冀北建设泛在电力物联网的探索与实践:推动能
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国网公司泛在电力物联网建设蹄疾步稳全面推进

颜红卫在电脑上点开110千伏金鸡湖变电站无人巡检系统,5分钟后,系统显示界面出现异常,通过调取相应点位摄像机远程操控,发现1号主变散热片下方地面上有些许油渍,便立即将此处列入后期巡检的重点复检比对区域。

5月7日,张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程张北换流站施工现场一派火热景象。在进入场地的关键通道,施工人员、监理人员有序通过现场人员管控系统。该系统通过无线射频识别技术自动识别人员信息,结合人脸识别功能,杜绝代刷卡现象,有效提升现场安全管理水平。 国网冀北电力有限公司将“大云物移智”技术渗透到基建施工现场,为提升基建数字化管理水平、开展基建全过程综合数字化管理平台建设奠定了基础。 国网冀北电力瞄准企业运营和生产提升、基础设施完善、新兴业务发展等目标,充分挖掘各类资源优势,在推动能源转型、助力绿色冬奥、提升电网效能等方面作出了积极探索,形成了具有冀北特色的泛在电力物联网建设经验。 业态创新 推动能源转型 3月14日,冀北虚拟电厂示范工程建设正式启动。国网冀北电力支撑国家电网有限公司泛在电力物联网建设重点任务——“虚拟电厂运营”迈出了关键一步。 随着泛在电力物联网建设方案落地,虚拟电厂示范工程已经成为国网冀北电力落实公司“三型两网、世界一流”战略目标的重要抓手,并升级成加快推动能源转型、促进智能电网和泛在电力物联网相互融合、保障新能源消纳的冀北方案。冀北电力交易有限公司总经理杨威介绍,此项工程示范的关键是通过业态创新,提高分布式新能源友好并网水平和电网可调控容量占比,促进清洁能源消纳和能源转型。 对于虚拟电厂示范工程,杨威透露了三个关键词——“一个平台”“两张网络”“多方应用”。 “一个平台”即虚拟电厂智能管控平台,集成能源运行管理、交易、服务功能,整合优化各类分布式资源与电力交易平台、调度系统对接;“两张网络”包括以电力为核心、多能协同的能源互联网以及源-网-荷-储协同的泛在电力物联网,进一步打通能源流和数据流,促进综合能效提升和可再生能源消纳;“多方应用”是指对内与营销、调控、交易等专业对接,对外鼓励能源生产与供应企业、工商业和居民客户等多方参与,吸引更多社会资本和各类市场主体参与虚拟电厂建设和价值挖掘。 目前,国网冀北电力已在秦皇岛启动工程一期试点建设,通过配置移动储能设备、分布式光伏,融入即插即用、可充放电充电桩等,实现对多元化电力负荷的协调控制,促进区域新能源消纳,为全域示范提供样板。 能源互联 助力绿色冬奥 全力以赴保障2022年冬奥会供电安全,实现保电智慧、绿电交易等典型场景上线,全方位、多层次展示国家电网服务冬奥供电保障、科技支撑绿色冬奥、“三型两网”建设等方面成就,不仅是国网冀北电力服务冬奥电力保障的履责承诺,也是以冬奥泛在电力物联网综合示范为突破口,加快泛在电力物联网关键技术应用实践的核心目标。 2018年,国网冀北电力以服务冬奥为契机,提出“一网一平台”(泛在电力物联网综合示范及全景全息智慧指挥平台)架构设想,完成了相关顶层设计研究和关键技术验证。当前,该公司依托“一网一平台”,以全面支撑冬奥电力保障、冬奥能源互联网创新示范工作为重点,加快推进顶层设计落地。 “构建‘一网一平台’,可以实现对冬奥专区电力输、变、配、用各环节的全面感知和精准控制,满足冬奥保电智慧全景实时感知、智能分析预警、多级协同指挥等业务需求。”国网冀北电力科信部智能处处长徐彭亮说。 “全景感知”“智慧指挥”“绿色电力”是“一网一平台”建设的三个重点。“全景感知”通过应用智能传感等技术,实现对环境、电网状态等的全景感知和实时监测,形成张家口冬奥区域电网状态和各类保障资源全景展示;“智慧指挥”是指通过深度融合“大云物移智”技术,实现对电力设备健康状态的综合评价、智能诊断、预测预警、辅助决策和智慧指挥,保障冬奥核心区域供电安全;“绿色电力”是指基于电力物联网集成电网调度交易数据,通过应用多能互补智能调度等先进技术,实现冬奥核心区100%清洁电力供应。 国网冀北电力将在服务绿色冬奥的同时,努力形成终端泛在接入、数据高效共享、应用构建灵活的泛在电力物联网典型应用方案,为全业务泛在电力物联网推广贡献经验。 “智慧运检” 提升电网效能 在设备巡检工作中,工作人员只需在集控中心轻点鼠标,便可控制分布在线路上、工程车上、变电站中的各类智能设备,轻松完成长达数千千米线路、几十座变电站的巡检工作。这样一个构想,如今凭借“龙巢时代”变成了现实。 由国网冀北电力自主研发的“龙巢时代”智能巡检管控平台,是一种集能源补给、智能控制于一体的无人机指挥、控制、维护作业平台。平台引入人工智能技术,实现工作全过程的无人机化,最大程度优化现场作业效能。这一成果也成为国网冀北电力推动泛在电力物联网建设落地,以“智慧运检”提升电网效能的重要基础。 无线专网建设也为国网冀北电力智慧运检夯实了基础。2018年,国网冀北电力以唐山、承德为试点,实现电力无线专网规模化应用,建设无线基站22座,覆盖范围450平方千米,成功接入配电自动化、配电抢修、用电信息采集、输变电在线监测等7大类业务,实现了管理、生产类业务的综合接入,打通了智能电网建设通道“最后一公里”。 “智慧运检”已经渗透到国网冀北电力运检体系的方方面面。在秦皇岛地区,北斗终端成功应用于配电网故障远程监控和信息采集,可精确获取故障实时位置信息,极大提高配网抢修效率;在北戴河重要政治保电区域,供电保障指挥中心高效运转,打造出“零距离”供电保障新模式,实现供电保障能力的新升级。 今年,国网冀北电力将聚焦提高电网效能,推动实现输变电、配用电设备广泛互联、信息深度采集,提升故障就地处理、精准主动抢修和区域能源自治水平,探索开展5G技术在无人机巡检、移动式现场作业管控等方面的应用研究和关键技术验证,努力形成一批有创新带动效果的泛在电力物联网项目。

