《信息物理融合的智能变电站在线监测与智能诊断关键技术与工程实践》

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该项目属于电气工程领域。

2015年9月26日,中国国家主席习近平在联合国发展峰会上倡议构建全球能源互联网。智能变电站是构建全球能源互联网的关键节点,是智能电网的六大环节之一。中国是全球智能变电站数量最多的国家,智能变电站状态监视与智能诊断技术是保障智能电网高效、可靠运行的关键。智能变电站基于IEC61850标准,是典型的信息物理耦合系统,信息物理模型的一致性是保证系统安全、实现智能化运维的关键。但是,现有标准不支持将智能变电站中的物理实体及其拓扑连接完整、规范地映射到信息空间中,这一方面显著增加了智能变电站调试、运维的复杂度,带来了安全运行隐患,另一方面也阻碍了各类智能应用的有效实施。

在国家自然科学基金、国家科技部863计划、上海市科技计划和国家电网公司系列科技项目支持下,产-学-研团队历经15年,研发成功了基于SCD的全模型建模、一体化测试平台、智能运维和继电保护隐性故障辨识等信息物理融合的智能变电站在线监测和智能诊断关键技术,并开展工程应用。取得三项重要创新:(1)首创了全面涵盖智能变电站一次拓扑以及一二次关联模型,涉及IED设备、工业交换机、联接光缆等对象的全模型建模方法,拓展了IEC61850标准模型,提升了IEC61850模型的应用范围和实用化水平,制定国家标准2项,为信息物理融合的智能变电站在线监测与智能诊断技术奠定了理论基础;(2)提出了一种信息模型的物理镜像技术,开发了一种能够取代实际IED完成投运前的测试联调、运维检修安全性沙盘演练以及在运设备的体检等功能的一体化测试平台,实现了工厂化调试,缩短智能变电站设备检修和改扩建停运时间达65%以上;(3)首次应用基于智能变电站精准信息语义模型人工智能的语义网技术,设计了通用、可扩展的智能变电站运维专家系统知识库,提出了智能变电站继电保护隐性故障辨识技术,可实现对智能变电站在线监测和智能诊断,供电区域内用户平均停电时间仅为0.5小时/户,远低于2017年全国城市用户平均停电时间4.08小时/户。

项目申请发明专利38项(授权22项),授权实用新型专利4项,软件著作权3项;发表论文60篇,其中EI收录16篇(论文被他引843次),出版专著1部;制定国家标准1项,行业标准1项,企业标准9项。项目研究成果获得由南德意志大中华集团TüV颁发的IEC61850 Ed.2国际A级证书,并获美国企业新闻通讯公司(美通社)报道。研究成果已成功应用于上海首座智能变电站(泸定变),以及国内首座新一代智能变电站(叶塘变)集成测试及改扩建过程中。成果已在国内28个省份和英国、俄罗斯等国家和地区的共计1100余座变电站成功应用。近3年为国家产业化以及相关单位新增销售额7.17亿元,新增利润1.18亿元,为国家创收外汇4539万美元。项目社会经济效益显著,为中国能源安全战略和全球能源互联网建设提供了重要支撑。

成果说明

该项目所构建的“信息物理融合”的智能变电站技术支持体系,以及智能变电站在线监测和智能诊断系列关键技术,已成功应用于上海电网智能变电站设计、集成测试、投运前调试、运维检修、设备在线体检等全生命周期过程中,弥补了国际标准IEC61850标准不支持将智能变电站中的物理实体及其拓扑连接完整、规范地映射到信息空间中的缺陷,提高了供电可靠性,极大地缩短了智能变电站工程建设周期,项目产业化成果远销“一带一路”国家和地区,社会经济效益显著。具体推广应用如下: (1)220kV泸定变为上海首座智能变电站,2012年投入运行

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