自动化控制

本报告基于电网数字化建设背景，介绍了湖北电网在变电设备带电作业机器人的研制情况，包括小型化绝缘载体升级改造、基于视觉的绝缘斗臂车空间引导、复杂场景下绝缘子伞裙高精度识别定位、机器人平台强电磁屏蔽处理、新型高效干冰介质清洗应用、机器人远程自动化控制等内容。2022年，该机器人通过了工频耐压性能试验和多次模拟实验验证，并于湖北荆门220kV变电站成功进行首次应用，有效验证了本机器人设备面向主网变电设备开展带电作业的安全性、智能性与可行性。 此外，该机器人成套技术及装备既能通过更换系列化末端作业工装，用于外绝缘设备带电PRTV喷涂、零值检测等场景，也能兼容电压等级，拓展至配网带电作业机器人应用场景中。

近年来，国内建设的大中型水利工程主要包括大型泵站、水库工程、引供水工程、区域性水资源调配工程、灌区工程等，这些工程的运行管理需要对工程现场水雨情、工情、灾情、水质、图像视频等数据进行采集、实现设备的远程控制和调节、监视工程运行，完成运行调度。以往此类水利工程综合自动化系统基本采用多个功能单一的自动化子系统构成，这种模式造成用户的日常工作被分解到多个系统中执行，出现操作复杂、管理不便、重复投资、运维效率低下等突出问题，且难以实现多个工程的集中联合管控，已不能很好的适应水利现代化发展的需求，追切需要一种新型的、能融合多专业的、可集中部署分级应用的、具有统一软、硬件平台的综合管控系统。 1.创新点1）构建统一现地通信服务、数据中心、基础应用服务三层结构的新型水利工程综合管控平台架构，实现一体化管控的运行管理模式。2）研究微功耗+可编程一体化测控技术，研制基于该技术的一体化测控现地装置，实现闸、泵、阀自动化控制、水情监测、工情监测的现地一体化测控。3）建立以全景监控、调度指挥、工程管理、信息服务为主体的水利工程一体化管控应用体系，实现了水利工程统一管控的目标。4）研究基于自动化闸门控制的全线联台水量调度，实现全线闭环自动化水量调度。结合调度流程信息化，实现智能化调水与调度运行管理于一体的新型水量调度应用模式5）采用一套现地测控终端实现取水控制与刷卡计费，为供水末端取水管理的难题提出新的解决方法。 2.专利申请情况1）共申请专利9项，其中3项已授权，6项正在受理；2）共申请软件著作权3项，其中2个已授权，1个正在受理；3）共发表相关论文17篇。

一、技术（产品）总体描述； 有载自动调容调压配电变压器主要用于额定电压10kV，容量630kVA及以下的配电台区，实现自动调容、自动调压、配电监测及无线“四遥”功能。 荣获中国机械工业科学技术一等奖，北京市科学技术一等奖。 二、主要功能及优势分析； 自动调压：解决了配电网用户普遍存在的电压合格率低问题。 自动调容：解决了配电台区“大马拉小车”空载损耗大的问题。 无线“四遥”：WIFI、GSM、GPRS多种通讯方式，实现了配电网台区的自动化控制。 三、技术性能指标； 运行损耗等效配电变压器一级能效指标，入选国家重点节能低碳技术推广目录，入选国家电网公司重点推广新技术目录。 四、应用领域 广泛适用于平均负载率偏低或电压波动较大的10kV配电台区，可有效提高电压合格率，降低运行损耗，提高供电可靠性，提升用电管理水平，是配电台区最理想的选型设备。

新一版IEC 60051系列标准是对IEC 60051:1997系列标准（第1部分为5.0版本，其余部分为4.0版本）的修订。新版IEC 60051标准共分9个部分，已经全部出版，本次申报奖项的是全部的9个部分。安装式电测量仪表是量大面广的电工仪器仪表产品，是智能电网建设中基本的终端设备，主要用于在线监测各种电参数，是电站、电厂、开关柜等电力输配电系统、机电仪器、电源设备和自动化控制设备所必需的电工仪器仪表产品，广泛应用在工矿企业、电力、冶金、化工、能源和交通等领域。修订本标准的目的在于结合国内外最新产品技术和用户需求,规范直接作用模拟指示电测量仪表的技术规范和安全要求，并提出相应的试验方法。 本标准的主要工作内容包括：针对直接作用模拟指示电测量仪表系列产品的技术规范及性能、检验方法，在国际层面上统一性能要求和检验方法。比较前版，结合目前技术以及使用环境，新版本IEC 60051标准补充了电磁兼容性要求及其试验项目，增加服务环境、操作方式、机械条件和防护等级的分类，用“不确定度”的概念代替“误差”的概念，增加了不合格分类及其检验规则。

一、技术（产品）总体描述； 本开关是10kV三相油浸式有载自动调容调压变压器构成元件，用以实现变压器自动调容、自动调压、配电监测及无线“四遥”功能。 产品技术行业领先，市场占有率超过80%。 二、主要功能及优势分析； 自动调压：解决了配电网用户普遍存在的电压合格率低问题。 自动调容：解决了配电台区“大马拉小车”空载损耗大的问题。 真空灭弧：不污染油质，全寿命周期免维护。 永磁机构：可靠长寿命，达到与变压器同寿命。 无线“四遥”：WIFI、GSM、GPRS多种通讯方式，实现了配电网台区的自动化控制。 三、技术性能指标； 最大容量630kVA；电气寿命5万次；机械寿命10万次。 四、应用领域 采用本开关生产的10kV三相油浸式有载调容调压变压器，广泛适用于平均负载率偏低或电压波动较大的10kV配电台区，可有效提高电压合格率，降低运行损耗，提高供电可靠性，提升用电管理水平。

