師之楷模國之楨干

——記第十屆顧毓琇電機工程獎獲得者葛耀中先生

葛耀中，1929年出生于遼寧鐵嶺，中國電力系統故障分析與繼電保護泰斗級專家，中國繼電保護學科開拓者與奠基人，西安交通大學教授、博士生導師，2019年顧毓琇電機工程獎獲得者。

2019年顧毓琇電機工程獎頒獎典禮

葛耀中于1951年在西北工學院畢業后，留校任教，1953～1955年在哈爾濱工業大學研究生班學習；1955～1957年在西安動力學院和西安交通大學任講師；1958～1962年分別在前蘇聯莫斯科動力學院和里加工學院學習，獲蘇聯科學技術副博士學位；1962年起在西安交通大學任副教授、教研室主任；1984年起任教授、博士生導師。

葛耀中先生對電力系統繼電保護學科的發展做出了突出貢獻。1962年，對各種通道的繼電保護基本理論、實現方法及保護性能，提出了定量評價指標體系。1978年在《繼電器》雜志上發表系列論文，闡述微機保護的優勢與發展趨勢，推動了微機繼電保護的發展，隨后又開展自適應繼電保護理論及其實現方法的研究，促進了微機保護智能化。1984年提出永久性故障判別的概念，開辟了自適應重合閘研究領域。系統地研究了利用故障分量的繼電保護，并提出了反應正序故障分量的方向元件。倡導并推進行波故障定位與保護的研究工作。出版了《高壓輸電線路高頻保護》《新型繼電保護和故障測距的原理與技術》《超高壓輸電線故障分析與繼電保護》(合著)等著作。BXG-1型相差高頻保護裝置獲1984年國家教委優秀成果獎；“電纜故障測距儀”獲1993年國家發明四等獎；“利用故障分量繼電保護的理論研究”獲1995年國家教委科技進步三等獎；“基于小波變換的輸電線路暫態分析和故障測距理論研究”獲2004年北京市科學技術二等獎；“基于行波原理的電力線路在線故障測距技術”獲2007年國家技術發明二等獎；《超高壓輸電線故障分析與繼電保護》獲1992年全國優秀科技圖書一等獎。

葛耀中先生積極組織電力行業的學術交流，先后擔任中國電機工程學會常務理事、名譽理事、繼電保護專業委員會委員、國際大電網會議中國國家委員會委員等職務，致力于推進行業的發展。葛先生為繼電保護原理研究和技術應用培養了大批人才，指導的學生中大部分已成為我國繼電保護領域的著名專家、學者和企業技術骨干，包括大學教授、IEEE Fellow若干。擔任中華電力教育基金會許繼獎教金工作委員會名譽委員，曾獲中華電力教育基金會許繼獎教金突出貢獻獎、陜西省優秀博士生指導教師、西安交通大學突出貢獻博士生指導教師等榮譽，為中國電力人才培養與體制建設作出了突出貢獻。

出版的部分著作

為國讀書 擔當使命

1951年，葛耀中于西北工學院畢業后留校任教。那時新中國建國不久，百廢待興。而葛耀中學習任教的電力學科是工業生產的基礎性學科，事關國民經濟命脈。葛耀中深感責任重大，下定決心要為中國電力學科的發展貢獻自己的力量。

1953年，葛耀中以其在教學和科研中的優異表現，被選拔去哈爾濱工業大學研究生班深造。當時，新中國的電力學科處于起步階段，為了培養工業部門的工程師和國內大學的理工科師資，政府擴建了哈爾濱工業大學，聘請蘇聯教授授課與指導，這使葛耀中可以接觸到當時世界前沿的科學技術。在授課學科中，電力系統故障分析與繼電保護在國內尚屬空白。繼電保護是電力系統安全運行的第一道防線，被譽為電力系統的保護神，對電力系統安全穩定運行具有極其重要的意義。葛耀中毅然選擇了電力系統故障分析與繼電保護方向進行深造，其導師為繼電保護領域的國際著名學者、列寧格勒工業大學的雅·拉·魯金教授。魯金教授牽頭組建了發電廠教研室與實驗室，開設了電力系統繼電保護、發電廠電氣部分、電力系統自動化等課程。為了能與魯金教授更好地學習交流，葛耀中苦練俄語，鉆研原版俄文教材，并幫助魯金教授完成了許多中、俄文教材資料的編寫整理工作。在魯金等蘇聯教授的悉心指導下，葛耀中很快掌握了電力系統故障分析與繼電保護的核心知識框架與理論體系，這為他日后的教學和科研工作打下了堅實的基礎。在葛耀中研究生學習期間，東北電管局在雅·拉·魯金教授等前蘇聯專家的指導下組建了新中國第一批電力系統繼電保護調試隊伍，葛耀中積極加入，并與老師和同學一起在東北電網上開展繼電保護調試試驗。他腳踏實地、嚴謹認真，積累了寶貴的現場知識與工程經驗。

