俄文教材资料的编写整理工作。在鲁金等苏联教授的悉心指导下，葛耀中很快掌握了电力系统故障分析与继电保护的核心知识框架与理论体系，这为他日后的教学和科研工作打下了坚实的基础。在葛耀中研究生学习期间，东北电管局在雅·拉·鲁金教授等前苏联专家的指导下组建了新中国第一批电力系统继电保护调试队伍，葛耀中积极加入，并与老师和同学一起在东北电网上开展继电保护调试试验。他脚踏实地、严谨认真，积累了宝贵的现场知识与工程经验。

1955年底，葛耀中于哈尔滨工业大学研究生班学成后回到西北工学院，1956年正式开始授课。后加入西安动力学院，并于1957年并入西安交通大学。葛耀中开设了电力系统继电保护与自动化课程。

他在教学工作中注重立德树人，教学相长，得到学生们的广泛喜爱与认可。

1958年，葛耀中由西安交通大学推荐报考了留苏预备生并被录取。得知这个消息后，他非常激动，同时也感到责任重大。他下定决心要把握住这次宝贵的出国学习机会，立志学成后回报祖国。鉴于葛耀中良好的俄语基础，他于1958年年底未经培训便直接赴莫斯科动力学院学习，攻读副博士学位(相当于美国的博士学位)。葛耀中跟随的导师是前苏联电力系统继电保护权威，国际著名的电力系统继电保护专家B·L·法布里坎特教授。法布里坎特教授对来自中国的留学生十分友好，毫无保留地将毕生所学全悉相授。同时，他在理论分析和工程应用方面对学生的要求极高。葛耀中选定的研究方向是电力系统微波纵联保护。为了提高自己研究工作的理论深度与广度，葛耀中一有空余时间就泡在列宁图书馆查阅相关的文献资料。在不断的学习与思索过程中，葛耀中逐渐形成了自己的学术观点：虽然纵联保护被认为是输电线路最理想的保护方式，但必须先研究清楚纵联保护通信信道类型对保护性能的影响。为此，他初步推导了利用通道保护的基本原理，并向法布里坎特教授做了汇报。法布里坎特教授对他的观点感到十分惊讶：没想到这个来自中国的小伙子有如此扎实的理论功底、新颖独到的思考能力和对电力系统继电保护体系化的深度理解。他对葛耀中的工作十分赞赏，并鼓励他一定要将这一工作做深做好。之后，葛耀中又广泛阅读学习了微波通信技术、半导体技术、计算机软硬件技术、电磁兼容技术等领域的理论知识，对研究课题的认识也愈加清晰。

1961年，葛耀中随法布里坎特教授前往位于拉脱维亚的里加工学院继续深造。当时，葛耀中已完成了研究课题中的大部分工作，论文的进一步深化研究和相关实验还有待开展。为了能早日回国工作，葛耀中发奋钻研，终于在1962年完成了自己的副博士学位论文。该论文阐述了利用通道的继电保护基本原理与实现方法，评估了微波通道与保护性能间的关系，对利用微波通道的相位差动保护的动作原理和技术进行了全面深入的研究，受到前苏联专家学者的高度评价。葛耀中还利用半导体器件实现了部分保护装置。这些理论与实验研究工作为回国后继续开展纵联保护研究与其工业应用起到了重要的指导作用。

完成学业后，葛耀中迫切地告别了老师、同学，在回国的火车上，他感慨万千：求学数十载，终于练就一身本领，可以全身心地投入到祖国的生产建设事业中了。经过几天的长途跋涉，葛耀中回到了西安，在踏上故土的那一刻，他感到分外的亲切和喜悦。肩负着梦想与使命，他开启了人生又一新的阶段。

与苏联专家交流

屡屡突破 拓新笃行

回到祖国的葛耀中迅速投身教学与科研事业。他开设了电力系统继电保护、发电厂电气部分、电力系统自动化等课程，并组建实验室进行科研实验。在西安交通大学，葛耀中数十年如一日地授课、阅读书籍、做实验、开展学术研究。他认为，作为一名合格的专业课教师，必须理论与实际紧密结合。因此，他与当时国内的电力制造和继电器厂建立了密切关系，经常到电力系统运行单位调查学习。1964年，他和国内唯一一家继电器制造厂——阿城继电器厂共同研制出国内第一台半导体相差高频保护装置，并在兰州盐锅峡水电站投入试运行。他坚信，虽然中国的继电保护是从国外学来的，但中国人民的聪明才智不亚于其他任何其他国家。只要有一批人持之以恒地研究推进，终有一日中国的继电保护学科也可以达到世界一流水平。