PACiS 是施耐德电气专门为电力自动化设计的新一代的电力自动化解决方案。它可以用于电力系统中的变电站，也可为工业及基础设施中各种各样的变电站、发电厂及可能遇到的负荷减载提供统一的优化方案。PACiS系统实现高度标准化，平稳地过渡到新的通讯标准，比如基于以太网的TCP/IP和IEC61850。PACiS提供了统一的网络架构，支持多种规约连接已有设备，整套系统可以完全集成至远控系统中。其基本结构是将一系列IED（智能电气设备）通过传统规约连接至远方终端单元或PC机。典型的主/从式结构应用于简单的配电变电站、风力发电站或输电变电站间隔（如馈线）。其整体结构采用以太网为基础连接各个结构部件、操作员界面和IED。

上世纪末至本世纪初我国开始配电自动化建设，由于技术不成熟、缺乏有效的检测手段和工具，其实用化水平较低，在故障处理等核心功能上未能取得应有成效，制约配电自动化的推广应用及供电可靠性的提升。“十三五”期间配电自动化迎来更大规模建设浪潮，伴随大规模分布式新能源的接入和主动控制需求的增长，如何对大规模配电终端、馈线故障处理及主动配电网运行控制逻辑进行全方位、系统级的测试与评估成为影响配电自动化实用化水平提升的难点和关键。 项目团队针对上述难点开展攻关，历时 7 年发明可扩展闭环同步的多类型配电终端检测技术，研制了多间隔同步输出的配电终端检测平台；提出无静差反馈控制与分段插值校正方法，研制了 1kA 大电流动态相位偏移不大于 0.05度的故障指示器检测平台，解决了配电终端与故障指示器的全自动闭环规模化检测难题。发明了配电终端现场一体化自动闭环故障诊断方法，研制了诊断系统和装置，实现了配电自动化现场测量准确性校验与故障诊断一体化，自动进行配电终端各模块的故障诊断，单个终端的故障诊断时间不超过半小时，解决了配电自动化终端设备现场运维的难题；首创配电网馈线自动化形式化描述和验证方法，研制了主站与二次协同注入馈线自动化测试系统，验证场景覆盖率从不足 50%提高到 100%，解决了馈线自动化控制算法逻辑正确性验证以及系统性现场测试的难题，实现全部接线方式与运行方式下馈线自动化的测试验证和性能评价；发明并研制了基于信息物理融合的主动配电网实际场景硬件在环仿真控制测试平台，打通数字仿真模型与实际测控终端高速通道，仿真规模从常规 50 条馈线提高到 1000 条馈线，解决了多类型新能源接入规模化配电网协同交互控制策略的测试与验证难题。 项目授权发明专利 28 项、实用新型专利 15 项、软著 12 项；发布国标 1 项、行标 4 项；发表论文 65 篇；出版专著 5 部。中国电机工程学会组织的鉴定认为：项目成功解决了配电自动化系统与设备的检测试验及主动配电网运行可靠性提升等技术难题，研究成果整体达到国际领先水平。应用项目成果完成数十万台配电终端的性能检测和万余条馈线自动化测试，馈线自动化覆盖区域供电可靠性提升 0.08%。项目成果获得国网公司设备管理部、中国电科院的高度认可，在北京等 100 余市获得推广应用，有力支撑我国配电自动化及主动配电网检测试验与验收工作，极大提升了我国配电自动化实用化水平、应用地区配网供电可靠性和分布式能源消纳能力。

本项目根本解决西门子二拖一燃气一蒸汽联合循环供热发电机组，并列运行全自动并/退汽及旁路系统自动升温、升压控制，抽凝、背压及汽机全工况自动切换控制，从循环水泵启动开始的机组启、停全过程无断点智能自动化控制技术。多参数拟合负荷出力模型动态修正AGC负荷上限，联网实时调峰经济性调度。二化技术高度融合，相关数学模型进行机组效率、耗差量化分析，计算机组最优出力工况运行数据，实现电厂智能运营、精细化和设备资产全生命周期一体化管理。项目在京桥热电机组实施取得明显效果后，不但已经集团推广应用于京能集团高安屯、京西、未来城电厂项目，且燃气一蒸汽联合循环热电联产机组乃至整个发电供热行业的建设、生产具有示范和推进作用。

7月6日，陕西宝鸡330千伏雍城变电站改造提升工程竣工。工程提升了雍城变电站330千伏开关额定遮断电流水平，增强了该站保护设备及综合自动化控制设备的运行可靠性，为迎峰度夏期间设备安全稳定运行打下基础。

火电厂现有报警主要是超限报警和跳变报警，一旦发生报警可能已经是设备损坏或系统停运了。其次，大规模实时数据监视、分析超出运行员反应和理解能力，一些故障信息不能被及时发现，造成事故扩大。最后，现有报警均为单一条件、单一信号作为判据，可靠性、准确性差，适用性不广，只能在RB保护(重要辅机故障甩负荷保护)等有限条件下几种典型工况下应用。 近年来，随着计算机技术迅速发展，在建及投产火电机组自动化控制技术有很大提高，但同时因为报警可靠性、准确性差的原因，大多数故障还需要专业人员分析查找原因，造成了故障处理滞后及延误。同时，人为处理不及时、处理不当也会导致故障的进一步扩大。 本项创新项目(根源分析法)是一种基于故障树分析法发展起来的适用于大型火力发电厂设备故障诊断和预警的新方法，对已发生故障现象进行综合分析，提取典型特征，制定报警及控制策略，是一种多参数、多条件、多任务的报警预警管理系统，可有效提高报警预警准确性、可靠性。