1955年底，葛耀中于哈爾濱工業大學研究生班學成后回到西北工學院，1956年正式開始授課。后加入西安動力學院，并于1957年并入西安交通大學。葛耀中開設了電力系統繼電保護與自動化課程。

他在教學工作中注重立德樹人，教學相長，得到學生們的廣泛喜愛與認可。

1958年，葛耀中由西安交通大學推薦報考了留蘇預備生并被錄取。得知這個消息后，他非常激動，同時也感到責任重大。他下定決心要把握住這次寶貴的出國學習機會，立志學成后回報祖國。鑒于葛耀中良好的俄語基礎，他于1958年年底未經培訓便直接赴莫斯科動力學院學習，攻讀副博士學位(相當于美國的博士學位)。葛耀中跟隨的導師是前蘇聯電力系統繼電保護權威，國際著名的電力系統繼電保護專家B·L·法布里坎特教授。法布里坎特教授對來自中國的留學生十分友好，毫無保留地將畢生所學全悉相授。同時，他在理論分析和工程應用方面對學生的要求極高。葛耀中選定的研究方向是電力系統微波縱聯保護。為了提高自己研究工作的理論深度與廣度，葛耀中一有空余時間就泡在列寧圖書館查閱相關的文獻資料。在不斷的學習與思索過程中，葛耀中逐漸形成了自己的學術觀點：雖然縱聯保護被認為是輸電線路最理想的保護方式，但必須先研究清楚縱聯保護通信信道類型對保護性能的影響。為此，他初步推導了利用通道保護的基本原理，并向法布里坎特教授做了匯報。法布里坎特教授對他的觀點感到十分驚訝：沒想到這個來自中國的小伙子有如此扎實的理論功底、新穎獨到的思考能力和對電力系統繼電保護體系化的深度理解。他對葛耀中的工作十分贊賞，并鼓勵他一定要將這一工作做深做好。之后，葛耀中又廣泛閱讀學習了微波通信技術、半導體技術、計算機軟硬件技術、電磁兼容技術等領域的理論知識，對研究課題的認識也愈加清晰。

1961年，葛耀中隨法布里坎特教授前往位于拉脫維亞的里加工學院繼續深造。當時，葛耀中已完成了研究課題中的大部分工作，論文的進一步深化研究和相關實驗還有待開展。為了能早日回國工作，葛耀中發奮鉆研，終于在1962年完成了自己的副博士學位論文。該論文闡述了利用通道的繼電保護基本原理與實現方法，評估了微波通道與保護性能間的關系，對利用微波通道的相位差動保護的動作原理和技術進行了全面深入的研究，受到前蘇聯專家學者的高度評價。葛耀中還利用半導體器件實現了部分保護裝置。這些理論與實驗研究工作為回國后繼續開展縱聯保護研究與其工業應用起到了重要的指導作用。

完成學業后，葛耀中迫切地告別了老師、同學，在回國的火車上，他感慨萬千：求學數十載，終于練就一身本領，可以全身心地投入到祖國的生產建設事業中了。經過幾天的長途跋涉，葛耀中回到了西安，在踏上故土的那一刻，他感到分外的親切和喜悅。肩負著夢想與使命，他開啟了人生又一新的階段。

與蘇聯專家交流

屢屢突破 拓新篤行

回到祖國的葛耀中迅速投身教學與科研事業。他開設了電力系統繼電保護、發電廠電氣部分、電力系統自動化等課程，并組建實驗室進行科研實驗。在西安交通大學，葛耀中數十年如一日地授課、閱讀書籍、做實驗、開展學術研究。他認為，作為一名合格的專業課教師，必須理論與實際緊密結合。因此，他與當時國內的電力制造和繼電器廠建立了密切關系，經常到電力系統運行單位調查學習。1964年，他和國內唯一一家繼電器制造廠——阿城繼電器廠共同研制出國內第一臺半導體相差高頻保護裝置，并在蘭州鹽鍋峽水電站投入試運行。他堅信，雖然中國的繼電保護是從國外學來的，但中國人民的聰明才智不亞于其他任何其他國家。只要有一批人持之以恒地研究推進，終有一日中國的繼電保護學科也可以達到世界一流水平。

