中國儲能網訊：10月8日，在1000千伏高樂Ⅰ、Ⅱ線檢修現(xiàn)場，一架架無人機展翅起飛，一個個電力機器人攀上鐵塔，協(xié)同開展輸電線路精益化立體巡檢，用科技力量守護澎湃的電力動脈。
所有看得見的光芒，背后都有看不見的能量。
“綜合考慮現(xiàn)場需求和應用環(huán)境，我們可以進一步論證提升精準作業(yè)技術路線。”在國網山東省電力公司下屬的國網智能科技股份有限公司的電力智能機器人技術實驗室里，國家電網公司首席科學家郭銳正為團隊成員加油鼓勁。
當前，新一輪科技革命和產業(yè)變革深入推進，電網安全治理的物質基礎持續(xù)夯實。國網山東電力積極貫徹全國科技創(chuàng)新大會和國家電網公司科技工作會議精神，堅定不移推進創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，精準布局關鍵技術，推動核心產品迭代升級，全面提升供電安全保障能力，為電網和企業(yè)高質量發(fā)展提供強有力的支撐。
“數(shù)字醫(yī)生”顯身手
6月8日，位于滕州市東郭鎮(zhèn)的500千伏超高壓變電站內，一臺750萬千伏安變壓器出現(xiàn)異常，國網設備運檢首席專家、國網山東電科院輸變電技術中心四級職員朱文兵正在有條不紊地組織開展檢修工作。
“這座重達300噸的龐然大物內部，安置著數(shù)百匝導線和上萬組絕緣部件。為了迅速精確定位故障點，我們攻關十年，最終研發(fā)出輸變電設備健康評估系統(tǒng)?！敝煳谋榻B說，這一系統(tǒng)是863專項科技計劃的重大成果，可以更好地為電網安全穩(wěn)定運行保駕護航。
作為全國規(guī)模最大的省級交直流混聯(lián)大電網，山東電網近年來的輸變電設備數(shù)量增長迅速，設備狀態(tài)數(shù)據(jù)指數(shù)級激增。為此，國網山東電力牽頭承擔“大數(shù)據(jù)分析技術在輸變電設備狀態(tài)評估中的研究及應用”國家863課題，組建了涵蓋變電、輸電、信息與軟件開發(fā)等多專業(yè)的科研團隊，對大電網復雜工況下的輸變電設備狀態(tài)智能感知、數(shù)據(jù)集成挖掘、實時評估等關鍵技術難題展開攻關。
輸變電設備的自身屬性、所處環(huán)境、制造工藝和運行工況存在差別，狀態(tài)參量指標也會有所不同，為了高效采集設備數(shù)據(jù)，為故障研判奠定基礎，項目團隊刻苦鉆研，研發(fā)出跨平臺數(shù)據(jù)獲取轉換裝置，實現(xiàn)了設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、生產管理系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)、雷電定位系統(tǒng)等12個業(yè)務系統(tǒng)的信息集成融合，形成了以設備為中心的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型。
海量收集大數(shù)據(jù)，只是“萬里長征的第一步”。發(fā)揮精準的設備數(shù)據(jù)分析能力，才是保障運行安全的意義所在。項目團隊深入應用“大云物移智”等新技術，不斷攻堅數(shù)據(jù)分析、算法完善和模型優(yōu)化等課題，攻克了設備負載能力動態(tài)評估、差異化狀態(tài)評價、故障診斷預測等技術瓶頸，研制出一系列輸變電設備智能感知監(jiān)測裝置，實現(xiàn)了設備狀態(tài)評估技術的重大突破。
