轻量化

随着我国国民经济的持续快速发展，传统巡检作业方式已经不适应现代化电网建设与发展的需求。“坚强智能电网”急需“坚强”、“智能”的电力巡检和维护方式，以实现线路巡检技术智能化，改变检修手段粗放的面貌，为线路巡视提供安全、高效手段，保障电网安全运行。与智能电网发展目标相比，现有线路巡检工作还存在以下问题：智能巡检装置缺乏，传统巡检效率低；机器人巡检实用化程度不高；存在巡检官区；无人机续航能力不足；无人机巡检作业手段乏。 本项目主要研究线路巡检机器人与无人机技术的结合以及在输电线路巡检中的作用。通过飞行器气动优化、电源系统管理优化、机体轻量化设计、云台轻量化设计以及高效推进系统匹配研究显著提升飞行系统的能力，增大其抗风能力、提升飞行的稳定性，为机器人落线离线功能提供重要支撑。实现了两栖机器人的飞行落线与离线功能，大幅提升机器人的可使用程度。机器人可以在线上行走作业，相对于传统无人机巡检，更加稳定，续航能力提升15倍，并且可以进行近距离的清障等作业。

随着人工智能技术的快速发展，由“时代楷模”“改革先锋”张黎明带队研发的配网带电作业机器人已经实现第四次技术迭代。该机器人在精准识别、自主规划、智能控制、安全防护等方面进行了全面升级，具有轻量化、小型化、模块化特点，它能够代替人完成高空高危带电作业，大幅降低作业人员安全风险。 2019年底，国家电网公司在津成立了国网瑞嘉（天津）智能机器人有限公司，实现了配网带电作业机器人的产业化。截至目前已先后在北京、山东、江苏、浙江、辽宁、新疆等21个省份推广，累计开展现场作业4.2万余次。

为提高当前输变电工程三维设计数字化移交的质量和效率,顺应数字化转型技术趋势,文章设计与实现了一种多数据贯通的输变电三维数字化移交系统。首先阐述所提出的多数据贯通的移交系统层次化设计模型及其分层功能;其次从工程应用角度阐述了多数据贯通的输变电三维数字化移交系统设计的架构、数据贯通融合、GIM轻量化解析和GIS可视化等功能模块及其关键技术;最后阐述多数据贯通的数字化移交系统的开发实现。工程应用实例表明,多数据贯通的三维数字化移交系统可以有效完成输变电工程中数字化移交工作,提高输变电工程数字化成果的移交效率和移交质量。

绝缘子清洗机器人以小型化、轻量化、智能化为核心设计理念，旨在实现变电站支柱绝缘子在带电状态下的高效、安全清洗作业。机器人通过集成履带式移动底盘、绝缘升降平台、机械臂、作业末端、控制系统、视觉检测装置、干冰清洗装置、通信装置、操控单元以及人机交互控制基站等模块，构建了一套完整的绝缘子清洗解决方案。

本案例项目研究的输电线路融合型智慧终端，通过综合运用边缘计算和人工智能技术，并结合5G通信技术，研究轻量化深度学习算法设计技术，实现输电线路通道状态监测的边端图像智能分析；通过研究设计智慧终端边缘计算框架，实现输电线路状态监测传感器的融合接入；通过研究5G通信融合应用技术，实现超高清视频及信息的高速安全传输；通过提升线路通道防护的技术水平，提高输电线路安全水平。输电线路融合型智慧终端整体方案如图1所示。项目所用方案按功能可分为以下几部分：基于AI模组的图像智能分析（即低功耗DPiM架构的人工智能算法）、动态虚拟运行环境、可支持eMBB切片配置及与MEC交互的5G通信，以及多状态监测传感器的接入。输电线路融合型智慧终端技术方案。

针对低频变压器铁心尺寸、重量等较传统工频变压器增大的问题，提出了一种35 kV低频变压器的轻量化设计方法，综合考虑变压器损耗、重量和尺寸进行多目标优化。首先，依据国家标准及设计手册给出低频变压器初始结构。然后，选取变压器尺寸、重量与损耗作为优化目标。其次，根据低频变压器特点选取相应的优化变量并给出约束条件。最后，通过遗传算法对低频变压器进行优化设计，并进行对比分析，结果表明，总损耗减少了11.04%，铁心、线圈重量减少了4.36%、6.71%，铁心中心距减少了12.85%。