1966年，“文革”爆发，国家一时间陷入混乱，工人停工，学生停课，科研工作也难以开展。葛耀中虽然在此期间受到了隔离审查，但他始终坚信，党和国家会解决好当下的问题，自己更应做好本职工作，抓紧一切可能的时间钻研问题，修炼能力。他决定开始实践自己的夙愿：把行波测距与继电保护技术结合起来。在他的倡导下，与西北电管局继电保护科和中心试验所的同行合作开展基于C型故障探测器的研究工作。他们在电力系统中进行了长达数年时间的现

场实验研究，终于研制出试验样机。虽然它难以满足继电保护高可靠性的要求而未投入工业实用，但为后来的行波测距和行波保护装置的研制与应用打下了良好的基础。

“文革”结束后，随着高考的恢复和研究生制度的建立，国内高等教育逐渐走上正常道路。葛耀中怀着激动的心情总结了自己在国外读研和过去从事科研工作的体会和经验，认为在研究生的培养中，要特别强调团队精神和创新能力。于是，他对研究生明确提出了“团结、进取、创新、高效”的理念。在这一理念下，他不仅培养了国家迫切需要的专业技术人才，也对电力系统继电保护原理与技术的发展作出了重大贡献。

1978年，数字计算机开始在电力系统继电保护和控制领域应用。与传统的模拟式继电器迥然不同，微机保护具有灵活性强、功能强、可扩展性强、自检能力强等诸多优势。为了推进微机保护的研究和应用，葛耀中将微机保护的研究成果进行了整理，并在中国继电保护行业期刊《继电器》上发表系列论文，阐述微机保护的优势与发展趋势，给出了基于时域模量的微机保护实现方案和硬件设计方案。他还特别强调，在继电保护应用数字计算机中，要充分发挥数字计算机的智能化作用，研究开发比现有装置更好的原理与技术。这些研究成果为微机保护的推广与普及提供了重要的理论和实践指导价值。

随着数字技术的进一步发展，葛耀中注意到它对电力系统输电线路故障测距技术的迫切需求及其重大的社会和经济效益，因此决心大力开展基于行波理论的保护与故障定位的研究工作。在总结过去研究用C型故障探测器原理实现保护经验教训的基础上，根据当时数字通信和电子技术的发展情况及GPS的广泛应用，决定首先研制基于A型故障测距原理的故障定位装置，在此基础上再进行行波保护和研究。为了实现这一目标，他先后指导了多名博士研究生和硕士研究生对此项目的原理和技术问题开展研究，解决了大量理论和技术难题。他带领团队创造性地提出了利用故障线路断路器在分闸时所产生的暂态行波实现测距的F型行波故障测距原理，以及利用故障线路重合闸时产生的暂态行波实现的E型行波故障测距原理。葛耀中还意识到，理论研究一定要转化为实体装置并应用于工程实践，才能发挥继电保护学科的真正价值。他亲自带领学生设计电路、组装设备、调试实验。1993年，西安交通大学与淄博科汇电气公司共同研制开发出利用暂态行波的输电线路故障测距装置，该装置具有极高的测距精度，在全国数百个单位得以应用，创造了巨大的经济价值。1993年，以“电缆故障测试仪”项目获得国家技术发明四等奖。行波故障测距装置的成功研制及其在电力系统中的有效作用为进一步开展行波保护的研究打开了光明的前景。行波保护要求从故障暂态行波中获取更多和更精确的故障信息，这既是研制行波保护装置中的关键问题，也是多年来困扰保护工作者的难题。在葛耀中的指导下，团队利用小波分析对暂态行波的故障特性进行了分析，精确可靠地提取出多种故障信息，取得了突破性的研究成果，从而使行波保护的研究进入了一个崭新的阶段。利用各种原理的行波保护研究工作也陆续取得重要成果，为进一步研制行波保护装置铺平了道路。目前，已有多种基于暂态行波原理实现的保护装置在高压线路和配电线路上投入运行，为电力系统安全运行提供了重要保障。

