基于激光诱导击穿光谱的瞬态温度测量方法
温度是影响材料力学性能的重要因素之一,准确测量器件温度是认识材料在应力作用下其力学性能演变以及评估设备健康状态和寿命的重要方式。面向功率器件开关过程中焊接界面快速温变测量的需求,传统方法存在时间分辨能力不足、难以测量瞬态温度的问题。文中基于激光诱导元素特征谱线强度与温度的密切相关性,提出了一种微秒量级时间分辨能力的表面温度测量方法,并建立了样品表面温度与光谱特性之间的定量关系。研究结果表明,物质表面温度提升导致激光诱导等离子体光谱强度和信噪比增强,且增强效果受到光谱采集延时和门宽影响。采用反向传播-人工神经网络(back propagation-artificial neural network,BP-ANN)和偏最小二乘(partial least squares,PLS)法对表面温度与光谱特性关系定量拟合并校准,拟合模型线性相关性拟合度指标均大于0.99。BP-ANN拟合模型的拟合偏差更小,其均方根误差(root mean squared error,RMSE)为2.582,正确率为98.3%。该方法为物体瞬态温度测量提供了一种有效手段,对功率器件焊接界面健康状态的评估给予了有力支撑。
基于“智能化”“数字化”的配网调度指挥新模式建设思路
网络化下令系统的开发,吉林供电公司编制完成涵盖功能、安全、界面等验收内容的《吉林配网调度网络交互指挥系统验收细则》,为系统的推广提供了可行的验收办法。同时,《国网吉林供电公司配网调度倒闸操作网络化下令管理办法》的编制,确保了检修操作的安全性。网络化下令系统的建设,将周计划管理、定值核对、异动管理等分散的业务进行了流程重建和规范,使之更适合配网运行管理的需要。特别是线上周计划管理,提高了周计划平衡的效率,线上校核提高了计划可执行率,避免了重复停电现象的发生。网络化下令系统的开发应与应用,从根本上改变了传统电话调度模式与现有配网发展需求不匹配的问题,使得配网调度向人工智能迈出了坚实的一步。并且通过配网主动抢修技术支撑体系建设,吉林公司将原有的“客户报修—坐席派单—现场巡线—调度开票—缺陷处理”的配网故障处理流程优化为“故障研判—自动派单—智能开票—缺陷处理”,其中原有的 5 个人工环节精简为 2 个自动环节、1 个辅助决策环节和 1 个人工环节,大幅压缩了故障处理时间,将人员从具体事务中解放,使他们有更多时间关注管理及安全,有更多时间进行自身业务能力提升,形成了人员能力提升、配网整体管理水平提高的良性循环。在原有多源数据分析平台以“线—变”关系实现主动工单的基础上,以网络拓扑形式进行故障研判,预期将使故障研判准确率提升 35%以上。网络化下令系统单、双轨试运行期间,共处理停电检修 141 项,完成网络下令 1489 次,成票及操作执行正确率达 100%,操作票编制时间由 10 分钟缩短至秒级,平均操作时间由 27分钟缩短至 19 分钟,同时多操作并行执行模式解决了多操作排队等待问题。配网检修全链条管理方面,实现了业务管控的在线化、可视化,设备异动、定值流转同步率提升至 100%。故障网络可视化指挥方面,实现了故障信息多方即时共享、图像实时可观,信息传递与指挥时间缩短至秒级,现场故障处置效率大大提升。
配电设备早期故障精准诊断控制技术及应用
