吳德范，鐵道電氣化供電技術專家。長期從事鐵道電氣化供電技術的研究，是鐵路供電系統套用電子計算技術的先行者。在新型供電方式、供電計算方法、自動投切並聯補償裝置和供電設備的不停電檢測等方面的研究都有豐碩的成果。為加速我國鐵道電氣化進程和提高電氣化鐵道供電技術水平做出了重要貢獻。
基本介紹
- 中文名：吳德范
- 國籍：中國
- 民族：漢
- 出生地：山西省娘子關
- 出生日期：1935年2月21日
- 職業：鐵道電氣化供電技術專家
生平簡介,科學技術成就,致力電氣化鐵道供電設備新型化、國產化,率先實現鐵道電氣化供電系統電算化,研製牽引變壓器線上檢測裝置,研製電容並聯補償自動控制系統,簡歷,主要論著,
生平簡介
吳德范，祖籍江蘇省武進縣（現武進市），1935年2月21日出生於山西省娘子關。1953年在上海復興中學畢業，受國家派遣於1954年赴前蘇聯留學，在莫斯科鐵道學院鐵道電氣化工程系學習供電專業。1959年以在校5年各科全部優秀的優異成績畢業，隨即留校繼續就讀研究生，師從著名學者馬爾克瓦爾特（Г.К.Μαρквαρдт）教授，於1962年畢業回國。
從參加工作開始，吳德范一直從事鐵道電氣化供電領域的研究工作。最先是探討不同的供電方式以求減輕電氣化鐵道對通訊的干擾。她吸收了國外的先進經驗，設計了我國首批用於現場的吸流變壓器，又率先研編成功了自耦變壓器供電方式的仿真電算程式，參加了同軸電纜供電方式的研究和電纜研製，為我國鐵道電氣化中的抗干擾技術和採用新的供電方式作出了貢獻。
從20世紀70年代末開始，隨著電子計算技術的日益發展，吳德范充分利用了這一先進的技術手段，將仿真理論和數理統計原理引入了電氣化鐵道供電方式的參數選擇和電氣化鐵道對電力系統影響的計算中，創建了一套全新的計算方法和電算程式。
1988年後，吳德范轉入供電設備的不停電檢測和對其進行狀態修的技術研究領域。她創建了三相負荷不平衡的牽引變壓器熱傳導數學模型，提出了絕緣老化的電算方法，研製了先進的量測手段並給出了牽引變壓器過載能力的曲線組。這些成果達到了國際先進水平。
1995年起，她著手研究牽引變電所的並聯電容補償裝置自動投切技術。這是一項將計算機技術和保證電氣化鐵道經濟可靠運行緊密結合的高科技套用課題。1999年通過部級鑑定後，已在實際運營中發揮作用。
吳德范的研究活動，可以說全部都是針對電氣化鐵道供電的實際需要進行的，所以其研究成果的推廣套用範圍很廣，多項都是鐵道部的新技術示範性推廣項目，有的還被電力部門所採用。由她主持的多項科研成果中，獲國家科技進步二等獎1項，鐵道部科技進步一等獎1項、三等獎1項、四等獎3項。她主筆的研究和試驗報告有70多篇、論文40多篇。
吳德范學風嚴謹，一絲不苟。工作中無論內業外業，從不講求條件，即使已年過花甲，又有多種疾病，仍堅持參加現場安裝和調試設備。她生活樸實，為人熱情誠懇，嚴於律己，樂於助人。吳德范1980年參加中國共產黨，是中共十四大代表；鐵道部科學研究院研究員；全國三八紅旗手；茅以升鐵道科學技術獎獲得者；俄羅斯運輸科學院外籍院士。
科學技術成就
致力電氣化鐵道供電設備新型化、國產化