目前电力系统生产过程中存在的主要问题有两个方面，一是目前的安全监督模式，主要采取在作业现场增设安全监督人员进行监督。受人力资源限制，安监人员对作业现场无法做到监督的全覆盖。通过制度规范后，将作业风险分为特高风险、高风险、中风险、低风险及可接受风险，结合安监人员现状以及保障体系的安全管理人员后，按照分层分级的管控原则，勉强可以做到对高风险的作业现场监督的全覆盖，对中风险的作业方案管控全覆盖。但通过历年来配网人生死亡事故来看，很多配网事故、事件是发生在低风险的作业中，如“海南电网公司保亭供电局“4.23”配网运维人员触电死亡事故”、“广西电网公司桂林供电局“5.7”配网人员触电重伤事故快报”;二是随着变电站自动化、无人值班化的进程，设备监控监视、设备巡视、设备查看显得很重要，目前的运行方式已经无法满足快速达到现场、专业人员现场查看、快速开始实现解决方法等要求。普洱供电局管辖的范围大设备资产多，最远的变电站距离思茅城区近9个小时的车程，故障情况下要达到快速查看、快速处理的难度大。我单位研究并应用了“现场作业智能管控安全帽研制”项目成果，相较于其他类似产品创新点在于集成装置的小型化、轻量化和低功耗设计。安全帽上附件的重量不超过30g，续航能力大于10小时，成像分辨率达到高清1080P。从根本上解决了安全监督资源不足或分配不合理的间题。通过广泛应用本项目设备，通过后台诊断及指挥，故障设备将更快恢复送电，缩短了空间距离、节省了时间，减少了对用户停电时间;用于现场作业管控，减少了派车，避免了交通安全风险;2017年度通过我局基层单位的使用，对比以前的操作规范，零违规带来了人身安全零事故，产生良好的社会效益。

该成果由东方风电自主研发，拥有自主知识产权，是亚洲首台10MW级海上风电机组，已实现批量投运。机组采用直驱技术路线，针对中国海域特点量身定制，适应高盐雾高湿度环境，可抗77米/秒超强台风。采用中压双回路方案，效率提高3%；首创双驱电动变桨方案，解决了大机组变桨问题。叶片采用碳纤维双梁结构，降低载荷，实现叶片和机组轻量化。单台10MW机组在年平均风速10m/s时每年可输送4000万度清洁电能，减少燃煤消耗13000吨，二氧化碳排放35000吨。该成果标志着我国已完全具备10MW级海上风电机组自主研发、制造、安装能力，历史性将中国风电引进“两位数时代”,跻身世界第一方阵，是打造海上风电大国重器的重要成果，产品综合技术水平达到国际先进。

中国南方电网公司重点科技项目产出成果，采用小型轻量化设计，机身折叠尺寸（43cm×42cm×43cm）仅为市场主流机型的16.22%，在行业内首创仿线飞行算法、高集成多功能吊舱、激光点云前端实时三维建模、输电线路通道隐患实时评估预警等多项功能，实现了无需事前规划航线、不依靠网络信号，即可自主巡视并采集可见光、红外、激光点云数据，一架次飞行作业相当于传统技术路线三架次作业量，作业效率整体提升5倍以上。

为了满足终端客户多元化能源生产与消费，实现多种能源的综合管理与智慧服务而研发的智慧能源服务平台，将大数据、物联网、人工智能和边缘计算等技术与综合能源服务深度融合，面向能源供应商/服务商(B类用户)、能源消费者(C类用户)及政务机构 (G类用户)，提供综合能源的规划配置、全景监测、能效管理、智慧调控、智能运维、用能优化、数据增值等服务，给能源管理“增智”，为能源消费“赋能”。智慧能源服务平台面向各类区域典型场景、共性业务需求，按照轻量化和套餐化的要求，采用分布式服务框架、组件化设计，打造低耦合应用功能模块池，借鉴中台理念构建基础平台，结合应用场景从模块池抽取微应用，实现按需组合、无缝集成，灵活适应差异化的市场需求。同时，基础平台拥有长期沉淀的业务能力，可以快速响应用户的个性化开发需求。平台包括能效管理、智能运维、需求响应、楼宇管理、项目管理、多能协同、现货交易服务、能源大数据、城市能源运行统计、能源金融支撑与能源生态圈等模块，可向商用楼宇、工业企业及园区、社区等场景提供综合能源服务。