智能運(yùn)檢是電網(wǎng)運(yùn)檢未來發(fā)展的方向,同時(shí),它也需要積極適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源的發(fā)展要求。本專著在總結(jié)“智能運(yùn)檢工程”建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,旨在將智能技術(shù)與電網(wǎng)運(yùn)檢業(yè)務(wù)深度融合,更好地開展電網(wǎng)運(yùn)檢工作。
本專著分析、總結(jié)了電網(wǎng)設(shè)備、通道、運(yùn)維、檢修、生產(chǎn)管理智能運(yùn)檢先進(jìn)技術(shù)原理、應(yīng)用方法及成效,并對智能運(yùn)檢發(fā)展方向提出思考。本專著分為 8 章,分別為緒論、電網(wǎng)智能運(yùn)檢理論和內(nèi)涵、電網(wǎng)狀態(tài)感知技術(shù)、設(shè)備智能巡檢技術(shù)、運(yùn)檢數(shù)據(jù)處理技術(shù)、電網(wǎng)故障診斷和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)、電網(wǎng)設(shè)備智能化技術(shù)、電網(wǎng)運(yùn)檢智能分析管控系統(tǒng)與應(yīng)用。
源于實(shí)際,指導(dǎo)工作
前 言
電力是現(xiàn)代文明的動(dòng)力基礎(chǔ),是大工業(yè)和大消費(fèi)的血液,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的先行官,影響著國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的方方面面。電網(wǎng)大面積停電給現(xiàn)代社會(huì)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,影響大范圍人民的生活和生產(chǎn)。運(yùn)維檢修業(yè)務(wù)是保障電網(wǎng)設(shè)備安全和大電網(wǎng)安全運(yùn)行的核心環(huán)節(jié),目前,我國電網(wǎng)規(guī)模覆蓋國土面積的 95%以上,是重要的國家能源配置平臺(tái),運(yùn)營著全世界電壓跨度最大( 380V~ 1000kV) ,輸電線路最長(最長直流線路達(dá)到3100km),地形地貌最復(fù)雜(從西部高山峻嶺到東部沿海地區(qū)),各種發(fā)電方式(火電、水電、太陽能、風(fēng)能等)和輸電方式(交流、直流、柔直)并存的電網(wǎng)。
電網(wǎng)運(yùn)檢系統(tǒng)肩負(fù)著設(shè)備的運(yùn)維檢修、質(zhì)量監(jiān)督和安全管理重任,對保障大電網(wǎng)安全運(yùn)行起著非常重要的作用。
當(dāng)前,電網(wǎng)運(yùn)檢仍然面臨著多重因素的影響,設(shè)備質(zhì)量問題仍是當(dāng)前困擾之一;輸電通道環(huán)境極其復(fù)雜,外力因素時(shí)刻威脅設(shè)備安全;電網(wǎng)設(shè)備增長迅速與人員基本穩(wěn)定的矛盾加大了運(yùn)檢任務(wù)難度;傳統(tǒng)的運(yùn)檢模式難以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展及電網(wǎng)發(fā)展要求。因此,迫切需要信息化技術(shù)與電網(wǎng)運(yùn)檢業(yè)務(wù)的創(chuàng)新融合來提升運(yùn)檢效率效益,保障電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行。智能運(yùn)檢核心是以“大云物移智”等信息通信新技術(shù)與傳統(tǒng)運(yùn)檢業(yè)務(wù)融合為主線,開展智能運(yùn)檢關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用,推動(dòng)運(yùn)檢體系的自動(dòng)化、智能化、集約化變革,強(qiáng)力支撐國家電網(wǎng)公司建設(shè)具有卓越競爭力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的新時(shí)代戰(zhàn)略目標(biāo)。
本專著是在國家電網(wǎng)公司開展“智能運(yùn)檢工程”建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上形成的階段性成果。執(zhí)筆者均來自國家電網(wǎng)公司各級(jí)運(yùn)檢人員,對運(yùn)檢業(yè)務(wù)有著相當(dāng)深刻的認(rèn)知。迫切希望通過新技術(shù),將人從繁瑣重復(fù)的運(yùn)檢工作中解放出來,在寫作過程中,不斷返回到運(yùn)檢業(yè)務(wù)實(shí)踐中去追問和反思:智能技術(shù)如何與電網(wǎng)運(yùn)檢業(yè)務(wù)深度融合。通過不斷地還原和揭示電網(wǎng)運(yùn)檢業(yè)務(wù)場景,不斷地在實(shí)踐和理論之間循環(huán)往復(fù),重新挖掘和梳理電網(wǎng)運(yùn)檢智能化的脈絡(luò)。在看似平鋪直敘的內(nèi)容背后,有一種忠于實(shí)踐的電網(wǎng)運(yùn)檢科學(xué)精神,使內(nèi)容既具有厚實(shí)的理論深度,又相當(dāng)?shù)亍敖拥貧狻薄?
