面向新型电力系统的电力设备运行维护关键技术及其应用展望

在"碳中和、碳达峰"的目标下,建设以新能源为主体的新型电力系统是电网升级换代发展的必然趋势。随着新型电力系统的建设和发展,电力电子装置、大规模储能装置等新型电力设备将获得广泛应用,电网对柔性可控和安全稳定的要求越来越高,保障电力设备的可靠运行面临巨大的挑战。为此,提出了新型电力系统背景下电力设备高效运行和智能维护的基本特征和技术体系,详细阐述了电力设备数字化和智能化、新型电网设备状态评估以及电力设备高效优化运行等支撑新型电力系统的设备运行维护关键技术研究现状和进展,探讨了研究和应用中还需要解决的主要问题,最后对未来电力设备运行维护的模式和技术发展趋势进行了展望。     

新型电力系统背景下的输变电数字化转型

由于我国独特的新能源分布特性,新能源丰富地区与高负荷地区相关性低.电网企业通过加大高压输变电工程建设,将新能源产生的清洁电力向高负荷地区输送,可以有效缓解供需矛盾.因此,电网企业为保证以新能源为主体的新型电力系统的可靠运行,提高输变电设备的缺陷预警水平,对输变电的数字化转型需求迫切.为此首先介绍新能源为主体的新型电力系...     

电力设备数字化标准一体化支撑智能制造

制造业数字化转型与标准数字化转型是国家实施2035年战略发展目标的重要内容,智能制造与数字化标准紧密关联,开展智能制造与数字化标准一体化融合应用研究,有利于促进两者的紧密结合和深入发展,有利于实现制造业和标准化组织的数字化转型。首创性提出了智能制造与数字化标准一体化融合应用的体系架构、功能规格、技术体系、实施策略以及实施流程,为智能制造与数字化标准一体化融合应用提供了理论结合应用的通用模型;通过对电力变压器设备智能制造数字孪生建模的概念验证,证明了该通用模型的可行性,不但对电力设备智能制造和标准数字化研究具有指导意义,而且对其他行业的设备智能制造和标准数字化也具有参考价值。     

基于数字孪生技术的城市新型电力系统应用架构

针对现有的电力系统数字化水平与发展需求不匹配问题,构建了“智慧感知+数字孪生”为特征的城市新型电力系统架构,以电网数字化转型发展为主线,数字化规划、电网智能化规划等专项规划为基础,数字孪生电网顶层设计为参考,提升了电网的互动性、开放性、安全性,逐步实现电网业务的自动化、智能化、无人化。以数字技术应用推动工作模式、业务模式的变革与创新,能够更好地促进电网数字化转型。     

面向新型电力系统的数字化转型关键技术研究

2021年3月15日,国家主席习近平在中央财经委员会第九次会议上提出,构建清洁低碳、安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。这是自习近平提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略以来,再次对能源电力发展做出的系统阐述。     

“新型电力系统数字化关键技术综述”专辑评述

数字化是推动新型电力系统发展的重要动力,已成为广受学术界和产业界关注的热点技术。为此,《电力系统自动化》编辑部组织了“新型电力系统数字化关键技术综述”专辑,系统化介绍了新型电力系统数字化基础元件装备、边缘计算技术、通信安全与防护、智能化调度决策等一系列技术成果,代表了本领域最新技术成果和先进经验。文中立足于新型电力系统数字化发展的整体趋势,对专辑论文按研究方向进行了系统性梳理,对其核心成果与观点进行了归纳总结,希望能够完整呈现专辑成果对新型电力系统数字化关键技术体系的支撑作用,为相关技术研究的进一步深化提供参考。     