1966年，“文革”爆發，國家一時間陷入混亂，工人停工，學生停課，科研工作也難以開展。葛耀中雖然在此期間受到了隔離審查，但他始終堅信，黨和國家會解決好當下的問題，自己更應做好本職工作，抓緊一切可能的時間鉆研問題，修煉能力。他決定開始實踐自己的夙愿：把行波測距與繼電保護技術結合起來。在他的倡導下，與西北電管局繼電保護科和中心試驗所的同行合作開展基于C型故障探測器的研究工作。他們在電力系統中進行了長達數年時間的現

場實驗研究，終于研制出試驗樣機。雖然它難以滿足繼電保護高可靠性的要求而未投入工業實用，但為后來的行波測距和行波保護裝置的研制與應用打下了良好的基礎。

“文革”結束后，隨著高考的恢復和研究生制度的建立，國內高等教育逐漸走上正常道路。葛耀中懷著激動的心情總結了自己在國外讀研和過去從事科研工作的體會和經驗，認為在研究生的培養中，要特別強調團隊精神和創新能力。于是，他對研究生明確提出了“團結、進取、創新、高效”的理念。在這一理念下，他不僅培養了國家迫切需要的專業技術人才，也對電力系統繼電保護原理與技術的發展作出了重大貢獻。

1978年，數字計算機開始在電力系統繼電保護和控制領域應用。與傳統的模擬式繼電器迥然不同，微機保護具有靈活性強、功能強、可擴展性強、自檢能力強等諸多優勢。為了推進微機保護的研究和應用，葛耀中將微機保護的研究成果進行了整理，并在中國繼電保護行業期刊《繼電器》上發表系列論文，闡述微機保護的優勢與發展趨勢，給出了基于時域模量的微機保護實現方案和硬件設計方案。他還特別強調，在繼電保護應用數字計算機中，要充分發揮數字計算機的智能化作用，研究開發比現有裝置更好的原理與技術。這些研究成果為微機保護的推廣與普及提供了重要的理論和實踐指導價值。

隨著數字技術的進一步發展，葛耀中注意到它對電力系統輸電線路故障測距技術的迫切需求及其重大的社會和經濟效益，因此決心大力開展基于行波理論的保護與故障定位的研究工作。在總結過去研究用C型故障探測器原理實現保護經驗教訓的基礎上，根據當時數字通信和電子技術的發展情況及GPS的廣泛應用，決定首先研制基于A型故障測距原理的故障定位裝置，在此基礎上再進行行波保護和研究。為了實現這一目標，他先后指導了多名博士研究生和碩士研究生對此項目的原理和技術問題開展研究，解決了大量理論和技術難題。他帶領團隊創造性地提出了利用故障線路斷路器在分閘時所產生的暫態行波實現測距的F型行波故障測距原理，以及利用故障線路重合閘時產生的暫態行波實現的E型行波故障測距原理。葛耀中還意識到，理論研究一定要轉化為實體裝置并應用于工程實踐，才能發揮繼電保護學科的真正價值。他親自帶領學生設計電路、組裝設備、調試實驗。1993年，西安交通大學與淄博科匯電氣公司共同研制開發出利用暫態行波的輸電線路故障測距裝置，該裝置具有極高的測距精度，在全國數百個單位得以應用，創造了巨大的經濟價值。1993年，以“電纜故障測試儀”項目獲得國家技術發明四等獎。行波故障測距裝置的成功研制及其在電力系統中的有效作用為進一步開展行波保護的研究打開了光明的前景。行波保護要求從故障暫態行波中獲取更多和更精確的故障信息，這既是研制行波保護裝置中的關鍵問題，也是多年來困擾保護工作者的難題。在葛耀中的指導下，團隊利用小波分析對暫態行波的故障特性進行了分析，精確可靠地提取出多種故障信息，取得了突破性的研究成果，從而使行波保護的研究進入了一個嶄新的階段。利用各種原理的行波保護研究工作也陸續取得重要成果，為進一步研制行波保護裝置鋪平了道路。目前，已有多種基于暫態行波原理實現的保護裝置在高壓線路和配電線路上投入運行，為電力系統安全運行提供了重要保障。

