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上海首个基于泛在电力物联网技术改造的35千伏变电站顺利送电

上海首个基于泛在电力物联网技术改造的35千伏变电站顺利送电

与传统变电站不同的是,蔡伦变电站拥有一个“智慧大脑”——数字镜像评价系统。这套系统能够结合前端传感器采集数据以及历史运维数据开展分析,在线评估站内每台设备的健康状态并滚动更新针对性的检修策略,有效前移设备安全预警防线,在保证安全的前提下尽可能减少计划停电。

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必威官网,6月28日,记者从国网上海电力公司获悉,在今年全市电网整体可靠性突破99.99%的基础上,西虹桥地区目前已进一步实现99.9999%以上的超高供电可靠性。这一指标已经比肩甚至超过东京、巴黎、新加坡等国际先进城市,达到世界一流水准。

远程下发一个指令,就能遥控智能巡检机器人开始“工作”,进行变电站设备运行状态的检查;电力井盖也变得“智能”,如果井盖被异常开启或重击损坏,电缆管控中心就会收到警报讯息;未来,电力公司还能根据日常生活用电特性的不同,提前判断出出现故障的是空调线路还是电视线路……而支撑这样一套指挥系统高效运转的,正是分布于上海西虹桥地区的一张泛在电力物联网。

2019年7月8日

蔡伦变电站的设备上安装着大小不一、形状各异的传感器,这些便是数字镜像评价系统的“神经元”。这些传感器通过采集数据,可以对电网运行情况、设备运行状态、外观状态等进行全维度、全天候监测。仅主变和开关柜两类设备,就运用了17种监测技术,覆盖了约90%的设备核心状态量。数字镜像评价系统运用类脑人工智能技术,结合实时状态感知数据及海量历史数据,开展设备健康状态在线诊断,主动推送设备异常报警、设备健康体检报告和差异化检修策略,让设备会“说话”,变电站会“思考”。原先受限于低密度的运维数据,运维人员执行状态检修时只能在基准周期基础上进行较为保守的调整,增加了很多不必要的工作。经过改造,全时段、高密度、全维度的运维数据采集成为现实,全面提升了对设备状态的把控能力,真正做到了根据不同设备的健康状态个性化定制检修策略。

8月8日,记者从国网山西省电力公司获悉,该公司基于不停电检测开关柜状态检修工作实现全覆盖,全省35千伏及以上变电站所有运行中的开关柜得到至少一次检测。

2018年,国网上海电力圆满完成首届进口博览会供电保障任务,并借助电力物联在内的一系列先进技术,成功打响“智慧保电”品牌。今年,国网上海电力在西虹桥地区试点应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网,并助力进博会供电保障向“智慧保电2.0”模式升级。

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6月30日,上海首个基于泛在电力物联网技术改造的35千伏变电站——蔡伦变电站顺利送电。

浦东供电公司相关负责人介绍,未来计划将这套系统推广至更多的变电站、开关站,在此基础上进一步深化状态检修机制。以浦东电网全网约21000台10千伏开关柜为例,经测算,执行差异化检修策略后,每年能够减少开关柜检修1225台次,减少计划停电29400时户。同时,应用这套系统还能为不同厂家、不同型号的设备建立健康档案,描绘“设备画像”,为客户提供设备购置与健康咨询、设备运维“私人医生”等多种类型的增值服务,创造新的盈利点。

随着电网规模不断扩大,设备数量增多,设备检修工作更加繁重,传统的停电后才能开展的预防性试验和检修工作越来越不适应发展要求。基于不停电检测开关柜状态检修是针对预防性试验和检修存在的不足而推行的一种更为科学合理的检修方式,其优点是能够减少停电时间、节省人力资源成本,为客户多供电。国网山西电力根据国家电网公司安排,于2016年进行了部分试点,培养相关人员熟练使用暂态地电压等带电检测技术。在此基础上,今年,该公司全面推广基于不停电检测开关柜状态检修工作。1~7月,国网山西电力所属各地市公司组织变电运维班组和电气试验班共检测35千伏及以上变电站1403站次,有效确保变电站主变低压侧开关柜设备的安全运行,提高了供电可靠性。

电网状态“全面感知”

国网上海电力泛在电力物联网全网变电站监控页面,可实时监测变电站运行情况。

与传统变电站不同的是,蔡伦变电站拥有一个“智慧大脑”——数字镜像评价系统。这套系统能够结合前端传感器采集数据以及历史运维数据开展分析,在线评估站内每台设备的健康状态并滚动更新针对性的检修策略,有效前移设备安全预警防线,在保证安全的前提下尽可能减少计划停电。

国网山西电力运检技术处项目专责介绍,与以往预防性试验和检修工作相比,基于不停电检测开关柜状态检修工作推行7个月以来,累计节省人力210人次,减少故障停电时间160余小时,为客户多供电182万千瓦时。

记者在国家会展中心附近的一座变电站内看到,主控大屏上关于进博会保电核心区内主要电站、线路、保电对象、保电资源等关键信息和数据均以可视化、场景化的方式呈现。而支撑这样一套指挥系统高效运转的,正是泛在分布于西虹桥地区的一张电力物联网。