电力系统数字孪生的概念、特点及应用展望

针对数字孪生在电力系统中面临的概念模糊、项目数量众多却缺乏评价标准、与传统仿真区别不明等3个问题,通过分析数字孪生的多种定义,澄清数字孪生及其相关基本概念;从数字孪生应当具备的主要特征出发,提出数字孪生项目成熟度评价的5个维度;通过回顾电力系统仿真工具的发展历史,剖析电力系统无法孕育数字孪生概念的根本原因,明确数字孪生与电力系统仿真的区别。在此基础上,提出数字孪生在电力系统应用的发展方向和赋能领域,并介绍数字孪生的常用构建技术。最后,以基于热泵的制冷供热系统数字孪生项目为例,展示数字孪生的基本特征,并结合所提成熟度评价方法对此项目进行评价分析。     

推进电力设备保障数字化 提高电力系统运行水平

信息技术的飞速发展为工业带来了新的机遇和挑战，为了缩短研制生产周期，降低大型产品和工程的全寿命费用，改进维修保障服务，提高设备完好率和利用率，近十多年来，许多发达国家吸取美国国防部和工业界联手合作推进军事工业信息化的经验，实施以提高技术信息数据共享程度为目标的全寿命信息管理CALS，包括推广交互式数字化技术手册IETM和承包商技术数据集成服务CITIS、建立维修保障信息系统、探索运用电子商务方式采购标准件和零备件．大力推进综合保障信息化的进程。     

电力系统数字仿真及其发展趋势

本文论述了系统数字仿真和电力系统数字仿真的概念,并对它们进行了分类讨论,最后讨论了电力系统仿真的发展趋势。另外,文中还重点分析了实时电力系统数字仿真。     

推进电力设备保障数字化 提高电力系统运行水平

信息技术的飞速发展为工业带来了新的机遇和挑战,为了缩短研制生产周期,降低大型产品和工程的全寿命费用,改进维修保障服务,提高设备完好率和利用率,近十多年来,许多发达国家吸取美国国防部和工业界联手合作推进军事工业信息化的经验,实施以提高技术信息数据共享程度为目标的全寿命信息管理CALS,包括推广交互式数字化技术手册IETM和承包商技术数据集成服务CITIS、建立维修保障信息系统、探索运用电子商务方式采购标准件和零备件,大力推进综合保障信息化的进程。     

超导电力设备失超对电力系统的影响

超导体失超会影响超导电力设备的运行，是超导电力技术实用化的一重点问题，总结了超导体失超研究方面的成果，主要包括失超原理，失超传播特性及失超检测几个方面，并以超导电力设备和常仙电力设备并存的超导电力系统为基础，从正反两方面详细分析了超导电力设备失超对系统的安全、稳定、经济运行的影响，介绍了超导储能，超导变压器，超导发电机的设备级失超保护方法，并就未来超导电力系统失超研究提出了参考性建议，只要采取适当的措施，超导电力设备失超不会给电力系统带来很大损失。     

数字化电力设备的概念与内涵

根据数字电力系统建设的要求和电力设备自身发展的需要,结合信息技术的发展方向,提出了数字化电力设备的概念与内涵。着重归纳了数字化电力设备的基本特征和完整概念,以及发展数字化电力设备主要需要研究和解决的理论与技术问题,并且根据当前技术发展趋势,预测了未来数字化电力设备的应用前景和可能的发展方向。     

电力设备的发展趋势

问：未来的电力设备将会有怎样的发展趋势？ 答：随着智能电网的快速发展,电力设备逐渐显现将一、二次设备功能和物理结构整合的趋势,其中最具代表性的则是各种智能化电力设备。电力设备智能化的2个主要方向是：传统电力设备智能化水平的提高和新型智能化电力设备的研发。     

新型电力系统仿真应用软件设计理念与发展路径

文中归纳总结了新型电力系统新能源发电高渗透、电力电子设备高渗透的特性给电力系统仿真带来的挑战,提出了电力系统仿真应用软件的设计理念,即模型完备、建模准确、计算高效、场景全面、接口开放、服务灵活这6个方面;基于仿真是认识和改造新型电力系统的工具而非目的,以及仿真应适应新型电力系统背景下电力企业数字化转型需求的认知,指出了国产电力系统仿真应用软件的功能定位要从单纯的仿真工具向电力系统仿真应用软件开发平台和运行环境过渡,并提出了一条助力用户业务自动化、平台使用便捷化、应用开发生态化的发展路径。最后,通过介绍所研发的面向新型电力系统的仿真应用软件开发平台和运行环境——CloudPSS,展示了上述设计理念与发展路径对软件研发和推广的指导作用。     