輸變電設備健康評估系統(tǒng)投入應用后，逐漸覆蓋到山東電網全類型（19類）、全電壓等級（35～1000千伏）、全供電區(qū)域的14.07萬臺輸變電設備，每日評估數(shù)據(jù)近8億條，及時、準確地預警、發(fā)現(xiàn)了多處電網設備的故障隱患，有力地保障了大電網安全穩(wěn)定運行。
當前，國網山東電力已在全省安裝了智能感知裝置10萬余套，創(chuàng)新支撐了在線監(jiān)測、帶電檢測、停電試驗、狀態(tài)評價等運檢業(yè)務，有效解決了設備數(shù)量擴增與運檢人員配置的矛盾，在保證安全運行的前提下，提高了現(xiàn)有設備的利用效率，累計新增輸電量10705萬千瓦時。目前，這一成果已獲發(fā)明專利42項，并出口至俄羅斯、巴西等國家。
“這兩年，我們還為輸變電設備健康評估系統(tǒng)開發(fā)出鳥害、風區(qū)、雷害、舞動、污區(qū)、冰區(qū)等六類專題風險查詢和預警功能，上線基于三維點云的輸電桿塔風偏校核、復合絕緣子健康診斷等功能，讓它使用起來更便捷?！敝煳谋硎?，國網山東電力將基于生產一線技術需求，不斷完善輸變電設備健康評估系統(tǒng)各項功能，全力支撐設備安全和電力保供。
“信鴿”助力特巡特護
每到冰雪天氣，濟南章丘摩訶山山頂?shù)妮旊娋€路易被落雪覆冰，存在跳閘的風險隱患。國網智能公司在摩訶山區(qū)域部署的最新科技產品——“信鴿”網格化無人機智能巡檢系統(tǒng)，有效解決了這一問題。在極端天氣時，“信鴿”也能通過無人機智能巡檢系統(tǒng)，實時動態(tài)回傳線路狀況，變事后補救為事前預防，有效保證了當?shù)厝嗣竦陌踩秒姟?
近年來，為全面落實國網現(xiàn)代設備管理體系建設要求，國網山東電力著力深化無人機在電力巡檢領域的應用。為提升無人機巡檢作業(yè)質效，按照國網山東電力相關部署，國網智能公司積極承擔國家重點研發(fā)計劃——無人機專項，以減少無人機巡檢對飛手的需求、降低巡檢成本為目標，自主研發(fā)出“信鴿”無人機智能巡檢系統(tǒng)。
“‘信鴿’系統(tǒng)由無人機、機巢本體和后臺管控系統(tǒng)組成，三者默契配合，能夠對輸變配全量電力設備進行網格化自主巡檢?！眹W智能公司無人機事業(yè)部產品開發(fā)室經理劉越介紹說?？此菩∏傻摹靶砒潯?，實際上集成了5G、北斗、視覺引導、深度學習等諸多技術，并具備三個自主開發(fā)的行業(yè)創(chuàng)新點：首先是“智能充電管理系統(tǒng)”，能夠實時監(jiān)測無人機電量，智能安排工作時間，保證無人機安全返航；其次采取基于視覺的智能引導技術，實現(xiàn)“精準降落”；最后便是“智能缺陷識別系統(tǒng)”，飛行的無人機能夠自主讀取卡中照片，及時傳回后臺系統(tǒng)，經過圖像智能識別后，及時發(fā)現(xiàn)線路、設備存在的缺陷問題。
“‘信鴿’系統(tǒng)一期研發(fā)中，最難攻克的技術是‘精準降落’?！睙o人機機巢研發(fā)工程師李春飛表示，想讓無人機在各種極端環(huán)境下都可以精準降落，需要龐大的數(shù)據(jù)積累。為此，“信鴿”開發(fā)團隊平均每天進行上百次飛行試驗，記錄各種氣象條件下的數(shù)據(jù)。在反復試驗中，創(chuàng)新開發(fā)出“二維碼分級降落”技術，有效提升了無人機自主識別機巢并安全降落的準確率，僅用3個月就完成了原定6個月的研發(fā)任務。
目前，“信鴿”無人機智能巡檢系統(tǒng)已在山東全省規(guī)模化應用，持續(xù)服務主業(yè)單位全自主開展轄區(qū)內輸、變、配全量電網設備的網格化、低成本、精細化巡檢工作，將設備運檢質效提高了三到五倍，缺陷識別準確率超90%。