我國電氣化鐵道採用的單相工頻交流制是一種不對稱的供電方式，其牽引網對鄰近的通信線路和其它弱電線路產生很強的電磁干擾，輕者影響這些線路的正常工作，嚴重時甚至危及設備和人身的安全。1970年以前，我國修建電氣化鐵道時，均採取將沿線的弱電線路遷至影響範圍以外或改用地下禁止電纜的辦法。不但工程量大、工期長、涉及面廣，且極大地加大了工程投資。有的區段遷改費用竟占工程總投資的40%以上，嚴重地延緩了鐵道電氣化新建和改造工程的速度。自1964年起，吳德范即和同事們一起學習國外先進經驗，進行了“吸流變壓器—回流線”供電方式的研究，即BT供電方式的設備和實用技術研究。她設計了我國首批用於現場的吸流變壓器，實際套用於朝天至廣元段鐵路現場，於1973年投入運營，為減少投資和電氣化鐵道順利進入大城市提供了保障，加速了我國建設電氣化鐵道的進程並取得很大經濟效益。至今已有3000多公里電氣化鐵道採用了上述技術。
1979年後，為適應大運量、高密度的運輸形勢，吳德范和專題組同志一起，開始研究改進現有BT供電方式的過補償方案，同時參考國外的行業技術發展動向，著手研究同軸電纜供電方式、自耦變壓器供電方式，即AT供電方式。在這方面，試製出了我國第一批同軸電纜；在鐵道部科學研究院的環行試驗線上進行了不同供電方式的現場對比試驗，驗證了AT供電方式仿真電算的正確性，肯定了AT供電方式的優越性和適用範圍，提出了同軸電纜供電方式和AT供電方式的供電特性和通信干擾特性的電算方法，為我國電氣化鐵道今後確定採用AT供電方式創造了條件。AT供電方式已成功套用在京秦、大秦、鄭（州）武（漢）等主要幹線上。
率先實現鐵道電氣化供電系統電算化
吳德范是將電子計算技術套用於電氣化鐵道供電系統設計、運營和研究的先行者，並在該領域中作出了突出的貢獻。早在70 年代末期，她即在建立數學模型的基礎上編制了電網路計算的4個主要程式，用於AT、BT供電方式以及多點不對稱牽引負荷對電力系統負序和無功影響的計算。這些程式通過7個項目和上百次計算，都獲得滿意的結果，極大地提高了設計效率和質量。鐵道部在1983年鑑定了總稱為“電氣化鐵道供電方式計算程式”的上述成果並決定予以推廣。
隨後，根據鐵路運輸的形勢發展和電氣化鐵道數量的急劇增長，吳德范帶領專題組於1986年完成了“平行運行圖法牽引和供電計算通用電算程式”，可用於模擬實際列車運行圖核算供電設備能力及電壓水平，並據以確定舊線改造的最佳方案，也為新線設計方案的比選和最佳化提供了先進手段。
隨著AT供電方式在電氣化鐵道中日益廣泛的套用，國家在“六五”科技攻關計畫中下達了“AT供電方式及設備的消化研製”項目。吳德范承擔了其中的“AT供電方式參數選擇研究課題”。課題的任務是要研製出一整套與AT供電方式電氣性能和防干擾性能有關的電算方法和程式，要通過電子計算機的仿真，全面分析AT供電方式的電氣特徵和防干擾性能，並通過模擬，研究分析牽引網諧波電流的分布及對電力系統的影響。這不是一般含義上的將現有計算方法改為計算機能識別和操作的常規程式編制，而是對AT供電方式的理論和計算方法從概念到步驟上進行全新的再創造。吳德范帶領攻關小組提出了“部分感應電壓係數”的新概念，利用模量變換理論，創造了分布參數傳輸線與集中參數元件結合的網路分析法，再根據“等值感抗、容抗”和“典型波形”等新概念，確定了各次諧波成分及初相角的統計值，形成了一套全面的、完整的、準確的計算系統，出色地完成了攻關任務。這一套概念、理論和方法達到了國際先進水平，在國內外的技術展覽會上都受到關注和好評。
研製牽引變壓器線上檢測裝置