基于数字孪生的数字电力设备思考与展望

数字电力设备是数字电网的组成部分,目前对于数字电力设备的基本组成、质量特性、试验验证等问题缺少相关研究。根据质量管理体系理论结合电力设备的发展历程揭示了电力设备质量特性的发展规律。通过梳理电力设备数字化、网络化和智能化技术现状结合电力设备质量特性的发展规律,提出了数字电力设备的基本组成、质量特性、数字孪生模型、数字数据模型及试验验证方法。根据提出的数字电力设备基本理念,明确了数字电力设备的发展路径。     

面向新型电力系统的微型电场传感技术EI北大核心CSCD

高度数字化是新型电力系统的重要特征,需要构建广域、分布式电网深度全景信息实时采集的传感网络作为其支撑。电场信息是电力系统中的基础物理量。电场测量可以应用于电压反演、设备监测、雷电预警、电磁环境监测等应用场景。传统电场测量方法,如场磨式电场测量仪等,往往体积大、成本高,无法适用于电场测量节点的灵活与广域布置。微型电场传感器是一类基于微加工工艺制备的小尺寸、高性能电场测量设备,对于电场测量的数字化、小型化、灵活化需求具有关键意义。该文介绍不同原理微型电场传感器的发展现状,同时列举微型电场传感器的典型应用场景,并对电场传感器发展所面临的挑战进行总结与展望,指出新型电力系统中电场测量面临的挑战与未来发展趋势。     

面向新型电力系统的感知层网络技术研究

随着新型电力系统的发展，配电网低压侧测控、分布式新能源快速功率群控等新业务不断涌现。传统以采集为主的感知层通信网需要承载控制业务，对感知层通信的带宽、实时性、可靠性和安全性等方面提出更高要求。针对这种情况，分析新型电力系统下的感知层网络技术方案和安全方案，在变电站、配电房等电力业务集中的站点，统筹建设感知层网络，实现本地宽窄带有线和无线信号覆盖、统一管理、安全接入，避免无线资源抢占和有线网络重复建设。依托物联网总体架构从覆盖、性能、安全三个方面增强本地网络承载新型电力系统分布式新能源的控制能力，提升感知层网络深度与广度，降低电网感知成本。     

基于人工智能赋能的新型电力系统关键技术综述

基于人工智能技术对推动新型电力系统智能化的重要作用,综述人工智能在新型电力系统中的应用现状、技术挑战和未来发展方向。首先,介绍新型电力系统的特点和需求。然后,讨论人工智能在新型电力系统中的关键应用领域,包括大电网安全稳定与控制、源网荷储一体化协同分析、电力系统智能运检与管理,以及主动配电网与微电网等。最后,分析人工智能在新型电力系统中面临的技术挑战并提出相关建议。     

智能电力设备关键技术及运维探讨

当前电网对部分输电设备引入了基于代理的状态监测管理模式,但该模式存在单点故障安全隐患且严重依赖通信的高可靠性,分布广泛的配电设备也并不适用于此模式。即当前电力设备只执行功能不具备“智慧”,无法实现状态智能感知,不符合能源互联网需求。为此,阐述了“智能电力设备”概念,并全面详述了其智慧功能,包括自我传感、自我告警、自我状态分析、健康状态评估以及自我保护。该设备管理模式基于电力设备对自身的智能感知、状态分析与健康管理,使其具备自主思维,成为可与外界智能交互的独立个体,实现对设备的高效全面感知,适应电网智能感知与灵活运维的要求。此外,研究了支撑该模式的关键技术,包括传感技术、故障预测算法、故障诊断算法、设备退化模型、健康评估方法、通信方式与传输协议。最后,讨论了智能电力设备的运维管理。