中國儲能網(wǎng)訊：為貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，順應(yīng)能源革命和數(shù)字革命融合發(fā)展新趨勢，今年年初，國家電網(wǎng)有限公司提出“三型兩網(wǎng)、世界一流”戰(zhàn)略目標(biāo)，全力推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。
作為全國乃至全球電力裝備研發(fā)、制造的排頭兵，南瑞集團(tuán)瞄準(zhǔn)輸電線路運(yùn)行、運(yùn)維新需求，率先吹響了輸電線路智能感知研究的號角。
由國家電網(wǎng)公司“智能變電站自動化系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備研制科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)”歷時(shí)1年半、500多個日日夜夜精心打造的“輸電線路分布式智能感知系統(tǒng)”，已在全國首個泛在電力物聯(lián)網(wǎng)示范工程南京110kV南門變正式上線運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了輸電線路的在線全景監(jiān)測，極大的指導(dǎo)了輸電線路的運(yùn)行和運(yùn)維，顯著提升了電網(wǎng)運(yùn)行的智能化水平。
10月19日，該成果“輸電線路分布式智能感知及物聯(lián)接入關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”經(jīng)中國電機(jī)學(xué)會鑒定，整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
智能感知與全景監(jiān)測，讓輸電線路更智能
我國幅員遼闊，電網(wǎng)規(guī)模已居世界第一，高壓、超高壓甚至特高壓輸電線路縱橫交錯。大規(guī)模的跨區(qū)域輸電是我國電網(wǎng)系統(tǒng)的一大特色，實(shí)現(xiàn)了巨大的能量遷移，為中東部地區(qū)的用電提供保障。但大電網(wǎng)中每一個環(huán)節(jié)都是緊密相連、息息相關(guān)的，潮流涌動、變幻莫測，運(yùn)行保障十分困難，一旦其中任何小小的鏈條斷裂，就可能引起軒然大波，甚至是造成整個網(wǎng)絡(luò)的動蕩或癱瘓。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年電網(wǎng)停電事故主要由線路事故引起的。
早在十幾年前，人們就已經(jīng)意識到輸電線路運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的重要性，但苦于技術(shù)水平的限制，只能依靠人工巡線。
近幾年，隨著通信傳感技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)際工程中出現(xiàn)了大量輸電線路在線監(jiān)測產(chǎn)品應(yīng)用，如線路覆冰、舞動、弧垂，桿塔傾斜、沉降及金具測溫等。但這些產(chǎn)品系統(tǒng)相互隔離、孤島運(yùn)行，數(shù)據(jù)無法融合共享、產(chǎn)生新的價(jià)值。
說起立項(xiàng)的初衷，項(xiàng)目執(zhí)行負(fù)責(zé)人、南瑞研究院裝置研發(fā)中心副主任周華良說：“研究輸電線路分布式智能感知系統(tǒng)就是為輸電線路裝上數(shù)以千萬計(jì)的感知末梢，自動、實(shí)時(shí)、在線地感知線路運(yùn)行狀態(tài)及基礎(chǔ)設(shè)施參數(shù)的微小變化。但感知還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，我們的系統(tǒng)還擁有健全的神經(jīng)中樞和強(qiáng)壯的大腦——物聯(lián)代理就是神經(jīng)中樞，用于匯聚傳感設(shè)備采集的大量監(jiān)測信號并傳輸給中心站系統(tǒng)；中心站系統(tǒng)是大腦，依據(jù)海量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合對象建模、歷史信息及大數(shù)據(jù)分析等對輸電線路運(yùn)行狀態(tài)做出動態(tài)評估，對可能發(fā)生的故障進(jìn)行智能判斷和主動預(yù)警。一整套系統(tǒng)充分、高效協(xié)作，實(shí)現(xiàn)輸電線路的實(shí)時(shí)全景監(jiān)測，可幫助線路運(yùn)行運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)、消除隱患，避免重大事故的發(fā)生。”
深度感知和智能分析，線路運(yùn)行更“智慧”
輸電線路分布式監(jiān)測終端是該項(xiàng)目的研究重點(diǎn)之一，它是一種實(shí)現(xiàn)線路異常定位與診斷功能的感知終端，分布式的安裝導(dǎo)線上并實(shí)時(shí)采集導(dǎo)線里的行波信號，通過中心站系統(tǒng)對異常行波信號的提取及分析處理，可提供異常點(diǎn)位置的精確信息，同時(shí)基于自學(xué)習(xí)信息庫進(jìn)行波形比對可準(zhǔn)確判斷異常原因，針對性的指導(dǎo)線路的運(yùn)維和搶修。2018年至今，該監(jiān)測終端已在新疆、陜西、安徽、江蘇、北京、遼寧、河北等10余個省市的100余條輸電線路上推廣應(yīng)用，涵蓋110kV-1000kV各電壓等級。2018年7月，系統(tǒng)準(zhǔn)確監(jiān)測到北京110kV鹿聶線的非雷擊故障，提供的故障點(diǎn)定位誤差僅66米。