项目针对我国配电网低压配电设备智能运检、保护器试跳和线路电压调节等技术难题,研发了带边缘计算技术的终端、保护器性能自动检测和线路电压自动调节等装置,实现了低压配电网状态的感知范围、精准研判和智能处理。 主要创新点:一是研制了低压配电柜短信终端和智能控制终端,发明单、双交叉运算判据方法对多个传感器与监测仪数据进行处理,开发了早期故障诊断程序嵌入终端和保护器主处理器,提出了故障类型自动识别的方法,解决了故障早期预警并精准隔离。二是采用基于多源信息融合技术,提出了对保护器内部部件进行检测前、中、后的故障诊断方法,研制远程自动接地动作试验装置,形成了变、线、户故障早期诊断网络。三是提出了采用线路电压采样控制无功投切技术,研制了便携式调压自动无功补偿装置,提出了低压配网首末端电压协同治理的方法,解决了线路电压的自动调节。 根据浙江省技术经纪人协会科技成果鉴定委员会认为,项目整体技术达到国内领先水平,其中远程漏电保护器故障及交流接触器堵塞或故障判断装置达到国际先进水平。项目已获授权专利28项,其中授权发明专利18项、实用新型专利10项,软件著作权3项;发表论文9篇。项目整体技术应用地区,公变侧故障早期诊断误报率下降了14.57%,诊断时间从原15min降至2min,缩短每座公变25min巡视时间;保护器停电检测时间缩短了35min,正确率达到100%;线路和用户侧故障早期诊断时间从原60min降至2min。项目还获得了行业内外广泛关注,入选中国电力企业联合会《配电网建设改造创新成果及应用案例汇编》,2019年被国网列入科技成果转化目录,2020年1月又与上海置信电气股份有限公司成功签订了《职工技术创新成果许可意向协议书》,因此,本成果系列产品推广前景巨大。
交直流混联大电网继电保护整定计算系列标准研究与应用
本交直流混联大电网继电保护整定计算系列标准属于电力系统及其二次系统领域。项目针对交直流混联电网运行中面临的故障极限切除时间短、交直流保护配合难度大、机网协调要求高、新型设备缺乏配套规则、整定计算平台智能化程度不足等技术难点,系统研究了各电压等级电力设备特性,将电网稳定需求和一次设备承受能力融入相应继电保护装置整定计算工作,在满足设备安全的前提下,充分挖掘潜力满足系统安全需求。项目构建了覆盖10~500kV全电压等级的交流、直流各类设备继电保护整定计算及其系统设计原则,规范了集成系列整定规程的大电网图形化整定计算系统,显著提高了整定计算工作的规范化、信息化。项目成果显著提升了南方电网第一道防线的安全水平,有力保障了西电东送,项目所提出的失灵保护定值优化、牵引变整定等31条整定原则,获得了行业专家认可,已纳入行标及国标。 本系列标准自2010年开始实施,各项研究成果经测试验证、现场试运行等,完成企标9项,参与完成国标2项、行标3项,并在全网开展15项反措实施、技术改造,组织厂家研发新设备新版本,在新建和现有已投运工程,有序推广应用。项目研究成果的应用极大提高了保电网安全稳定的能力和可靠性,截至2019年,南方电网220kV及以上系统故障快速切除率已连续6年保持100%,保护动作正确率一直维持在较高水平,为南方电网的稳定运行构筑了坚强的第一道防线。 本系列标准目前广泛应用于交直流混联各级电网、各电压等级的继电保护整定计算工作,取得了巨大经济效益,应用前景广泛,有助于整体提升交直流混联大电网安全稳定运行水平。
火电企业运行管理的“大数据”应用
在火力发电企业运行管理中,创新工作方式,借助信息化管理手段,将传统的运行管理升级为“大数据”管理。本项目基于规范职工工作行为,以大数据理论为基础,深度挖掘运行实时数据,整合有效信息资源,利用互联网+和云计算技术,研发了运行规范化管理系统,涵盖了火电企业运行的所有岗位,接班、监盘、巡回检查、运行操作、缺陷管理、工作票、操作票、值班日志、异常处理、交班十项日常工作内容。实现了运行工作的信息化、智能化、规范化管控,起到了“引导、纠偏、评价”的作用。其核心思想是利用规范化工作流程和标准模板,引领和规范运行人员的操作行为符合作业标准。使运行人员由原来“等着干”“找着干”的被动行为,转变为由工作流程“领着干”“催着干”的主动行为。同时,利用信息化技术还可以对运行工作起到“引导、纠偏、评价”的作用。 