在實驗室進行科研實驗

1984年，葛耀中率先注意到，雖然自動重合閘技術可以在線路發生瞬時性故障時縮短停電時間，提高電力系統暫態穩定性，但盲目重合開關卻有給系統造成二次沖擊的風險，于是，萌生了一個新奇的想法：在重合閘之前，能否利用測量的電氣量判別線路發生的是永久性故障還是瞬時性故障。同年，葛耀中首次提出了永久性故障判別的概念，這也開創了自適應重合閘的研究方向。隨后，葛耀中在自適應重合閘領域進行了一系列奠基性研究工作：提出了基于電壓法和補償電壓法的永久性故障識別原理與判據，研究了帶并聯電抗器線路的三相自適應重合閘原理與技術，研發了集成電路型永久性故障判別裝置。他的研究成果引起學術界和工業界的廣泛關注，國內外眾多學者做了大量后續的研究工作。

1986年，葛耀中意識到，故障信息是繼電保護技術的基礎，利用故障時出現的電氣量實現保護將具有更優越的性能。因此，他強調故障分量的概念，并先后研究了故障分量的提取方法、故障分量保護的判據構建和性能評估方法，形成了一套完整的理論體系。基于故障分量的保護方法具有不受負荷狀態、系統振蕩影響，反應故障分量的方向元件有明確的方向性等諸多優點，是對傳統電力系統故障分析與繼電保護基礎理論體系的重要補充，具有重要的理論價值。根據葛耀中提出的利用故障分量的繼電保護原理，由西安交通大學和南京電力自動化設備總廠聯合研制，反應正序故障分量的方向元件做主保護的WXB-22型微機高壓線路保護裝置于1992年問世，并迅速在電力工業中應用。1995年，葛耀中因其提出并建立的故障分量保護理論體系獲原國家教委科技進步三等獎。

破解技術難題

隨著電力系統電能傳輸容量需求的逐漸提高，同桿雙回線在工程中的應用日益廣泛。然而，雙回線間的耦合作用卻給其故障分析帶來了挑戰。1989年，在葛耀中的指導下，團隊提出了六序故障分量的概念，實現了同桿雙回線的解耦分析，建立了六序復合序網，并對同桿雙回線的25類120種故障類型的特征進行了分析，提出了利用六序分量的選相、方向元件和故障定位方法。1991年3月，由西安交通大學和南京電力自動化設備總廠聯合研制，反應六序故障分量的同桿雙回線選相保護，WXB-21型微機高壓線路保護裝置在陜西安康至西安南郊330kV雙回線上投入使用。之后，基于六序故障分量的保護原理在同桿雙回線保護中廣泛應用，為高壓輸電線路的安全運行起到了重要作用。

1990年，葛耀中開始研究適用于微機保護的輸電網故障選相和配電網故障選線原理與方案。他將故障分量保護理論應用于輸電線路故障選相中，提出了利用故障分量的選相原理和利用序分量相位特征的選相原理。根據配網故障時零序電流的分布特點，提出了基于零序電流補償技術的故障選線原理。這些研究完善了微機保護的功能與應用，也提高了故障選相與故障選線的準確度。

1991年，葛耀中發現數字裝置測量系統頻率時其精度和速度難以兼顧的矛盾。為此，他帶領團隊提出了利用母線電壓實現高精度頻率測量的方法。隨后，還比較了眾多方法在工程實踐中的難度與性能，并于1995年提出了適用于微機繼電保護裝置的快速頻率測量方法，解決了微機保護中相量提取的精度受頻率影響的難題。

1995年，葛耀中倡導在微機保護中實現自適應的功能。他認為，隨著電力系統運行方式越來越靈活，保護裝置也應能響應電網狀態的變化而調整自身參數，以保持最佳的性能。因而葛耀中提出了縱聯保護的自適應方案，并帶領團隊研發了自適應電流保護、自適應電壓保護裝置。1999年，由西安交通大學和南京電力自動化設備總廠聯合研制的WXB-32型微機自適應線路保護裝置正式投產。看著自己的研究成果陸續投入工程應用，古稀之年的葛耀中先生感慨萬千：祖國在過去50年里發生了翻天覆地的變化，中國繼電保護學科也實現了從無到有到國際引領的巨大跨越，自己作為這一切的參與者與見證者，何其幸福。通過以葛耀中先生、賀家李先生、陳德樹先生等為代表的中國第一代繼電保護工作者夜以繼日的努力，中國繼電保護學科實現了由向外國人學習到全面超越的偉大進步，并走向世界繼電保護學科發展的前沿!

