数据赋能突破技术瓶颈创新护航电网稳定运行

　　数据赋能，国网山东电科院创新突破技术瓶颈，护航电网安全稳定运行。

　　获2022年度山东省科学技术奖一等奖，“输变电设备状态智能感知与大数据评估技术及规模化应用”成色十足。

　　电网发生大面积停电事故，主要原因是什么?能否应用大数据等新一代信息技术提前感知设备故障，实现超前预警和主动防御，确保电网设备安全稳定运行?国网山东省电力公司电力科学研究院给出了答案。

　　由该院研发的“输变电设备状态智能感知与大数据评估技术及规模化应用”，突破了行业技术瓶颈，护航输变电设备，让电网运行更加安全稳定。

　　智能感知 让实时监测更精准

　　电网事故的主要起因是什么?“据行业统计，我国输变电设备自身故障是电网事故的主要起因。国际上，2003年美加大停电、2005年莫斯科大停电，主要原因都是输变电设备故障隐患未能及时发现。”国网山东电科院输变电技术中心主任辜超告诉记者。

　　作为全球规模最大的交直流混联省级大电网，山东电网如何才能避免类似事故发生?辜超介绍，近年来，山东电网输变电设备数量增长迅速，设备状态数据指数级激增，亟需突破设备状态感知的行业技术瓶颈。“我们的研究成果提出了输变电设备状态大数据分析的理论模型和计算方法，解决了大电网复杂工况下的输变电设备状态智能感知、数据集成挖掘、实时评估等关键技术难题，首创了输变电设备状态大数据健康评估系统，实现了设备状态评估技术的重大突破，已在全国大规模应用，经济和社会效益显著。”

　　从2015年4月启动“大数据分析技术在输变电设备状态评估中的研究及应用”国家863课题，到2018年6月底科研成果验收成功。3年间，国网山东电科院通过“多级跳”，让科研创新从纸上谈兵的梦想照进了智慧先行的现实。2017年4月起，“输变电设备状态智能感知与大数据评估技术及规模化应用”形成的装置、算法模块、系统等全部在山东电网应用，支撑了山东电网“五交三直”特高压交直流混联大电网安全稳定运行。以中国科学院陈维江院士为主任委员的鉴定委员会，认为该成果“提升了输变电设备健康状态快速、有效评估能力，提高了电网设备运行安全性和可靠性，整体达到国际领先水平”。

　　该成果研发的输变电设备状态大数据健康评估系统，覆盖山东电网全类型(19类)、全电压等级(35千伏～1000千伏)、全供电区域输变电设备(14.07万台)，智能感知装置共计安装10万余套，指导220千伏密安线、110千伏苍东线等47条输电线路动态增容，在保证安全运行的前提下，夏季负荷高峰时段最大可增加13%～32%的输送容量，有效提高现有设备的利用效率，累计新增输电量10705万千瓦时;准确预警、定位1000千伏昌乐4号主变C相、500千伏鲁中1号主变201-1间隔等设备重大隐患/缺陷1071台次，避免了百余起设备故障和停电事故。

　　融合挖掘 让科学分析更高效

　　为更好地发挥出该成果实际的应用效果，国网山东电科院研发了“跨平台数据获取转换装置”，实现了设备状态监测系统、生产管理系统、气象系统、雷电定位系统等12个业务系统的信息集成融合。

　　该装置可从不同系统中高效采集数据，通过建立以设备为中心的统一数据模型，实现了12个系统多源异构数据的全面融合、贯通，有效解决了信息孤岛的问题，打破了多业务系统在时间、空间及结构上的信息壁垒，为大数据技术的应用提供了坚实的数据基础。

　　海量收集大数据基础上，该院研发了一套面向输变电设备状态评估的分布式并行计算的电力大数据分析挖掘平台，基于装置和平台，构建了融合电网、设备和环境信息的“输变电设备状态评估大数据分析系统”，实现了多源信息的展示和融合分析，具备多源统计分析、关联分析、聚类、分类等数据挖掘分析功能，以及设备负载能力动态评估、差异化状态评价、故障预测和风险评估等功能。

　　该成果的应用，实现了输变电设备状态的智能感知和精准掌控，提升了设备精益化管理水平和设备运行的可靠性，大幅减少了设备故障和电网停电事故的发生，有力地保障了大电网的安全稳定运行，为社会稳定、经济发展和民众生活安定提供了坚强支撑，为国家重大活动、远程抗“疫”保电作出了贡献。

　　健康评估 让主动防御更科学

　　对该成果的先进性，国网山东电科院输变电技术中心杨祎通俗易懂地概括说：“输变电设备也是有‘个性’的，我们的成果能够利用大数据技术挖掘分析每台设备的‘个性’特点，通过实时数据对其实际运行状态水平进行科学预判，给出量身订制的健康评估报告。”

　　据杨祎介绍，由于输变电设备自身属性、所处环境、制造工艺不同，以及运行工况差别等特定因素，每台设备的状态参量指标也会有差异，通过对设备多源异构大数据进行聚类、分类等数据挖掘，依靠数据驱动预判设备是否异常，为设备提供“个性化”“精细化”的评价诊断方案，给该成果增加了智能化的砝码，以精准分析出设备在不同环境、运行工况、自身属性等因素下的状态参量的差异性，挖掘出处于正常运行状态下的参量阈值，诊断出设备的状态水平。

　　2022年以来，220千伏某变电站3号主变压器油中氢气含量持续缓慢增长，至2023年2月21日，该设备在线油色谱氢气达到203.1L/L，离线数据达到243.02L/L。健康评估系统在前期预警、跟踪关注基础上，对该变压器热绝缘、机械和热性能等方面的综合故障进行预测，确定设备受潮，设备风险达到高风险级，给出了尽快检修的处置策略。目前，该设备已计划4月份停电检修。健康评估系统对输变电设备进行提前预警、跟踪关注，从而避免设备故障的事例还有很多。

　　作为国家智能电网建设的标志性成果之一，该科研成果突破了输变电设备状态智能感知的行业技术瓶颈，解决了设备状态智能感知、超前预警和主动防御的难题，实现了设备状态评估技术的重大突破，填补了行业空白，成为业内引领潮流的标杆。

　　截至目前，该成果已在山东、河南、北京等十余个省级电网公司推广应用，所研制的智能感知装置大规模应用于全国31个省、自治区、直辖市，并出口到俄罗斯、巴西等“一带一路”国家，避免设备损失和因设备故障引发停电等直接损失约11.2亿元。在日前公布的2022年度山东省科学技术奖获奖名单中，“输变电设备状态智能感知与大数据评估技术及规模化应用”获得一等奖。