國家電網(wǎng)有限公司已建成35項(xiàng)特高壓工程。保障特高壓工程安全穩(wěn)定運(yùn)行，離不開科技創(chuàng)新的支撐。武漢南瑞經(jīng)過多年研究，攻克了特高壓核心設(shè)備——變壓器、電抗器突發(fā)性重大故障集中監(jiān)測與預(yù)警難題。
“瀟湘站荊瀟Ⅰ線高壓并聯(lián)電抗器運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)正常，蕪湖站淮蕪Ⅰ線高壓并聯(lián)電抗器運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)正常……”7月16日，國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司特高壓核心設(shè)備故障監(jiān)測預(yù)警科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人程林組織對重點(diǎn)關(guān)注的特高壓站核心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)開展例行評估。這項(xiàng)評估工作依托的是他們自主研發(fā)的特高壓核心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)。
特高壓變壓器、電抗器是特高壓輸變電工程電能輸送和轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備。目前，國家電網(wǎng)有限公司已建成35項(xiàng)特高壓輸變電工程，在運(yùn)特高壓變壓器、電抗器1500余臺(tái)。為提升相關(guān)設(shè)備安全運(yùn)行水平，武漢南瑞于2014年組建攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，攻克了相關(guān)設(shè)備故障監(jiān)測及預(yù)警難題，構(gòu)建起“故障機(jī)理-監(jiān)測裝置-預(yù)警平臺(tái)-技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”為一體的故障預(yù)警技術(shù)體系。
監(jiān)測：參量辨識(shí)準(zhǔn)確率超過95%
特高壓工程使用的變壓器、電抗器等核心設(shè)備容量大，故障電弧能量高、發(fā)展迅速且破壞性大。以油色譜為代表的傳統(tǒng)監(jiān)測手段存在監(jiān)測周期較長、部分?jǐn)?shù)據(jù)可能跳變、對設(shè)備油循環(huán)緩慢區(qū)域狀態(tài)監(jiān)測滯后等問題。因此，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)決定探索其他監(jiān)測手段。
自2014年起，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)性研究特高壓核心設(shè)備故障相關(guān)的13種參量，從故障機(jī)理入手，通過大量的對比試驗(yàn)逐步掌握故障演變規(guī)律和故障各階段的關(guān)鍵參量特性，以及這兩方面的映射關(guān)系，最終選取了局部放電、油色譜、單氫等8種參量融合監(jiān)測的技術(shù)路線。
經(jīng)過近兩年的攻關(guān)，第一代特高壓核心設(shè)備綜合監(jiān)測裝置于2016年6月研制成功，隨后在多個(gè)特高壓站試點(diǎn)應(yīng)用。持續(xù)一年的試點(diǎn)應(yīng)用驗(yàn)證了多參量融合監(jiān)測技術(shù)的科學(xué)性和先進(jìn)性，但也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)明顯的缺陷。“我們發(fā)現(xiàn)突發(fā)性故障局部放電中后期脈沖數(shù)和脈沖幅值激增，導(dǎo)致監(jiān)測裝置可能采集到大量干擾信號，又漏掉一些關(guān)鍵脈沖信號，實(shí)現(xiàn)不了高速連續(xù)放電脈沖的實(shí)時(shí)采集，使監(jiān)測準(zhǔn)確性大打折扣。”攻關(guān)團(tuán)隊(duì)骨干楊旭博士介紹。
針對這一問題，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)分別從軟硬件切入開展分析和測試，最后把解決問題的落腳點(diǎn)放在了采樣邏輯上。他們針對快速發(fā)展型故障的放電特征，設(shè)計(jì)了特有的脈沖監(jiān)測觸發(fā)方式，實(shí)現(xiàn)了對超閾值大脈沖的不間斷采集。
2019年9月，新一代特高壓核心設(shè)備綜合監(jiān)測裝置研制成功，并通過了專業(yè)機(jī)構(gòu)的技術(shù)鑒定，參量辨識(shí)準(zhǔn)確率超過95%，同年在國家電網(wǎng)特高壓工程推廣應(yīng)用。
預(yù)警：以兩萬多組數(shù)據(jù)樣本為支撐
傳統(tǒng)的特高壓核心設(shè)備監(jiān)測預(yù)警主要依靠單參量閾值告警，缺乏對海量設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的綜合智能分析，難以有效判斷故障發(fā)生位置及故障等級，輔助決策能力有限。
“為了收集特高壓核心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)樣本，2018年上半年，我和同事在全國10多座特高壓站常駐，收集到了超過兩萬組數(shù)據(jù)樣本，為后續(xù)的分析研究打下了基礎(chǔ)。”攻關(guān)團(tuán)隊(duì)數(shù)據(jù)組骨干徐惠說。
在大量樣本數(shù)據(jù)的支撐下，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)選出能反映特高壓核心設(shè)備故障狀態(tài)的關(guān)鍵特征量，構(gòu)建起面向特高壓工程全量監(jiān)測數(shù)據(jù)的高維分布預(yù)警模型。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)集成了綜合監(jiān)測裝置與預(yù)警模型，打造了特高壓核心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)。該平臺(tái)于2019年年底正式上線運(yùn)行，并在隨后的一年時(shí)間內(nèi)結(jié)合工程實(shí)際需求完成了三次迭代升級，實(shí)現(xiàn)了公司系統(tǒng)內(nèi)特高壓核心設(shè)備狀態(tài)集中監(jiān)測、故障主動(dòng)預(yù)警與差異化診斷。
在此過程中，由于特高壓站使用的監(jiān)測裝置來自不同廠家，存在監(jiān)測數(shù)據(jù)格式不一致等問題，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)提出了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成融合、預(yù)處理和分布式存儲(chǔ)檢索方法，實(shí)現(xiàn)了全部監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)接入的柔性匹配，僅用11個(gè)月就完成了1500余臺(tái)特高壓核心設(shè)備的數(shù)據(jù)接入工作。
應(yīng)用：覆蓋國家電網(wǎng)全量特高壓核心設(shè)備
截至目前，特高壓核心設(shè)備故障監(jiān)測預(yù)警技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國家電網(wǎng)在運(yùn)特高壓變壓器、電抗器上，監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)模超5億條，形成了特高壓核心設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，為設(shè)備安全運(yùn)行提供了技術(shù)支撐。
2022年，中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)組織開展了特高壓核心設(shè)備綜合監(jiān)測裝置成果鑒定。2023年，中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)對特高壓核心設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)組織開展成果鑒定。專家組認(rèn)為，相關(guān)成果整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。相關(guān)成果也先后獲得2021年度新疆維吾爾自治區(qū)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、2023年度湖北省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)省部級獎(jiǎng)勵(lì)。
攻關(guān)團(tuán)隊(duì)依托相關(guān)成果累計(jì)獲得國家發(fā)明專利授權(quán)44項(xiàng)，發(fā)表論文58篇，出版專著4部，編制標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的系列產(chǎn)品近3年銷售額超5億元，有力支撐了武漢南瑞在變電智能運(yùn)維領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
聯(lián)系地址：陜西省西安市北關(guān)正街35號方興大廈8樓
