智能运行

本成果属于配电网领域。通过重大科技项目研究及工程实践，产学研用团队历时 8 年联合攻关、自主创新，实现了面向大型城市配电网智能化运行关键技术重大突破，构建了集智能监控、故障自愈、异常预警、全过程运维管控于一体的支撑技术体系，取得四方面创新：(1)提出了面向省级部署的“一体双核”配电自动化主站架构，突破了系统双活灾备、海量实时数据分布式处理关键技术，开发了一体化配电自动化系统软件，解决了传统配电自动化主站运行容灾能力不足、数据接入和处理性能受限等难题，同等接入能力下可节省投资 60%；(2)提出了单相接地故障就地判别方法和行波单端测距方法，开发了陶瓷电容零序电压采集单元，研制了一二次融合柱上开关设备，实现接地故障就地隔离；(3)提出了基于暂态录波和深度神经网络的故障区段定位及异常原因识别方法，研发了高精度高速同步录波技术，研制了暂态录波型故障指示器，开发了接地故障检测和状态分析模块，接地故障与异常原因查找速度显著提高；(4)提出了基于移动 APP 的配电网运维及抢修全过程管控方法，实现了全电压等级电源路径自动追溯，开发了供电服务指挥平台，班组精简率31%，指挥效率提升 27%。 项目获得授权发明专利 23 项、实用新型专利 1 项，软著 5 项，发表 SCI/EI 检索论文 10 篇，核心期刊论文 4 篇，专著 2 部。提升了重大活动的供电保障能力，实现了首都供电企业的社会责任。确保了全国“两会”、十八届七中全会、十九大、十九届一中全会、亚太经合组织领导人非正式会议及其他在京重大活动的顺利进行，避免了停电问题造成的不良社会影响，助力首都城市形象及国际影响力提升。支撑建设世界一流配电网，服务北京总体规划建设大局 通过构建全面监控、全面自愈、状态检修、快速抢修于一体的配电网智能化运行技术体系，支撑了北京地区“世界一流城市配电网”建设，全面提升了配电网智能化水平，推进了智慧城市发展，服务了北京城市总体规划建设大局。

随着信息革命的发展与演进，推动新一代数字技术与传统发电系统融合，推进发电系统的数字化建设是支撑能源转型与数字电网建设的重要途经。从发电系统的数字化业务需求出发，总结了全生命周期管理、智能运维和智能运行等多类型场景对于数据的业务需求，从网络结构和数字技术架构两方面阐述了发电系统数字化系统的体系架构，梳理了发电系统数字化过程中的关键技术与应用，最后探讨了发电系统数字化过程中亟待解决的问题。

随着智能电网和泛在电力互联网的发展，配电网需要更高水平、更优化、更智能地运行，而配电网保护是实现配电网智能运行的重要部分，而实现配电网智能保护功能的实现，需要更加精确有效的开关位置设置和保护定值整定，以实现配网线路故障的自动优化隔离，降低配网线路出线开关跳闸频次，提升配网线路供电可靠性。本专利创新发明了配网线路开关智能配置和定值自动优化整定技术，解决了智能电网和泛在电力互联网保护智能化自动优化设计的问题。 本专利提供一种配网线路开关保护定值整定计算装置和方法，所述方法同时考虑分级保护的有效配合和全线总停电负荷最小的限制确定导线下游开关的优化位置，并根据开关位置和线路信息整定计算各开关的保护定值；所述装置及其软件基于配电线路保护信息模型，实现任意配电线路统一自动成图及显示；根据所输入的信息按照预定的软件算法自动进行优化计算，输出并显示开关位置设置及各开关最优化定值结果。 本发明 实现了使故障停电负荷最小的配网线路保护方案的自动优化配置。该技术方案中所述配网线路开关位置的设置及优化方法，基于各级开关保护间的配合限制开关位置，建立故障处理过程停电容量目标函数并采用遍历法求算最小值确定开关最优化位置。通过上述技术特征限定使本专利区别于现有技术，体 现了本专利能够实现配网线路各开关保护分级有序配合，创新性地实现了配网线路故障停电负荷最小化。该技术方案中所述定值整定计算装置及软件，构建了配网线路保护信息模型，通过导引模板输入线路信息，实现配网线路示意图的统一成图显示，并在图中自动显示最优化的保护配置结果。 通过上述技术特征限定使本专利区别于现有技术，本专利技术突破了配网线路保护示意图无法统一显示的问题，为整定计算人员 带来极大方便。该技术方案中开关最优化位置的确定方法，根据配变容量及位置信息，建立故障等效停电负荷目标函数，基于配变位置将无穷遍历转化为有限遍历，找到了快速计算开关最优化位置的可行算法。 上述方法真正解决了保护配置方案优劣的评判依据问题，实现了最优化保护配置的快速自动获得。