在实验室进行科研实验

1984年，葛耀中率先注意到，虽然自动重合闸技术可以在线路发生瞬时性故障时缩短停电时间，提高电力系统暂态稳定性，但盲目重合开关却有给系统造成二次冲击的风险，于是，萌生了一个新奇的想法：在重合闸之前，能否利用测量的电气量判别线路发生的是永久性故障还是瞬时性故障。同年，葛耀中首次提出了永久性故障判别的概念，这也开创了自适应重合闸的研究方向。随后，葛耀中在自适应重合闸领域进行了一系列奠基性研究工作：提出了基于电压法和补偿电压法的永久性故障识别原理与判据，研究了带并联电抗器线路的三相自适应重合闸原理与技术，研发了集成电路型永久性故障判别装置。他的研究成果引起学术界和工业界的广泛关注，国内外众多学者做了大量后续的研究工作。

1986年，葛耀中意识到，故障信息是继电保护技术的基础，利用故障时出现的电气量实现保护将具有更优越的性能。因此，他强调故障分量的概念，并先后研究了故障分量的提取方法、故障分量保护的判据构建和性能评估方法，形成了一套完整的理论体系。基于故障分量的保护方法具有不受负荷状态、系统振荡影响，反应故障分量的方向元件有明确的方向性等诸多优点，是对传统电力系统故障分析与继电保护基础理论体系的重要补充，具有重要的理论价值。根据葛耀中提出的利用故障分量的继电保护原理，由西安交通大学和南京电力自动化设备总厂联合研制，反应正序故障分量的方向元件做主保护的WXB-22型微机高压线路保护装置于1992年问世，并迅速在电力工业中应用。1995年，葛耀中因其提出并建立的故障分量保护理论体系获原国家教委科技进步三等奖。

破解技术难题

随着电力系统电能传输容量需求的逐渐提高，同杆双回线在工程中的应用日益广泛。然而，双回线间的耦合作用却给其故障分析带来了挑战。1989年，在葛耀中的指导下，团队提出了六序故障分量的概念，实现了同杆双回线的解耦分析，建立了六序复合序网，并对同杆双回线的25类120种故障类型的特征进行了分析，提出了利用六序分量的选相、方向元件和故障定位方法。1991年3月，由西安交通大学和南京电力自动化设备总厂联合研制，反应六序故障分量的同杆双回线选相保护，WXB-21型微机高压线路保护装置在陕西安康至西安南郊330kV双回线上投入使用。之后，基于六序故障分量的保护原理在同杆双回线保护中广泛应用，为高压输电线路的安全运行起到了重要作用。

1990年，葛耀中开始研究适用于微机保护的输电网故障选相和配电网故障选线原理与方案。他将故障分量保护理论应用于输电线路故障选相中，提出了利用故障分量的选相原理和利用序分量相位特征的选相原理。根据配网故障时零序电流的分布特点，提出了基于零序电流补偿技术的故障选线原理。这些研究完善了微机保护的功能与应用，也提高了故障选相与故障选线的准确度。

1991年，葛耀中发现数字装置测量系统频率时其精度和速度难以兼顾的矛盾。为此，他带领团队提出了利用母线电压实现高精度频率测量的方法。随后，还比较了众多方法在工程实践中的难度与性能，并于1995年提出了适用于微机继电保护装置的快速频率测量方法，解决了微机保护中相量提取的精度受频率影响的难题。

1995年，葛耀中倡导在微机保护中实现自适应的功能。他认为，随着电力系统运行方式越来越灵活，保护装置也应能响应电网状态的变化而调整自身参数，以保持最佳的性能。因而葛耀中提出了纵联保护的自适应方案，并带领团队研发了自适应电流保护、自适应电压保护装置。1999年，由西安交通大学和南京电力自动化设备总厂联合研制的WXB-32型微机自适应线路保护装置正式投产。看着自己的研究成果陆续投入工程应用，古稀之年的葛耀中先生感慨万千：祖国在过去50年里发生了翻天覆地的变化，中国继电保护学科也实现了从无到有到国际引领的巨大跨越，自己作为这一切的参与者与见证者，何其幸福。通过以葛耀中先生、贺家李先生、陈德树先生等为代表的中国第一代继电保护工作者夜以继日的努力，中国继电保护学科实现了由向外国人学习到全面超越的伟大进步，并走向世界继电保护学科发展的前沿!

