北极星智能电网在线讯:日前，国网山东电科院科技成果“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”荣获2022年度山东省科学技术奖一等奖，这是该院时隔10年再获一等奖殊荣。据了解，该成果是国网山东电科院技术武装实力的倾心聚力代表作，是业内引领潮流的标杆，也是国家智能电网建设的标志性成果。它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，可以更好地保障输变电设备安全稳定运行。
智能感知 让实时监测更精准
“据统计，我国输变电设备自身故障是电网事故的主要起因。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。”据国网山东电科院输变电技术中心主任辜超介绍，“山东电网作为全球规模最大的交直流混联省级大电网，近年来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。”
2015年4月，国网山东电科院正式启动“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；2017年3月，初步完成系统开发，并上线试运行；2018年6月底，验收成功。3年间，该院在课题研究上实现了“多级跳”，实现科研创新从纸上谈兵的梦想照进智慧先行的现实。2017年4月起，该成果形成的装置、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，同时在全国范围大规模应用，研制的智能感知装置大规模应用于全国31个省（区、市）。
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
为更好地发挥该成果的实际应用效果，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，通过建立的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，为大数据技术应用提供了坚实的数据基础。
然而，海量收集大数据只是体现该课题先进性的第一步，发挥出海量数据精准的分析力，才是课题的真正意义所在。为此，国网山东电科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。
国网山东电科院科技攻坚的脚步从未停歇，坚持用成绩证明实力。据统计，该成果获发明专利42项、实用新型专利9项、软件著作权14项，牵头制定标准7项，出版专著1本，发表SCI/EI论文41篇。以中国科学院院士陈维江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。”
该成果的应用实现了输变电设备状态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发生，有力保障了大电网安全稳定运行，为社会稳定、经济发展和民众生活安定提供了坚强支撑，同时为上合组织青岛峰会、2019年海军节等国家重大活动保电及新型冠状病毒防疫期间远程抗“疫”保电作出了重要贡献。
健康评估让主动防御更科学
回望该成果的科研之路，国网山东电科院在理论研究—装置研制—系统开发—关键技术验证—示范应用—标准制定的研究轨道上，开始了一场全过程追逐战。该院集全专业之力，组建了集产、学、研、用于一体的课题组，充分发挥各专业优势，实现优势互补，紧密结合发展现状，分别在理论研究、装备研制、系统开发和人才培养四个方面开展了一系列行之有效的科技创新。
“输变电设备也是有‘个性’的，我们的成果能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。”这是该院输变电技术中心杨祎对该成果先进性进行的通俗易懂的概括。
由于输变电设备自身属性、所处环境、制造工艺不同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所差异。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。该成果可以精准分析设备在不同环境、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，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2月25日达到74µL/L，健康评估系统立即发出预警，并结合设备在线监测、带电检测、停电试验等状态数据，以及环境信息和运行信息，开展设备健康评估，得出结果为异常状态，给出了缩短离线检测周期的策略，并持续跟踪关注。至2023年2月21日，该设备在线油色谱氢气达到203.1µL/L，离线数据达到243.02µL/L，健康评估系统经过对该变压器热绝缘、机械和热性能等方面的综合故障预测，确定为设备受潮，得出设备风险为高风险，并给出了尽快检修的检修策略。目前，该设备计划安排在4月停电检修。事实上，类似的健康评估系统对设备进行提前预警和跟踪关注从而避免设备故障的事例，还有很多。
科技成果需在实践中经受考验，该成果用一连串闪亮的数字证明了其卓越性。目前该成果在河南、北京等十余个省级电网公司推广应用，研制的智能感知装置大规模应用于全国31个省（区、市），同时出口至俄罗斯、巴西等一带一路国家和地区，避免设备损坏和因设备故障引发的电网停电等直接损失约11.2亿元。
远大的目标，需要无所畏惧的大胆设想；点滴的进步，需要脚踏实地的全力以赴；科技的创新，需要开拓进取的领先作为。国网山东电科院作为一家老牌电力科研“劲旅”，始终行进在创新构想—攻坚超越—成果圆梦的进取之路上，实现了技术突围、实力提升、光荣绽放。