“按照標準化設計，當前我們的無人機每臺機巢有效巡檢半徑為3千米，未來有望升級到4千米～5千米。從作業(yè)模式看，目前無人機與機巢為一對一匹配，未來有望實現(xiàn)機巢與機巢互相通信，讓無人機可以隨機選擇就近機巢充電。”劉越介紹說，二代“信鴿”已經做到了夜間紅外巡檢和“夜間精降”，全程無需人工干預。當前，國網智能公司正進一步攻克無人機云臺追蹤、二維碼補光、前端識別等難題，加快推動“信鴿”等智慧產品的迭代升級。
“微電網”守護海島用電
6月18日，國網山東電力在國際電工委員會（IEC）主導發(fā)起的國際標準提案IEC TS 62898-5 《微電網群運行調控技術導則》（Guidelines for the operation and control of microgrid clusters）通過IEC投票，正式獲批立項，成為微電網群技術領域首個IEC國際標準。
“依托山東長島微電網工程，我們全力推動中國微電網群技術領跑式發(fā)展，贏得了IEC各國專家評委的肯定和支持。”國網科技研發(fā)首席專家，國網山東電科院新能源技術團隊帶頭人孫樹敏回憶說，長島分布式發(fā)電及微電網接入控制項目是國內首個海島智能微電網群示范工程，它的建設初衷就是解決長島32個島嶼居民的用電難題。
長島是山東最偏遠的海島群，也是較早建設風電基地的地區(qū)。多年來，受海洋環(huán)境等因素的影響，長島電網主要由煙臺電網經海底電纜送電，供電可靠性和風電控制能力較弱，島上居民一直面臨著無穩(wěn)定供電的難題。
微電網群是包括集控中心、分布式電源、用戶負荷、儲能設備的配電網網絡，能夠充分發(fā)揮配電網的資源優(yōu)化配置平臺作用，提升廣域分布式可再生能源優(yōu)化消納和電網主動支撐能力。2012年，國網山東電力科研團隊向微電網群技術的最大難題發(fā)起攻堅，承接了國內首個面向實際用戶供電的長島微電網工程。他們計劃通過微電網技術的創(chuàng)新開發(fā)，讓海島實現(xiàn)不間斷供電。
“受海上天氣影響，一旦風大浪急或是濃霧漫天，技術人員就要被困在島上，有時一個月都下不了島?！鄙綎|電科院新型電力系統(tǒng)技術創(chuàng)新中心副主任于芃回憶說，為了充分利用適宜的氣象條件，團隊成員們日夜顛倒，堅持每晚10點到凌晨5點開展技術試驗和設備調試，每年的島上調試時間能達到一百七八十天。
2020年，長島微電網群示范工程順利竣工。它以北部五島電網為依托，開發(fā)出微電網協(xié)調控制與調度系統(tǒng)，在砣磯島建設儲能系統(tǒng)，并對各島現(xiàn)有發(fā)電機組和電網進行改造，建成了具有分布式電源、負荷、儲能系統(tǒng)及能量轉換裝置、調控系統(tǒng)的微電網系統(tǒng)，實現(xiàn)了海島清潔能源并網控制和電網安全運行。長島微電網群在后來的歲月里多次經受住了孤網運行的考驗，圓滿解決了困擾居民幾十年的供電難題，安全可靠的供電讓島上的水產養(yǎng)殖產業(yè)蓬勃發(fā)展起來。
依托長島的創(chuàng)新成果，國網山東電力建立微電網群實用化技術體系，促進微電網群技術盡快走向規(guī)?；瘧?。他們向IEC提交并獲批的《微電網群運行調控技術導則》標準，面向微電網群工程運行調控實際需求，從組網互聯(lián)、協(xié)調控制、運行模式、功率互濟等方面提出技術要求，對微電網群的前期規(guī)劃、施工建設、系統(tǒng)調試、后期運行等各階段均具有重要的指導意義。