本專著緊密圍繞國家“互聯(lián)網(wǎng) + ”、新一代人工智能等戰(zhàn)略,以智能電網(wǎng)發(fā)展為統(tǒng)領(lǐng),以提高設(shè)備狀態(tài)管控力和運(yùn)檢業(yè)務(wù)穿透力為主線,從狀態(tài)感知、智能巡檢、數(shù)據(jù)處理、故障診斷、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、設(shè)備智能化等方面闡述電網(wǎng)智能運(yùn)檢的核心內(nèi)容。本專著將展現(xiàn)一個(gè)“既熟悉又陌生”的電網(wǎng)運(yùn)檢。說熟悉,是因?yàn)殛P(guān)于電網(wǎng)運(yùn)檢,已有很多的成套理念、工作流程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備和裝置管理規(guī)范,這些都在厚厚的運(yùn)檢規(guī)章制度中,并銘記在一代又一代運(yùn)檢人員的心中;說陌生,是因?yàn)樵诒緦V,有新的技術(shù)領(lǐng)域,勾勒出設(shè)備狀態(tài)全景化、數(shù)據(jù)分析智能化、運(yùn)檢管理精益化、生產(chǎn)指揮集約化為基本特征的智能運(yùn)檢概念、框架和內(nèi)涵,重新思考在新時(shí)代大背景下電網(wǎng)運(yùn)檢的方向和選擇。
本專著寫作過程中借鑒和吸收了國內(nèi)外關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、電氣工程等學(xué)科的研究成果,在此向各位文獻(xiàn)作者表示感謝。如有個(gè)別之處因筆者疏忽未標(biāo)明出處,在此深表歉意。受知識(shí)面和能力所限,盡管筆者做了最大努力,但是書中仍然會(huì)不可避免地存在一些缺點(diǎn)和不足,懇請各位讀者提出寶貴意見和建議,以使本書不斷改進(jìn)。
《電網(wǎng)智能運(yùn)檢》編委會(huì)
2019 年 10 月
目 錄
前言
第 1 章 緒論 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1
1.1 國家戰(zhàn)略對電網(wǎng)智能化提出變革要求 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1
1.2 電網(wǎng)發(fā)展對運(yùn)檢專業(yè)帶來新的挑戰(zhàn) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2
1.3 公司戰(zhàn)略對運(yùn)檢專業(yè)提出更高要求 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4
第 2 章 電網(wǎng)智能運(yùn)檢理論和內(nèi)涵?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7
2.1 電網(wǎng)智能運(yùn)檢基本概念 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7
2.2 電網(wǎng)智能運(yùn)檢建設(shè)思路 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7
2.3 電網(wǎng)智能運(yùn)檢發(fā)展重點(diǎn)內(nèi)容 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8
2.4 電網(wǎng)智能運(yùn)檢關(guān)鍵支撐技術(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 15
第 3 章 電網(wǎng)狀態(tài)感知技術(shù) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35
3.1 帶電檢測技術(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35
3.2 變電在線監(jiān)測技術(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 72
3.3 輸電線路在線監(jiān)測技術(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 87
3.4 配電在線監(jiān)測技術(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 126
3.5 衛(wèi)星遙感技術(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 130
第 4 章 設(shè)備智能巡檢技術(shù) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 151
4.1 無人機(jī)巡檢技術(shù) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 151
4.2 直升機(jī)巡檢技術(shù) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 167
4.3 機(jī)器人巡檢技術(shù) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 182
4.4 移動(dòng)作業(yè)技術(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 205
4.5 變電站視頻巡視技術(shù) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 218
4.6 電力設(shè)備實(shí)物“ ID”技術(shù) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 224
第 5 章 運(yùn)檢數(shù)據(jù)處理技術(shù) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 233
5.1 運(yùn)檢數(shù)據(jù)采集技術(shù)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 234
5.2 運(yùn)檢數(shù)據(jù)整合技術(shù)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 244
5.3 運(yùn)檢數(shù)據(jù)清洗技術(shù)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 260
5.4 國網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 275
第 6 章 電網(wǎng)故障診斷和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 285
6.1 電網(wǎng)故障定位技術(shù)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 285
6.2 電網(wǎng)故障診斷技術(shù)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 302
6.3 電網(wǎng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)警技術(shù)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 321
6.4 電網(wǎng)氣象環(huán)境預(yù)測預(yù)報(bào)技術(shù)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 362
第 7 章 電網(wǎng)設(shè)備智能化技術(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 370
7.1 快速開關(guān)型變阻抗節(jié)能變壓器???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 370
7.2 多參量全光纖傳感 110kV 變壓器 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 373
7.3 750kV 磁控式可控并聯(lián)電抗器???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 376
7.4 輸電設(shè)備智能化???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 379
7.5 智能配變臺(tái)區(qū)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 385
第 8 章 電網(wǎng)運(yùn)檢智能分析管控系統(tǒng)與應(yīng)用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 389
8.1 功能定位?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 389
8.2 總體架構(gòu)?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 390
8.3 主要功能及實(shí)現(xiàn)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 391
參考文獻(xiàn)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 409
索引