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新型電力系統下的智能運維技術的戰略與思考

  與傳統電力系統相比,新型電力系統受新能源隨機性、波動性、間歇性特點的影響,其系統調節資源需求大,在持續可靠供電、電網安全穩定和生產經營等方面將面臨重大挑戰。新型電力系統建設的要求必然給電網運維方式帶來巨大的挑戰與變革。以云大物移智為代表的數字技術是電網生產領域數字化轉型的關鍵技術支撐,將顯著提升電網透明化水平,提升能源供給環節的質量與效率,保障高比例新能源接入后的新型電力系統安全運行。

  一、 高精度數字化建模構建數字電網的空間基礎隨著三維量測技術的發展,利用傾斜攝影和三維激光掃描技術,規?;_展了輸電、變電、配電等設備資產的高精度三維建模。目前通過實景三維重建技術,實現電網實物資產向數字資產轉化,全方位獲得電網設備的高精度空間坐標,對電力規劃、基建、運維、作業風險管控等提供了精準的空間基準信息,為進一步的數字孿生奠定了地理信息基礎。隨著新能源風電、光伏場站的建設,高精度數字化建模技術可以復制到新能源建設及運維領域,形成涵蓋發、輸、變、配、用一體化的全息、高清、高精的結構化實體和電力能源數字空間,從較為單一的GIS數據升級為融合多源、異構、多時態空間的數據,以滿足新型電力系統各類應用和分析對空間信息的需求。

  二、先進傳感量測是實現物理電網數字化的基礎新型電力系統將接入大量的新能源、電力電子裝備,電力系統對設備狀態、對外部運行環境的感知能力有更高的要求,必然需要通過大量的傳感終端,實現智感、智測、智控,為新型電力系統的智能運行奠定實物基礎。當前,主要電力設備已經具備建立系列化的檢測傳感手段,如油中溶解氣體傳感裝置、特高頻傳感裝置、SF6傳感裝置、接地電流傳感裝置、超聲流速傳感裝置、光纖壓力傳感裝置、微水傳感裝置、油中電場傳感裝置等。三、高度感知與智能交互的電力物聯網基礎隨著材料技術、光學技術、新型通信技術、集成電路技術等的快速發展,以及光學、化學、生物學、電子學等學科深度滲透和融合,針對新型電力系統下節點繁多的高電力電子化的裝備,研發高精度、高可靠、快響應、智能化、微型化的狀態傳感裝置是進一步的重點研究方向。得益于上述各類新型傳感裝置的研發和廣泛應用,對新型電力系統各類設備運行狀態進行全面感知也將成為現實。電力物聯網包括感知層、網絡層、平臺層、應用層,通過感知層實現設備及電網運行狀態數據的采集及預處理,通過網絡層將終端采集數據上傳到云平臺,在云平臺對多源數據進行融合分析,實現對電網及設備的全景監控,以實現對電力設施的智能管理。

  1、采用智能井蓋可實現電纜通道溫濕度檢測、火災報警、外力破壞等功能。

  2、變電站環境監測系統可對站房內溫濕度、煙感、噪音、氣體、溢水等環境檢測,配置門禁管理系統、火災報警系統,建立統一的視頻監測平面,實現室內主要電氣設備、安裝地點及周邊環境進行全天候的圖像監視,滿足生產運行對安全、巡視的要求。

  3、智能配變終端及低壓配網智能感知監測打造新型智能配電臺區,實現低壓配電網的營配貫通融合,實現對配電網的狀態全感知、狀態全管控,提升低壓配電網的裝備智能化、運維精益化、服務主動化水平,提高用戶供電可靠性和供電質量。

  4、智能巡檢機器人實現場站所內綜合環境100%在控。聯動溫感、煙感、水泵控制器等,統一接入優化聯動,機器人后臺展示實時狀態。

  5、分布式光纖振動部署實現電纜通道的遠程震動、溫度的實時監控報警。

  6、變電站智能樓宇及輔控系統通過采集一次設備、消防、安防、環境監測等信息,經過分析和處理后進行可視化展示。各子系統資源網絡共享和智能分配聯動,滿足全場站的安全運行要求。

  四、無人化、少人化作業將是數字電網智能運維的重要特征新型電力系統的能源生產、供給將更為分散分布,尤其是海上風電、陸上風電、分布式光伏等,不再是單機組大容量設備。單純依靠傳統電力系統的人工運維方式,已經無法滿足電網安全性的需要。設備的操作、巡視、檢修、帶電作業等將更依賴于無人化智能運維技術,進而實現巡視智能化、操作程序化、檢修少人化、作業零風險。巡視智能化方面,機器人、無人機、高壓帶電作業機器人、風機檢修機器人等先進裝備將進一步發展應用。

  五、 多源信息融合的狀態監測是數字電網智能運維的關鍵傳統電力系統的狀態監測大多面向特定設備和特定監測參量,各類監測數據之間相互獨立、信息割裂。而在數字電網中,系統面臨的不確定性將顯著增加,新能源廣泛接入,設備節點更為豐富多元,信息與能源深度耦合。多源信息的融合對于設備狀態的精準掌握將更為必要?;谖锫摼W技術,在電網生產管理數據的基礎上,融合各類設備在線監測、離線檢測、運行工況、巡視維護、移動終端等數據,以及衛星監測、氣象、地質、水文等環境信息,構建電力設備全息狀態監測網絡,實現設備全生命周期數據的完整獲取,全工況運行參數的感知測量,全場景影響要素的信息交換,為設備的精準管控奠定基礎。

  六、基于大數據的數字孿生是數字電網智能運維的必然趨勢隨著數字化建模技術、先進傳感量測技術、多源融合的狀態監測技術的廣泛應用,必將構建起越來越真實的設備狀態數據集。依靠人工智能和神經網絡對狀態的科學評價,并逐步建立自動學習、持續迭代、自我完善的深度學習模型,實現知識的自我學習和成長,進而對設備的狀態進行判斷、預測、預警等,在數字世界推演電力系統運行態勢將成為可能。

  得益于大數據、云計算、物聯網、移動互聯網、人工智能及區塊鏈等新興技術的快速發展,數字電網智能運維的技術架構已經初步成型,提升了電網生產運行水平和設備健康水平。而新材料技術、量子通信技術、量子計算、芯片技術、融合人工智能和物聯網技術等前沿技術的持續發展,也必然會推動數字電網智能運維技術不斷發展和完善,為新型電力系統建設提供更為堅強的支撐保障。
來源:智見能源

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