北极星智能电网在线讯:今年年度秋检时，在1000千伏高乐Ⅰ、Ⅱ线检修现场，一架架无人机展翅起飞，一个个电力机器人攀上铁塔，协同开展输电线路精益化立体巡检，用科技力量守护澎湃的电力动脉。
所有看得见的光芒，背后都有看不见的能量。
文／特约记者 任晓文
“综合考虑现场需求和应用环境，我们可以进一步论证提升精准作业技术路线。”在国网山东省电力公司下属的国网智能科技股份有限公司的电力智能机器人技术实验室里，国家电网公司首席科学家郭锐正为团队成员加油鼓劲。
当前，新一轮科技革命和产业变革深入推进，电网安全治理的物质基础持续夯实。国网山东电力积极贯彻全国科技创新大会和国家电网公司科技工作会议精神，坚定不移推进创新驱动发展战略，精准布局关键技术，推动核心产品迭代升级，全面提升供电安全保障能力，为电网和企业高质量发展提供强有力的支撑。
PART01
“数字医生”显身手
6月8日，位于滕州市东郭镇的500千伏超高压变电站内，一台750万千伏安变压器出现异常，国网设备运检首席专家、国网山东电科院输变电技术中心四级职员朱文兵正在有条不紊地组织开展检修工作。
“这座重达300吨的庞然大物内部，安置着数百匝导线和上万组绝缘部件。为了迅速精确定位故障点，我们攻关十年，最终研发出输变电设备健康评估系统。”朱文兵介绍说，这一系统是863专项科技计划的重大成果，可以更好地为电网安全稳定运行保驾护航。
作为全国规模最大的省级交直流混联大电网，山东电网近年来的输变电设备数量增长迅速，设备状态数据指数级激增。为此，国网山东电力牵头承担“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，组建了涵盖变电、输电、信息与软件开发等多专业的科研团队，对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展开攻关。
输变电设备的自身属性、所处环境、制造工艺和运行工况存在差别，状态参量指标也会有所不同，为了高效采集设备数据，为故障研判奠定基础，项目团队刻苦钻研，研发出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，形成了以设备为中心的统一数据模型。
海量收集大数据，只是“万里长征的第一步”。发挥精准的设备数据分析能力，才是保障运行安全的意义所在。项目团队深入应用“大云物移智”等新技术，不断攻坚数据分析、算法完善和模型优化等课题，攻克了设备负载能力动态评估、差异化状态评价、故障诊断预测等技术瓶颈，研制出一系列输变电设备智能感知监测装置，实现了设备状态评估技术的重大突破。
输变电设备健康评估系统投入应用后，逐渐覆盖到山东电网全类型（19类）、全电压等级（35～1000千伏）、全供电区域的14.07万台输变电设备，每日评估数据近8亿条，及时、准确地预警、发现了多处电网设备的故障隐患，有力地保障了大电网安全稳定运行。
当前，国网山东电力已在全省安装了智能感知装置10万余套，创新支撑了在线监测、带电检测、停电试验、状态评价等运检业务，有效解决了设备数量扩增与运检人员配置的矛盾，在保证安全运行的前提下，提高了现有设备的利用效率，累计新增输电量10705万千瓦时。目前，这一成果已获发明专利42项，并出口至俄罗斯、巴西等国家。
“这两年，我们还为输变电设备健康评估系统开发出鸟害、风区、雷害、舞动、污区、冰区等六类专题风险查询和预警功能，上线基于三维点云的输电杆塔风偏校核、复合绝缘子健康诊断等功能，让它使用起来更便捷。”朱文兵表示，国网山东电力将基于生产一线技术需求，不断完善输变电设备健康评估系统各项功能，全力支撑设备安全和电力保供。
PART02
“信鸽”助力特巡特护
每到冰雪天气，济南章丘摩诃山山顶的输电线路易被落雪覆冰，存在跳闸的风险隐患。国网智能公司在摩诃山区域部署的最新科技产品——“信鸽”网格化无人机智能巡检系统，有效解决了这一问题。在极端天气时，“信鸽”也能通过无人机智能巡检系统，实时动态回传线路状况，变事后补救为事前预防，有效保证了当地人民的安全用电。
近年来，为全面落实国网现代设备管理体系建设要求，国网山东电力着力深化无人机在电力巡检领域的应用。为提升无人机巡检作业质效，按照国网山东电力相关部署，国网智能公司积极承担国家重点研发计划——无人机专项，以减少无人机巡检对飞手的需求、降低巡检成本为目标，自主研发出“信鸽”无人机智能巡检系统。