該系統(tǒng)通過微功率無線組網(wǎng)技術(shù)、安全容器技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了上述監(jiān)測終端及其他導(dǎo)線、桿塔、氣象等眾多在線監(jiān)測產(chǎn)品的泛在接入和靈活部署，一臺物聯(lián)代理裝置最多可同時(shí)實(shí)現(xiàn)50-60個各類型終端的安全、高效、穩(wěn)定接入。據(jù)現(xiàn)場運(yùn)維人員反映，該輸電線路分布式智能感知系統(tǒng)在110kV溧水南門變的成功上線運(yùn)行后，現(xiàn)場已有10余種原有的智能感知設(shè)備通過此系統(tǒng)平臺提供的統(tǒng)一接口實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化接入，體系化的監(jiān)測成效也已初步顯現(xiàn)。
此外，在物聯(lián)代理中融入了邊緣計(jì)算的概念也是該系統(tǒng)的一大亮點(diǎn)，就近進(jìn)行海量監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析、研判和預(yù)處理，不僅支撐了部分終端業(yè)務(wù)的本地實(shí)時(shí)處理與執(zhí)行，大大提升處理效率，還節(jié)省了大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，減輕了中心站系統(tǒng)的處理負(fù)荷。每個物聯(lián)代理裝置中配置20個標(biāo)準(zhǔn)化容器，最高可支持400個邊緣計(jì)算App的應(yīng)用部署，基于此架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)App及擾動數(shù)據(jù)過濾App已在線運(yùn)行，據(jù)統(tǒng)計(jì)有超過50%的數(shù)據(jù)在此實(shí)現(xiàn)了邊緣側(cè)分析、處理與存儲，為終端提供更快的響應(yīng)。
談到通信鏈路可靠性問題時(shí)，研發(fā)部門經(jīng)理夏雨不無驕傲的說：“過去，線路運(yùn)維人員常會抱怨終端網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常掉線，當(dāng)他想要查詢某段線路的信息或某個桿塔的狀態(tài)時(shí)，那個加載圖標(biāo)永遠(yuǎn)在不停轉(zhuǎn)圈。使用我們的系統(tǒng)后，終端通過分布在線路沿線的眾多物聯(lián)代理接入，物聯(lián)代理之間的數(shù)據(jù)通信采用時(shí)下最流行的微功率無線技術(shù)，通過物聯(lián)代理之間的接續(xù)傳遞就可很好地解決野外公網(wǎng)信號不穩(wěn)造成的節(jié)點(diǎn)失聯(lián)問題，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的永不掉線?！?
電網(wǎng)信息安全問題是一把利刃，電網(wǎng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一旦泄露，不法分子可利用這些電力大數(shù)據(jù)分析出所在地的用電分布、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施位置等有用信息，甚至可能通過篡改關(guān)鍵監(jiān)測預(yù)警信息及操作指令等，制造電力系統(tǒng)故障、引發(fā)電網(wǎng)的重大安全事故。為防止此類信息安全事故的發(fā)生，該團(tuán)隊(duì)對系統(tǒng)安全進(jìn)行了特別攻關(guān)，通過分層、多維的網(wǎng)絡(luò)安全加固技術(shù)，為數(shù)據(jù)通信的各個環(huán)節(jié)設(shè)置保護(hù)屏障，對網(wǎng)絡(luò)入侵、監(jiān)聽、竊取和篡改等各類外部攻擊進(jìn)行精準(zhǔn)防護(hù)，形成的高效的立體防御系統(tǒng)。
談到系統(tǒng)未來的發(fā)展方向時(shí)，項(xiàng)目執(zhí)行負(fù)責(zé)人周華良興奮地說，將輸電線路智能感知系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入國網(wǎng)“電網(wǎng)運(yùn)檢智能化分析管控系統(tǒng)”，在管控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電力多專業(yè)的數(shù)據(jù)融合及系統(tǒng)聯(lián)動，全面提升區(qū)域線路狀態(tài)管控力和運(yùn)檢管理穿透力，才是此智能感知系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)。接入數(shù)據(jù)可引進(jìn)氣象預(yù)報(bào)及雷、冰、風(fēng)、火等專業(yè)信息，與三維GIS系統(tǒng)深度融合形成全方位可視化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸電線路環(huán)境精細(xì)化、分層化預(yù)警，發(fā)揮抗險(xiǎn)指揮的綜合實(shí)效。