本项目以APS和预估控制、模糊控制、专家控制、学习控制、仿人控制等智能控制技术为基础，设计开发了“超（超）临界火电机组智能控制系统”。该系统包括智能启动、智能运行、智能停运三大功能模块，每个模块分为阶段、功能组、子功能组等，能在不同的初始工况下自动启动机组、自动升降负荷和自动停止机组运行。 主要创新点：1）提出了基于分解聚类算法的改进型T-S模糊模型，建立了制粉系统优化启停控制推理专家知识库，解决了双进双出钢球磨的实时出力计量难题，以及制粉系统启停时机选择难题；2）提出了基于模糊数相似度分析的汽轮机启动过程风险预估和管控方法，解决了国产汽轮机自启动技术难题。3）提出了以启动前设备状况为约束条件的混合整数线性规划算法，实现了机组启动路径识别及风险评估；项目已申请16项发明专利，其中12项已授权。

二次设备信息日益繁多，呈指数级上升，多维信息相对分散，同时实时与非实时信息混杂导致实时信息上送较慢，易被淹没，并且多专业信息难以统一维护，数据难以有序共享、关联分析、深入挖掘应用。 随着人工智能、态势感知、物联网等新技术的快速发展，面向调度中心、检修中心、运维站、变电站四个业务应用场景的二次设备智能运行管控系统，可以作为二次设备多专业日常工作平台，支撑电网故障辅助分析、二次设备高效运维等工作。

本成果借助当今社会先进科学技术，利用大数据信息、网络实时通讯等科技手段搭建智能运行交接班管理系统，实现交接班信自动生成、集中展示，网兜式任务管理、各工作节点的留痕追溯等功能。 本成果将互联网技术和生产现场紧密结合，利用大数据技术，对运行人员的交接班进行智能化管控。运行智能交接管理规范了工作流程、实现了工作信息的自动生成和采集，提高了工作效率，实现运行职工敬业尽责率贴近100%，实现0违章安全生产目标，用科技手段保证了电力生产的本质安全，具有极大的行业全面推广价值。 本成果的应用在火电企业运行管理中具有普遍性和通用性。每个企业可以根据自己的管理特点，制定适合本企业的交接班流程和交接班内容，可以在行业内全面推广。

随着全球进入数字化时代，传统的技术体系已经无法满足数字电网、智慧电网的建设需要，如何充分利用大数据、人工智能等新一代信息通信技术，精准“刻画”电力系统运行的复杂规律，建立从数据到知识、从知识到决策的电力系统学习模型，保障电力系统安全、可靠、绿色、高效、智能运行，成为电力行业探索的重点。

目前，国内外运行的大、中型变压器采用强迫油循环风冷却模式的还占有相当大的比例。尤其是我国上世纪90年代及以前投入仍在运行的变压器采用强迫油循环风冷模式的占80%以上。这种冷却方式采用多台潜油泵强迫变压器油流过变压器绕组和铁芯将变压器运行中的发热带出变压器本体，在冷却器内通过多组风机产生的强迫油循环风冷实现对流换热维持变压器绕组和铁芯温度在允许范围之内。对于大型变电所，一年内变压器冷却系统中潜油泵和风机所消耗的电能约占所用电的50% ~ 70%，同时随着国家经济的飞速发展，土地供应日趋紧张，用电需求逐年增加，变电站从原来的敞开式逐渐向室内转变，变压器容量越来越大，如今许多大容量变压器被安装在封闭的变压器室内，在节约土地同时，也带来了变压器有效散热的难题。目前解决这类问题，普遍采用在变压器室加装风机加速空气对流辅助散热，为了确保将变压器室内的热量及时排出，普遍地将风机全年强制运行，这将造成极大的电能损耗和经济损失，因此，研制新型变压器冷却系统实施节能控制具有十分重要的意义。 目前，深圳及南方电网甚至全国电力系统中在运行的大中型变压器普遍采用强迫风冷却或强迫油循环风冷却方式，这种冷却方式的运行原则是:根据变压器容量的大小，配置数组强迫油循环风冷却器，每组冷却器由1台潜油泵和2 ~ 4台风机组成。一般要求冷却器1组备用、1 ~ 2组辅助、其余冷却器全部投入运行。凡是投入运行的冷却器都是在工频下满负荷工作，这就可能造成冷却量大于变压器发热量的情况，这种不平衡造成了电能的浪费，增加了厂站用电量，提高了厂站用电率。 建设智能电网是未来我国电网的发展方向。智能电网的建设需要具有智能化的基础设施。本项目主要研究变压器冷却系统优化节能运行控制方式，研制采用Fuzzy和Fuzzy_ PID 控制技术、无触点控制技术、PLC 控制技术等高新技术的新型控制装置，用以取代现有常规控制装 置，实现变压器冷却系统的节能、优化和智能运行，为智能电网建设奠定基础。

智能运行系统适合在火力发电行业全面推广。 当前，电网对火力发电机组的调峰要求不断提高、环保设备的增加和供热改造，导致运行人员需要监控的工作量在不断增加，劳动强度越来越大。另外一方面，火电行业的整体效益呈下降趋势，降本增效的需求强烈。如何通过工业互联网的应用提高生产自动化和智能解决上述问题，是行业共同的需求。 近两年，智慧电厂的概念越来越被行业所接受。智能运行系统是智慧电厂建设的一部分，是基于工业互联网平台的生产设备健康管理模式的落地方案。利用该系统可以提高企业生产效率，提升企业的竞争力，降低企业人力成本，值得全行业借鉴推广。 另外，该系统在其他化工、钢铁等流程工艺企业也可以应用此方案，市场前景广阔。