电力井盖装上“智慧大脑”

蔡伦变电站的设备上安装着大小不一、形状各异的传感器,这些便是数字镜像评价系统的“神经元”。这些传感器通过采集数据,可以对电网运行情况、设备运行状态、外观状态等进行全维度、全天候监测。仅主变和开关柜两类设备,就运用了17种监测技术,覆盖了约90%的设备核心状态量。数字镜像评价系统运用类脑人工智能技术,结合实时状态感知数据及海量历史数据,开展设备健康状态在线诊断,主动推送设备异常报警、设备健康体检报告和差异化检修策略,让设备会“说话”,变电站会“思考”。原先受限于低密度的运维数据,运维人员执行状态检修时只能在基准周期基础上进行较为保守的调整,增加了很多不必要的工作。经过改造,全时段、高密度、全维度的运维数据采集成为现实,全面提升了对设备状态的把控能力,真正做到了根据不同设备的健康状态个性化定制检修策略。

为深入推进此项工作,8月2日,国网山西电力组织召开基于不停电检测开关柜状态检修工作总结。各供电公司、山西电力检修公司分别总结上半年工作计划完成情况,互相交流各类通过带电检测发现缺陷、停电验证处理的典型案例,总结、分享基于不停电检测开关柜运维检修的技术和管理经验。

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国网上海市电力公司副总工程师唐跃中透露,国网上海电力目前有38项人工智能技术应用项目,涉及无人机、图像识别、生物识别、AI语音助手、大数据、机器人等技术。这些应用对内、对外都给公司带来意想不到的效果。对内:应用领域包括变电站设备巡检、现场安防、输电线路巡检、设备故障诊断、电网智慧调控等,大大提高了公司的运营效率、电网安全;对外:通过包括家庭能耗监测、智慧城市综合能源服务等应用,服务客户的能力大大提高,未来还将实现上海市用电故障的预测。

浦东供电公司相关负责人介绍,未来计划将这套系统推广至更多的变电站、开关站,在此基础上进一步深化状态检修机制。以浦东电网全网约21000台10千伏开关柜为例,经测算,执行差异化检修策略后,每年能够减少开关柜检修1225台次,减少计划停电29400时户。同时,应用这套系统还能为不同厂家、不同型号的设备建立健康档案,描绘“设备画像”,为客户提供设备购置与健康咨询、设备运维“私人医生”等多种类型的增值服务,创造新的盈利点。来源:国家电网报

目前,国网山西电力基于不停电检测开关柜状态检修工作已形成变电运维人员普测、检修人员精测,山西电科院设备评价中心技术指导,国网山西电力组织专项分析和工作成效评估的工作机制。下一步,该公司将重点关注投运5~10年的开关柜内绝缘隔板、热缩包封,针对运行潮湿、污染严重的问题,加强重载变电站开关柜的带电检测和巡视;对运行稳定,设备状态好的开关柜采取差异化运检策略;强化技术和管理手段,加大检测新技术应用力度,做好电网设备的试验、检测、评价与状态检修。

电网状态“全息感知”

每到夜晚,华灯起,上海的夜景让人沉醉其中,灯火通明的夜生活背后,得益于城市地下能源——电缆的驱动。电力井盖出现损坏、漏电等异常状况时,便会直接威胁城市电网的安全。

通过区域电网内分布的数量庞大的低压智能感知传感器、光纤震动监测传感器、智能配变终端、设备状态监测终端和环境监测传感器等“神经末梢”,电网数据采集可以有效覆盖至各用电设备和终端,继而帮助保电指挥系统这个“神经中枢”即时掌握设备运行状况和用电情况,从而有效实现对电网运行状态的“全面感知”。

在监控中心大屏上,进博会举办地国家会展中心的周边的“绿点点”格外醒目。原来,绿色标识就是泛在电力物联网已覆盖的电力井盖。据透露,去年进博会场馆附近的智能井盖数量已达301个。

例如,由于进博会核心区电网全部采用地下电缆供电,国网上海电力在该区域特地加装了共计200余只智能电缆井盖。相比于传统井盖,智能电缆井盖上的采集装置可以实时采集井下环境信息,如氧气、一氧化碳、甲烷、硫化、液位、温湿度等,帮助运维人员实施掌控电缆通道的环境信息,一旦出现异常可提前进行预警。

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绿色标识为泛在电力物联网已覆盖的电力井盖,蓝色为暂未覆盖,红色为电站所在位置。

智能井盖

据相关负责人介绍,过去电力井盖无法感知破损、消失等异常情况,加上井盖交叉管理责任不明确,以及机械锁无法实现互联互通,直接导致原先井盖下的电缆被盗取或被损坏,造成安全问题和城市公共财产损失。去年进博会期间,泛在电力物联网则给场馆附近的301个电力井盖装上了“智慧大脑”,让井盖拥有了环境感知的能力,实时向监测中心“汇报”井盖被异常开启或重击损坏的情况,以便电缆管控中心及时确定故障井盖的位置和异常状态,安排检修人员前往修复。