我國電氣化鐵道中現有近300台牽引變壓器。由於運量增大，許多區段的實際運量均超過設計值，導致變壓器超負荷運行。為搞清變壓器的過載能力以便組織變壓器的狀態修，也為科學評估變壓器壽命並保證運營安全，吳德范負責開展了牽引變壓器過載能力的研究，她從變壓器的熱解剖分析著手，研究得出了變壓器過負荷能力的曲線組，為制訂國家標準並為合理選擇變壓器容量提供了依據，她建立的熱傳導數學模型、從熱源出發獲得相應熱傳導矩陣的計算方法以及從繞組絕緣老化和其壽命判斷得出的過載能力曲線組都達到了國際先進水平。尤其是三相負荷不平衡的牽引變壓器過載能力曲線組，至今在其他國家的技術文獻中尚未見到。為取得變壓器熱解剖所需數據，專題組利用光電測量技術自行開發的變壓器內部測溫裝置獲得國家專利。
這項成果利用有效的檢測提高了變壓器的過載能力和利用率。同時，它帶動了我國第一台能線上測溫的變壓器問世，符合了國際大電網會議的要求，為國產變壓器進入國際市場開闢了道路。
由於具有了變壓器內部各部位的測溫手段，也有了對繞組技術狀態評估方法的成功實踐，吳德范進一步從硬體和軟體兩方面著手完善，於1994年完成了“變電所一次設備技術診斷裝置”的研究。這是一套集變壓器繞組測溫、變壓器壽命判斷、變壓器次邊母線互感器監控、真空斷路器等工作狀況及110kV供電完整性檢測和牽引負荷曲線、負序量、諧波量、電壓畸變率的計算顯示列印功能於一身的多功能裝置，也是先進的工業控制機技術在牽引變電所內的成功運用。從而為供電設備從定期維修過渡到狀態維修提供了必要的物質手段。
研製電容並聯補償自動控制系統
電氣化鐵道上的牽引負荷是一個無功源及諧波源。為提高牽引變電所的功率因數，減少牽引負荷對電力系統的影響，在變電所內均裝有能給出一定量無功的電容並聯補償裝置。當負荷較小或無負荷時，並聯補償裝置的無功會造成牽引變電所的無功過剩，引起功率因數過低，此時應切除並聯補償裝置。當牽引負荷達到一定量值後，又應及時投入並聯補償裝置，以免發生無功欠補償。但由於切除和投入過程會產生操作過電壓和過電流，故鐵路供電系統未能實施該裝置的頻繁投切。電力牽引負荷由於功率因數低而長期被電力部門罰款的經濟損失是很可觀的。為了國家和鐵路電網的合理用電，吳德范帶領專題組成員研製了變電所並聯補償裝置的自動控制系統並成功地投入了運營。根據國情，專題組沒有採用價格昂貴的晶閘管，而是選用了真空負荷開關來完成並聯補償裝置頻繁的投切操作並解決了操作過電壓和過電流問題，所以實用價值較大。該項成果包括軟體和硬體兩個部分。軟體中有補償裝置的穩態仿真程式和投切的暫態仿真程式；有數據接收、採樣、處理和儲存的各種實用程式；還有用於變電所日負荷值採集和處理的專用程式。在硬體方面，新研製出的並聯電容補償裝置主迴路，包括適用於電氣化鐵道專用的RC過電壓吸收器。裝置的各組成部分及整體性能適應國內的使用條件，鐵道部已予鑑定並建議在全路推廣。
簡歷
1935年2月21日 出生於山西省娘子關。
1947-1953年 上海復興中學學習。
1953-1954年 北京留蘇預備部讀書。
1954-1962年 莫斯科鐵道學院讀書（大本、研究生）。
1962-1998年 鐵道部科學研究院助理研究員、副研究員、研究員。
1998年1月 退休。
主要論著
1 У Дэ-фань.К Вопросу об определении допустимой мощностиасинхронных двигателей по износу изоляции при колеблющейсянесимметрии напряжения.ВЫПУСК 166,МИИЖТ,1963.