匠心耕耘，桃李春風育英才

除了在科研上數十年如一日的孜孜以求，葛耀中在后輩培養上更是瀝盡心血。為了增進本科生對電力系統保護與控制的理解，他開設了電力系統繼電保護、發電廠電氣部分、電力系統自動化等課程。為了讓研究生更好地了解繼電保護學科的前沿技術，他執筆編寫《新型繼電保護和故障測距的原理與技術》作為研究生教材。每講一期課程，葛耀中都會重新整理出一沓厚厚的教案，上面有整整齊齊的公式推導，也有他對最新問題的理解和體悟。葛耀中說：“我是一名光榮的人民教師，三尺講臺是我的崗位，傳道授業解惑是我的職責。于我而言，每一次授課都是我把本職工作做向完美的契機；于學生而言，每一次聽課都可能為他們開啟新知識世界的大門。”正是由于葛耀中先生對自己教學工作的嚴格要求，他的課程才能深入淺出、環環相扣。

在科學研究上，葛耀中先生對學生有極高的要求。他鼓勵學生不盲從于學術界的主流觀點，甚至是學術權威的見解，一定要追求真理、形成自己獨立的科學觀。在做研究工作時，他要求學生一切研究從問題的本源出發，對所有過程精熟于心，做出兼具理論性、實用性和系統性的研究成果。同時，葛耀中先生對學生的引導也極為耐心。有一次，他的研究生在計算分布參數模型下輸電線路的故障電流時一直得不出正確結果。葛耀中仔細查看了他的推導過程，發現原來是這位學生對電磁場基礎理論的理解有偏差，導致其在中間推導時誤用了一個并不成立的方程。葛耀中先生并沒有直接指出該生的錯誤，而是跑到圖書館為他挑選教材和資料，讓他重新學習相關知識。不到兩周時間，學生自己發現了問題所在，也在這一過程中提高了自身的知識水平。

與學生合影

除此之外，葛耀中先生非常重視對學生動手能力的培養。他常常帶領學生搭建實驗平臺，設計電路，調試設備，分析實驗數據。他對學生說：“繼電保護是一門科學，更是一門技術。只有把理論應用于實踐，真正解決工程問題，我們的研究才有意義。”在葛耀中先生的帶領下，西安交通大學繼電保護課題組研發的多項設備投入工程實用，為中國電力系統的安全運行起到了重要作用。

葛耀中先生在科研上一絲不茍，在生活中則是藹然可親。西安交通大學的東花園和西花園環境優美，是葛耀中先生和學生經常一起散步談心的場所。他會和學生分享自己以往的經歷，也會聽學生講雨后春筍般涌現的新興事物。斜陽草樹，歡聲笑語，其樂融融。有些年的春節，有學生因為科研工作或者離家太遠而選擇留校，葛耀中先生就把他們接到家里，一起包餃子，吃年夜飯。可以說，先生對他的學生而言，如師如父，亦師亦友。

經過幾十年的苦心栽培，葛耀中教授培養了大批杰出的電力系統繼電保護科研人員與工程師。他培養的研究生中，張保會教授(IEEE Fellow)、董新洲教授(IEEE Fellow)、索南加樂教授等人都繼承了他的衣缽，在高校教書育人，在科研上也極有建樹。徐丙垠教授不僅具有較高的學術造詣，而且創辦了著名的繼電保護裝備制造企業——山東科匯電力自動化股份有限公司，成為生產一線的中流砥柱。鑒于葛耀中教授在人才培養方面的突出貢獻，他被授予陜西省優秀博士生指導教師、中華電力教育基金會許繼獎教金突出貢獻獎、西安交通大學突出貢獻博士生指導教師等多項榮譽稱號。

2020年11月，葛耀中教授和馬志瀛教授一起 在西安交大彭康路散步

如今，年逾九旬的葛耀中老先生身體硬朗、精神抖擻。他每天都會去西安交通大學的校園里散步。他說：“看到學生們朝氣蓬勃的樣子，我自己也不由得變年輕了。”同時，他對后輩們也寄予厚望，他說：“你們這一代人生長在科研的沃土上，黨和祖國給了你們強大的支持與保障。你們要把握機遇，腳踏實地干出一番事業，為祖國發展貢獻自己的力量，也讓自己的人生變得篤定而充實。”

師之楷模，國之楨干，其言昭昭，其行灼灼。吾輩應學習和發揚葛耀中老先生的精神，誠懇為人，踏實做事，以夢為馬，不負韶華。

來源: 中國電機工程學會