同时,国网上海电力还为该区域电网配备了15套智能巡检机器人,针对配电站房、开关室等室内场景的内部设备及其周边环境实现自主化无人巡检。这些智能机器人不仅能实现24小时巡视,还可通过携带的传感器在一次巡检时间内完成图像识别、红外测温和局放检测三项内容,而以往人工巡视至少要进行三次,效率大幅提升。

变电设备智检系统“大功臣”

泛在物联实现“全景保电”

为保障进博会用电安全,国网上海电力还在该区域电网配备了15套智能巡检机器人,针对配电站房、开关室等室内场景的内部设备及其周边环境实现自主化无人巡检。这些智能机器人不仅能实现24小时巡视,还可通过携带的传感器在一次巡检时间内完成图像识别、红外测温和局放检测三项内容,而以往人工巡视至少要进行三次,效率大幅提升。

除了对电网状态的“全面感知”之外,数据的高效传输和智能处理对于实现“智慧保电2.0”而言更加至关重要。

在监控中心,工作人员在监控平台上下达“巡检”指令后,就能看到监控画面上的机器人开始“行动”,按照设定的路线在变电站内进行巡视检查,检测站内设备的运行情况以及采集各类设备运行状态数据,并备份上传到后台数据中心。据介绍,智能巡检机器人能够及时发现异物、损伤、发热、漏油等内外部机械或电气异常,准确提供设备事故隐患和故障先兆诊断分析的有关数据,优化对状态信息收集、设备检测、状态评价、风险评估、检修计划、检修决策等生产环节的管理,进而提高设备的自动化运行水平。

为此,国网上海电力在西虹桥示范区打造了确保电力物联数据高速、稳定、可靠传输的“神经网络”。目前,该区域内变电站、开关站核心节点实现光纤专网全覆盖;配电站、箱变、户外环网柜、杆变实现无线通信全覆盖;国家会展中心内各配电站通过光纤覆盖,实现全方位视频监控和设备远程实时看护。

而针对当前变电设备红外缺陷判定主要依靠人工诊断,工作效率低、易出错、实时性差且没有利用好海量红外数据的现状。国网上海电力研发并应用了基于人工智能、泛在电力物联网边缘计算及大数据技术的手持式变电设备红外缺陷智能判别系统,让智检系统更加“智慧”。

同时,在西虹桥示范区主要变电站以及国家会展中心内,国网上海电力还成功打造了具备全景式智慧保电功能的物联网示范区管控平台和大数据平台,赋予进博会保电智力最优的“能源大脑”。

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其中,各类设备终端采集来的数据通过光纤专网、无线通信传输上述云平台,再经后台系统进行整合,利用多维统计分析、机器学习、多层神经网络深度学习等算法,建立基于数据驱动的状态评价模型、故障诊断和预测模型,实现设备状态异常的快速检测、设备故障的智能诊断、电网态势的智能感知。

红外视觉智检系统画面,红外视觉实时检测变电站内用电情况。

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在去年进博会保电期间,国网上海电力初次应用物联网技术保障展馆及周边区域的用电,采用“人力巡检+物联网技术”相结合的模式。经初步测算,去年在保电线路安装的可视化装置和智能井盖每天节省流动巡视人员448人次,进博会保障期间便节省巡视费用约350万元。变电站、配电站辅控系统减少巡视检测960人次,13座变电站、配电站在进博会共计节约运维成本约600万元。这意味着去年进博会保电期间,保电核心区内的电力物联网总计节约运维监测成本950万元。

不间断电源

唐跃中表示,国网上海电力将继续完善基于泛在电力物联网的管理体系建设,推进人工智能技术在智能电网领域的研究与应用,目前也已申请第二批人工智能应用场景解决方案。

此外,海量的云端数据借助实时渲染技术,以可视化、场景化方式实时呈现,可供电网运维人员方便地进行个性化管理与使用。借助这样一套高度智能化的“全景保电”系统,国网上海电力不仅可以对进博会保电工作进行全方位的态势监控,还可以对电网设备、保电资源、状态监测、异常告警、指挥业务的实现“一张图”式的管理和调配。

零停电、零闪动

进博会作为国家主场外交活动,其超高的活动规格和保障等级将电力保障工作的质量标准提到了前所未有高度。在某些特殊的保电时段内,对于像国家会展中心这样的重要用户而言,供电保障不仅要做到“零停电”,更要实现“零闪动”。

为此,国网上海电力在国家会展中心场馆负荷满足“N-1”保障要求的基础上,在核心场馆增设超静音柴油发电机,并接入可快速切换开关的配电箱,在0.5秒内就能完成电源快速切换。同时,核心场馆内所有负荷均串接UPS不间断电源,不仅可确保电源切换时零闪动,并可持续供电60分钟,从而满足场馆供电“N-3”保障要求。

栏目主编:刘锟 文字编辑:李蕾 图片编辑:曹立媛

图片来源:李蕾 摄