2019年7月8日

颜红卫是苏州供电公司湖西变电运维班班长。日前,第一财经记者见证了他操作的这一幕。目前,该变电站33种变电巡检作业卡、468项巡检内容已全部实现无人作业——这是苏州供电公司在变电站巡检作业领域探索推进泛在电力物联网建设的一次实践。传统变电站巡检将由此向泛在物联、全面感知、无人巡检转变。

国家电网有限公司以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,坚决贯彻落实习近平总书记关于国家能源安全发展的“四个革命、一个合作”战略,创造性地提出“三型两网、世界一流”战略目标,其中,打造泛在电力物联网备受关注。今年以来,公司全面部署泛在电力物联网建设,建设项目试点工作有序实施、稳步推进。截至目前,公司已发布泛在电力物联网建设大纲,编制形成泛在电力物联网2019年建设方案,明确了全年建设任务,以及省、地市、县、园区4个层级、25项大型综合示范工程。

如何破解电网规模快速增长与变电运维人员紧缺的矛盾?随着泛在电力物联网建设的纵深推进,类似无人巡检系统的“新一代电力工人”将在越来越多领域涌现,并深刻影响电网的运维管理形态。

运用先进信息技术推进电力系统万物互联

多功能人工智能“劳力”

泛在电力物联网就是运用新一代信息技术,将电力客户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、电工装备企业及其设备连接起来,通过信息广泛交互和充分共享,以数字化管理大幅提高能源生产、能源消费和相关装备制造的安全水平、质量水平、先进水平、效益效率水平。

苏州电网是全国规模最大的地市级城市电网,有220千伏变电站102座、110千伏变电站347座、35千伏变电站79座。目前变电站的运维管理,还难以实现状态实时可知可控,人工巡视依然是必要的手段。按照国家电网有限公司定员标准,至少需要843名值班巡检人员。而苏州供电公司仅有值班员415人。

从架构上看,泛在电力物联网包含感知层、网络层、平台层、应用层。在感知层,国网江苏电力南京供电公司选取溧水、江北新区等区域,开展了输电、变电、配电设备智能传感器、巡检机器人等79种感知元件部署工作。

当地变电运维室算了一下,在传统巡检方式下,每座110千伏变电站每周巡检1次,每次派出至少2名工作人员巡视468个点位,耗时约1~2小时,加上路途往返约1.5个小时,占用了大量人力。

在溧水110千伏南门变电站,主变、组合电器和开关柜上装有局部放电、温湿度、智能巡检机器人等感知元件。这些感知元件以低功耗、高可靠性、智能化为目标,实现电网设备运行状态的深度感知,提升设备运检智能化信息化水平,提高运检效率和设备运行可靠性。

无人巡检系统在变电站现场利用各类先进的前端采集设备替代人的感官,用智能分析平台替代人的大脑,以变电站标准作业卡的内容作为智能分析平台判断准则,分析判断设备运行工况。“系统具有全视野、全覆盖、全智能的特点,让人工智能替代人工作业成为可能。”苏州供电公司运检部项目管理人员蒋昊松称。

通过对电网设备的深度感知,数据采集问题得到解决,而如何应用这些数据是接下来要解决的问题。南京供电公司运维检修部专职朱雷说:“开展设备主动预警、状态评价、故障定位等功能研究与应用,是为了实现核心设备的‘可测量、可感知、可预警、可互动’。”

在颜红卫看来,无人巡检系统的成功上线,不但能以最少的人力成本完成标准化任务,还能额外增加几位能干的“劳力”,大幅提升变电站巡检水平。

国网江苏电力110千伏南门变电站开展智能巡检机器人自主巡检工作,有效提升设备运行可靠性。

该系统对变电站环境状况进行设定,当温湿度、安防、灯光、水位等情况发生显著变化时,会立即生成异常信息并告警,提醒运检人员进行确认和处理。这相当于在变电站安排了一位永远在岗的巡检员。

夏季是城市用电的高峰期,供电安全直接关系着市民生活的方方面面,应用泛在电力物联网直接保障了夏季用电高峰的电网安全,成为今年迎峰度夏的新亮点。国网天津电力通过应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,泛在电力物联网实现了将电力系统各环节万物互联、人机交互。其中清洁能源的综合开发利用、基于虚拟电厂的负荷需求响应、主动配电网等将在夏季负荷高峰期间电力平衡、设备运维、隐患排查、态势感知等多个方面,以更快速度做出响应,能够有效缓解电网运行压力。

主变异响是判断变压器故障的重要依据。无人巡检系统对所有异常告警均经过多重算法校验,对历史声音做特征匹配,重复对比多种音源参数,对多种异响做出准确告警。

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