匠心耕耘，桃李春风育英才

除了在科研上数十年如一日的孜孜以求，葛耀中在后辈培养上更是沥尽心血。为了增进本科生对电力系统保护与控制的理解，他开设了电力系统继电保护、发电厂电气部分、电力系统自动化等课程。为了让研究生更好地了解继电保护学科的前沿技术，他执笔编写《新型继电保护和故障测距的原理与技术》作为研究生教材。每讲一期课程，葛耀中都会重新整理出一沓厚厚的教案，上面有整整齐齐的公式推导，也有他对最新问题的理解和体悟。葛耀中说：“我是一名光荣的人民教师，三尺讲台是我的岗位，传道授业解惑是我的职责。于我而言，每一次授课都是我把本职工作做向完美的契机；于学生而言，每一次听课都可能为他们开启新知识世界的大门。”正是由于葛耀中先生对自己教学工作的严格要求，他的课程才能深入浅出、环环相扣。

在科学研究上，葛耀中先生对学生有极高的要求。他鼓励学生不盲从于学术界的主流观点，甚至是学术权威的见解，一定要追求真理、形成自己独立的科学观。在做研究工作时，他要求学生一切研究从问题的本源出发，对所有过程精熟于心，做出兼具理论性、实用性和系统性的研究成果。同时，葛耀中先生对学生的引导也极为耐心。有一次，他的研究生在计算分布参数模型下输电线路的故障电流时一直得不出正确结果。葛耀中仔细查看了他的推导过程，发现原来是这位学生对电磁场基础理论的理解有偏差，导致其在中间推导时误用了一个并不成立的方程。葛耀中先生并没有直接指出该生的错误，而是跑到图书馆为他挑选教材和资料，让他重新学习相关知识。不到两周时间，学生自己发现了问题所在，也在这一过程中提高了自身的知识水平。

与学生合影

除此之外，葛耀中先生非常重视对学生动手能力的培养。他常常带领学生搭建实验平台，设计电路，调试设备，分析实验数据。他对学生说：“继电保护是一门科学，更是一门技术。只有把理论应用于实践，真正解决工程问题，我们的研究才有意义。”在葛耀中先生的带领下，西安交通大学继电保护课题组研发的多项设备投入工程实用，为中国电力系统的安全运行起到了重要作用。

葛耀中先生在科研上一丝不苟，在生活中则是蔼然可亲。西安交通大学的东花园和西花园环境优美，是葛耀中先生和学生经常一起散步谈心的场所。他会和学生分享自己以往的经历，也会听学生讲雨后春笋般涌现的新兴事物。斜阳草树，欢声笑语，其乐融融。有些年的春节，有学生因为科研工作或者离家太远而选择留校，葛耀中先生就把他们接到家里，一起包饺子，吃年夜饭。可以说，先生对他的学生而言，如师如父，亦师亦友。

经过几十年的苦心栽培，葛耀中教授培养了大批杰出的电力系统继电保护科研人员与工程师。他培养的研究生中，张保会教授(IEEE Fellow)、董新洲教授(IEEE Fellow)、索南加乐教授等人都继承了他的衣钵，在高校教书育人，在科研上也极有建树。徐丙垠教授不仅具有较高的学术造诣，而且创办了著名的继电保护装备制造企业——山东科汇电力自动化股份有限公司，成为生产一线的中流砥柱。鉴于葛耀中教授在人才培养方面的突出贡献，他被授予陕西省优秀博士生指导教师、中华电力教育基金会许继奖教金突出贡献奖、西安交通大学突出贡献博士生指导教师等多项荣誉称号。

2020年11月，葛耀中教授和马志瀛教授一起 在西安交大彭康路散步

如今，年逾九旬的葛耀中老先生身体硬朗、精神抖擞。他每天都会去西安交通大学的校园里散步。他说：“看到学生们朝气蓬勃的样子，我自己也不由得变年轻了。”同时，他对后辈们也寄予厚望，他说：“你们这一代人生长在科研的沃土上，党和祖国给了你们强大的支持与保障。你们要把握机遇，脚踏实地干出一番事业，为祖国发展贡献自己的力量，也让自己的人生变得笃定而充实。”

师之楷模，国之桢干，其言昭昭，其行灼灼。吾辈应学习和发扬葛耀中老先生的精神，诚恳为人，踏实做事，以梦为马，不负韶华。