《智能配电高压开关设备及在线监测系统研制》

该项目属于电气工程学科。

智能电网包括智能发电、智能输电、智能配电和智能变电4个部分。智能配电网是智能电网的重要组成部分,可实现对微网的灵活控制,从而提高需求侧的供电可靠性和管理水平。智能配电高压开关设备作为建设智能配电网的物理基础,应具备智能感知、自诊断、通信和自适应控制功能,及高可靠性。智能配电高压开关设备是由高压开关设备、传感器、控制器和智能组件组成的一个有机整体,各功能单元之间需要数据等要素的高度协同性和高可靠性。其在高电压、大电流的复杂电磁环境下,能够实时准确地获取现场设备的电气、机械特性以及配电网的状态参数,并实现在线故障诊断、性能预测和优化调控,保证电网的安全稳定运行,是该领域的关键技术难题。此外,智能配电高压开关设备的种类众多,国内外缺乏相应的产品技术标准,严重制约智能配电高压开关设备行业发展。

该项目在国家能源自主创新及技改专项、国家智能制造专项等项目的支持下,攻克了高压开关设备的触头刚分、刚合点的准确识别和机械特性参数在线提取,高压大电流电磁环境下多源信号采集、传输和分析处理,故障线路的区间定位和快速隔离等多项技术难题,开发了系列化智能配电高压开关设备产品,并制定了产品技术标准。

主要研究内容及成果如下:

(1)发明了嵌入式的合闸压力和位移传感结构、基于合闸压力曲线和分合闸电流曲线特征提取获得高压开关分合闸机械特性参数的方法,研究并构建了关键特征参数识别算法,解决了高压开关设备的触头刚分、刚合点的准确识别和机械特性参数在线提取的难题。

(2)发明了高可靠性的断路器弹簧操动机构、低局放值互感器、局部放电监测的超高频传感器,通过创新结构和制造工艺优化内部电场分布,解决了局部放电、电磁兼容以及容性投切等关键问题,提高了智能配电开关设备的可靠性。

(3)基于智能开关设备间实时通讯构建配电网状态空间,实现配电线路暂态、稳态故障的识别,发明了增加零序电压判据的隔离故障区域的方法和装置,解决了故障线路的区间定位和快速隔离的难题,提高了配电网的供电可靠性。

(4)在上述研究基础上,主持制定了首个3.6~40.5kV智能交流金属封闭开关设备和控制设备的行业标准,开发了系列化的智能配电高压开关设备产品,实现了智能配电高压开关设备产品的升级换代和规模化应用。

该项目获得授权发明专利19项,实用新型专利6项;主持起草行业标准1项,参与起草国家标准3项,出版专著2部;发表论文19篇,其中SCI论文4篇,中文核心期刊论文6篇。并经过中国机械工业联合会组织的科技成果鉴定,综合性能指标达到国际先进水平。

该项目研发的智能配电高压开关设备产品在国家电网以及山东海阳核电站、郑州新郑国际机场、焦作丹河电厂等重大工程项目中得到应用,近三年累计新增销售额112319.91万元,新增利税23636.83万元。随着项目技术的推广和应用,实现了配电开关设备的智能化升级与换代,可充分支持配电网系统的智能化和高可靠性运行要求。

成果说明

依托本项目的研究成果,公司采用先进的加工设备、检测设备以及先进的生产工艺,积极组织生产、销售人员进行产品的生产和销售。在电力系统中进行推广应用,取得良好的销售业绩。 该项目产品在国家电网、山东海阳核电站、郑州新郑国际机场、焦作丹河电厂等重大工程项目中应用,近三年累计销售收入112319.91万元,新增利润15746.07万元。该产品的研制,丰富了公司产品种类,是公司产品转型升级的又一坚强利器。设备性能稳定、运行可靠、小型化,促进了电力行业的技术进步,为构建健康、环保的社会环境做出了贡献。

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