“‘信鸽’系统由无人机、机巢本体和后台管控系统组成，三者默契配合，能够对输变配全量电力设备进行网格化自主巡检。”国网智能公司无人机事业部产品开发室经理刘越介绍说。看似小巧的“信鸽”，实际上集成了5G、北斗、视觉引导、深度学习等诸多技术，并具备三个自主开发的行业创新点：首先是“智能充电管理系统”，能够实时监测无人机电量，智能安排工作时间，保证无人机安全返航；其次采取基于视觉的智能引导技术，实现“精准降落”；最后便是“智能缺陷识别系统”，飞行的无人机能够自主读取卡中照片，及时传回后台系统，经过图像智能识别后，及时发现线路、设备存在的缺陷问题。
“‘信鸽’系统一期研发中，最难攻克的技术是‘精准降落’。”无人机机巢研发工程师李春飞表示，想让无人机在各种极端环境下都可以精准降落，需要庞大的数据积累。为此，“信鸽”开发团队平均每天进行上百次飞行试验，记录各种气象条件下的数据。在反复试验中，创新开发出“二维码分级降落”技术，有效提升了无人机自主识别机巢并安全降落的准确率，仅用3个月就完成了原定6个月的研发任务。
目前，“信鸽”无人机智能巡检系统已在山东全省规模化应用，持续服务主业单位全自主开展辖区内输、变、配全量电网设备的网格化、低成本、精细化巡检工作，将设备运检质效提高了三到五倍，缺陷识别准确率超90%。
“按照标准化设计，当前我们的无人机每台机巢有效巡检半径为3千米，未来有望升级到4千米～5千米。从作业模式看，目前无人机与机巢为一对一匹配，未来有望实现机巢与机巢互相通信，让无人机可以随机选择就近机巢充电。”刘越介绍说，二代“信鸽”已经做到了夜间红外巡检和“夜间精降”，全程无需人工干预。当前，国网智能公司正进一步攻克无人机云台追踪、二维码补光、前端识别等难题，加快推动“信鸽”等智慧产品的迭代升级。
PART03
“微电网”守护海岛用电
6月18日，国网山东电力在国际电工委员会（IEC）主导发起的国际标准提案IEC TS 62898-5 《微电网群运行调控技术导则》（Guidelines for the operation and control of microgrid clusters）通过IEC投票，正式获批立项，成为微电网群技术领域首个IEC国际标准。
“依托山东长岛微电网工程，我们全力推动中国微电网群技术领跑式发展，赢得了IEC各国专家评委的肯定和支持。”国网科技研发首席专家，国网山东电科院新能源技术团队带头人孙树敏回忆说，长岛分布式发电及微电网接入控制项目是国内首个海岛智能微电网群示范工程，它的建设初衷就是解决长岛32个岛屿居民的用电难题。
长岛是山东最偏远的海岛群，也是较早建设风电基地的地区。多年来，受海洋环境等因素的影响，长岛电网主要由烟台电网经海底电缆送电，供电可靠性和风电控制能力较弱，岛上居民一直面临着无稳定供电的难题。
微电网群是包括集控中心、分布式电源、用户负荷、储能设备的配电网网络，能够充分发挥配电网的资源优化配置平台作用，提升广域分布式可再生能源优化消纳和电网主动支撑能力。2012年，国网山东电力科研团队向微电网群技术的最大难题发起攻坚，承接了国内首个面向实际用户供电的长岛微电网工程。他们计划通过微电网技术的创新开发，让海岛实现不间断供电。
“受海上天气影响，一旦风大浪急或是浓雾漫天，技术人员就要被困在岛上，有时一个月都下不了岛。”山东电科院新型电力系统技术创新中心副主任于芃回忆说，为了充分利用适宜的气象条件，团队成员们日夜颠倒，坚持每晚10点到凌晨5点开展技术试验和设备调试，每年的岛上调试时间能达到一百七八十天。
2020年，长岛微电网群示范工程顺利竣工。它以北部五岛电网为依托，开发出微电网协调控制与调度系统，在砣矶岛建设储能系统，并对各岛现有发电机组和电网进行改造，建成了具有分布式电源、负荷、储能系统及能量转换装置、调控系统的微电网系统，实现了海岛清洁能源并网控制和电网安全运行。长岛微电网群在后来的岁月里多次经受住了孤网运行的考验，圆满解决了困扰居民几十年的供电难题，安全可靠的供电让岛上的水产养殖产业蓬勃发展起来。
依托长岛的创新成果，国网山东电力建立微电网群实用化技术体系，促进微电网群技术尽快走向规模化应用。他们向IEC提交并获批的《微电网群运行调控技术导则》标准，面向微电网群工程运行调控实际需求，从组网互联、协调控制、运行模式、功率互济等方面提出技术要求，对微电网群的前期规划、施工建设、系统调试、后期运行等各阶段均具有重要的指导意义。