本成果填补了火电企业运行管理的空白,大大提高了运行管理的效能,得到了行业内外的一致认可,共获得“基于蓝牙实现的电力行业巡检人员到位监测系统”、“一种基于二维码的电气防误操作智能管控系统”、“火力发电企业运行智能化监盘管控系统”、“火力发电企业缺陷智能管控系统”、“一种火力发电运行智能化监盘管控装置”、“一种火力发电企业运行交接班智能管理系统”实用新型专利 5 项和“火力发电企业运行规范化管理平台系统 v3.2”计算机软件著作权一项。 本成果是火电企业运行管理的重大突破。通过系统作业派发、量化作业标准、规范作业行为、影随作业指导等多种管理手段,结合影音、视频、定位、二维码等多种高科技运用,实现了安全生产由“人防”到“技防”的变革,有效控制了人为因素的“灵活与多变”,实现了电力安全生产的“可控、在控”。 本成果的运用,以期实现巡检到位率 100%、实现运行操作正确率 100%、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,促进电力企业安全效益双丰收。
机器学习算法在反窃电中的研究及应用
频繁的窃电行为严重危害了国家电网公司的经济利益,还危机到了电网的安全运行。现有异常用电检测判定方法不能满足营销稽查业务需求。本文以营销计量大数据为实验数据,以机器学习算法为理论基础,基于 CART 决策树、支持向量机、随机森林算法构建了 3 种窃电用户辨识模型,最后采用了 ROC 曲线及分类正确率对模型进行评价,Python 仿真结果显示,随机森林窃电用户辨识模型表现最优,准确率可达 95.37%。本文提出的三种窃电用户辨识模型均可以作为实际电力营销反窃电检测工作的参考,及时预警、积极防范,从而保证电网的经济利益及坚强智能电网的安全运行。
数字式带电体特征量检测分析平台
目前,电网输变电设备存量大,检测任务繁重,运检装备正逐渐往智能化、一体化方向发展,以提高工作效率,降低劳动强度。该检测平台可同时完成8路待测信号的一次性鉴相工作,通过专家系统的智能判断给出鉴相结果。具备交直流混合电场检测功能,便于交直流接地选线排故工作,同时具备三相电流不平衡判断功能,大大提高接地故障选线正确率。可对于带电体带电情况进行判断,使得现场工作安全得到有力保障。这些都为现场检修提供了极大便利,保证了作业安全,填补了该项国内行业空白,适合行业的全面推广。目前装置已经在江苏省内多座220kV变电站、500kV变电站的检修作业及新间隔验收中使用,并在南京艾瑞特电力科技有限公司等4家单位进行了试用,已处于部分推广的阶段,迄今效果良好,获得行业的认可,具备进一步再电力行业内全面推广的前景。
基于数据驱动的电力保护系统智能决策平台研究与应用
本项目立足于电力系统安全运行第一道防线,以提高电力保护系统信息分析处理智能化水平、实现电力保护系统智能决策为目标,针对数据分析效率低、数据源广度不够、数据价值挖掘不足等问题,将大数据、人工智能等新技术引入到继电保护领域,研究电力系统多源数据融合、数据驱动分析、智能决策等关键技术,有效融合保信、能量管理、检修管理、通信网管、行波、雷电、气象等不同时间尺度数据信息,开发了基于数据驱动的电力保护系统智能决策平台,从数据和信息的角度贯通了电网一、二次系统,实现运行决策智能化、风险防控精准化、专业管理系统化,为电力保护系统智能化转型提供理论支撑和实践依据。 平台自2017年11月投入运行以来,极大提升了网省地运行分析效率,为电网运行提供全面支撑,500kV故障分析正确率100%,保护通道异常筛查效率提升20倍,故障测距成功率从53%升至90%,发现一次设备隐患40余起,年均经济效益1亿余元。项目取得理论、技术及平台等一系列成果,经中国电机工程学会组织鉴定,项目成果创新性强,整体技术达到国际领先水平。主要成果技术通用性强,已在南方电网推广应用,取得了良好的经济效益和社会效益,具有全行业推广价值。