2 吳德范.電氣化鐵道對沿線農業供電的研究，鐵道學會學術會議，1963.
3 吳德范.電氣化鐵道用同軸電纜供電減輕對通信干擾效果的分析，電氣化鐵道學術論文集.北京：中國鐵道學會，1980.
4 吳德范.電氣化鐵道自耦變壓器供電系統計算方法.中國鐵道科學，1980 （2）
5 吳德范，辛成山.交流電氣化鐵道牽引供電計算電算程式.鐵道機車車輛，1981（2）
6 吳德范.牽引網短路時對BT供電方式防護效果的計算.鐵道學會學術會議，1982.
7 吳德范.電氣化鐵道供電系統裝設吸流變壓器的防干擾計算.鐵道機車車輛，1983（1）
8 吳德范.電氣化鐵道多點不對稱負荷對電力系統的影響.鐵道機車車輛，1985（1）
9 吳德范.開通重載列車的供電計算，鐵道學會學術會議，1986.
10 吳德范.重載列車開通中的供電問題（獲優秀論文獎），重載運輸學術會議，1986.
11 吳德范.模量變換理論在電氣化鐵道防干擾計算中的套用.中國鐵道科學，1988（11）
12 吳德范.電氣化鐵道牽引負荷雜音干擾影響的實測和電算結果分析.鐵道學報，1989（專輯）
13 吳德范.大秦線延慶-沙城東AT供電雙線區段事故仿真計算，鐵道學會學術會議，1989.
14 吳德范.在AT雙線供電區段上開設“V”型天窗的探討，鐵道學會學術會議，1989.
15 吳德范.大秦線萬噸重載列車追蹤運行的供電質量仿真計算，鐵道學會學術會議，1990.
16 吳德范.牽引供電系統仿真電算的套用，中國鐵道學會論文集，1991.
17 吳德范.SFY7-20000/110型牽引變壓器內部直接測溫簡介，電氣化鐵道供電技術論文集，1991.
18 吳德范.高速電氣化鐵道供電系統及接觸網網壓的初步探討，高速機車車輛及牽引供電論文集，1992.
19 吳德范.牽引變壓器過載能力的研究.中國鐵道科學，1993（3）.
20 吳德范.提高牽引供電系統的供電安全可靠性，一九九三年鐵科院機輛所學術報告會論文集，1993.
21 吳德范.變電所一次設備線上檢測診斷裝置，一九九三年鐵科院機輛所學術報告會論文集，1993.
22 吳德范.交流電氣化供電系統，重載運輸論文集，1994.
23 吳德范.電氣化鐵路AT供電參數選擇的研究.中國鐵路，1994（1）
24 Wu Defan.The Study and Economic Benefit of AT Power Supply for Electrified Railways.Chinese Railways,1994,2(l)
25 УДэ-фань.Применение теории преобразования модулей красчетумешающеяо влия ния электрифицированных железных дорог(Академия научных исследований в области железнодорожного тραнспорта，Китай，г.Пекин）.ВестНикВНИИЖТ，5，1995г.
26 吳德范.牽引變電所一次設備技術狀態診斷裝置.中國鐵路，1995.
27 吳德范.電氣化鐵道AT供電方式“V”型天窗開設的研究.中國鐵道科學，1997（1）
28 吳德范.變電所一次設備的線上檢測，中國電氣化鐵路一萬公里學術會議論文集，1997.
29 吳德范.電鐵諧波水平測試方法的研究及預測試結果的統計和分計，電鐵諧波綜合治理專家會議，1997.
30 吳德范.真空斷路器投切並補或濾波裝置有關問題的探討，電鐵諧波綜合治理專家會議，1998.
31 吳德范.並補裝置自動投切技術的研究.中國鐵道科學，2000（2）
