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[成果] 1700470121 北京
TM7 应用技术 电力供应 公布年份:2017
成果简介:特高压交直流混联大电网的快速建设和一体化运行,促进了多源能源在全国范围的优化资源配置。各级系统运行和维护相对独立,对全网模型和数据一体化共享的支撑能力不足,缺乏多级联合计算和大电网极端故障恢复在线支撑手段,迫切需要在大电网协同分析、信息互动共享和极端故障恢复等方面开展研究,实现一体化平台、一体化在线分析应用和一体化运维,以进一步提升大电网调度控制系统的一体化支撑能力。该项目在一体化平台方面开展了分布式实时数据库、“模型云”和调度信息综合展示技术研究,在一体化分析和极端故障恢复方面开展了大电网在线联合计算、黑启动辅助决策研究,在一体化运维方面开展了多级调控系统在线集中运维技术研究。取得以下创新成果: 1.提出了基于分布式实时数据库的多级调控中心模型统一版本管理方法,研发了电网“模型云”软件,为各级电网监视、分析、决策和控制提供了全网一体化的基础模型和数据; 2.提出了基于组件化思想的电网全局信息共享交互框架,实现了基于地理、网架和运行信息的一体化监视和协同分析的个性化展示功能,为电网的运行监视、风险预警、故障处置提供了信息支撑; 3.提出了基于电网实时数据的多级调度在线联合计算方法,遵循“统一分析、分级管理”的一体化原则,首次实现了国-分-省三级调度多人异地联合计算功能,提升了在线分析的实用性和工作效率; 4.提出了基于熵权模糊评价方法的大电网多区域联合黑启动电源和优先恢复目标计算模型,实现了互联大电网在线黑启动辅助决策,提升了大电网故障应急恢复能力; 5.提出了事前预警、事中处理和事后分析的国-分-省多级调控系统在线集中运维体系架构,建立了全系统远程集约化运维模式,提升了各级调控系统风险防御能力。 经中国电机工程学会鉴定,项目整体达到国际先进水平,在电力系统在线联合计算和大电网黑启动辅助决策方面达到国际领先水平。项目共申请发明专利24项,授权9项;出版专著1部;发表论文18篇;获软著7项;开发应用软件10套。项目成果已在包括京津冀地区在内的二十多个省级以上调控中心推广应用,提升了大电网调度控制系统分析预警和多级系统一体化运作能力,保障了大电网的安全、稳定和经济运行。在京津冀电网的推广应用,有效支撑了该区域电网的一体化调控运行和多源能源的跨区域优化协调。项目总投入3876万元,近三年累计创造直接经济效益2.0583亿元,节支4020万元,经济效益显著。
[成果] 1700520196 宁夏
TM7 应用技术 电力供应 公布年份:2017
成果简介:建设大型能源基地,实现大规模电力安全外送对西部少数民族地区经济发展和脱贫攻坚至关重要。以宁夏回族自治区为例,电力工业是支柱产业,产值超过全区GDP的四分之一,在约100×200公里的区域内,将接入2100万千瓦新能源、3500万千瓦火电机组,支撑3回直流共2200万千瓦的电力外送,成为世界上功率密度最高的密集外送电网之一,一旦发生大停电事故,经济损失难以估量,严重影响社会和谐稳定。避免大型能源基地密集电网大停电,实现电力安全外送,面临诸多特殊的技术难题,突出表现为:①各电压等级短路电流超标及直流偏磁严重,易造成断路器和变压器等核心设备损坏,是导致停电事故发生的主要原因;但实现兼顾安全、可靠和经济的治理技术难度极大。②故障特征复杂,易使继电保护不正确动作,是停电事故扩大的主要原因;但提升特殊工况下继电保护可靠性异常困难。③交直流耦合程度极高,单一故障极易衍生为连锁性事故,是停电事故进一步扩大的主要原因;但快速阻断事故蔓延的紧急协调控制对准确性和实时性的要求极高,精准快速控制难度大。项目团队历时7年,攻克了制约大型能源基地密集电网安全外送的上述难题,主要创新成果如下:①发明了快速开关,开断电流由传统的40kA提高到80kA,分闸时间由传统的数十毫秒降到5毫秒以内,研发出10-330kV系列快速开关型电网限流新型装备,实现了零损耗限流,研发了快速开关型变压器直流偏磁抑制新型装备,承受短路电流能力达到60kA,降低了电网核心设备损坏引发停电事故的风险。②提出了免疫于电流互感器暂态饱和与同塔双回线路不平衡电流影响的继电保护算法,发明了继电保护整定计算集中式一体化的应用方法,构建了横纵向数据融合、省地高效协同的一体化保护定值整定系统,大幅提升了继电保护动作可靠性,降低了事故扩大的风险。③创建了交直流多紧急控制措施的性能评估指标体系,提出了基于集群并行计算的多类暂态安全稳定紧急控制策略快速搜索技术,研发出适应于密集电网、兼顾精度与速度要求的紧急协调控制系统,阻断了事故进一步扩大,避免了大停电事故。项目授权发明专利26项,发表SCI/EI检索论文39篇,出版专著2部,制定企业标准1项,成果获省部级科学技术进步一等奖4项。以中国科学院院士为主任的鉴定委员会认为项目成果达到国际领先水平。该项目直接经济效益达22亿元。快速开关技术入选国家发改委2014年《国家重点节能低碳技术推广目录》,相关产品广泛应用于全国电力系统,并出口到加拿大、巴基斯坦;继电保护整定计算系统应用于27个省级电力公司,并出口到欧洲、中亚、非洲等地区,国内市场占有率超过80%。项目成果整体应用于宁夏电网,确保了宁夏大型能源基地密集电网长周期安全运行,近三年实现外送电量累计达870亿千瓦时,新增产值达328亿元,持续推进了能源优势向经济优势的转化,为自治区脱贫攻坚和民族团结做出了巨大的贡献。
[成果] 1700520217 甘肃
TK8 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:大力发展可再生能源是中国实现绿色低碳能源战略的关键途径。2009年酒泉获批成为中国第一个千万千瓦级风电基地,2013年敦煌启动建设百万千瓦光电基地。但源于风光资源波动性、随机性、间歇性等特性,风光电集群难调度、难控制,成为世界性难题。尤其是2011年酒泉发生4次大规模风机脱网事故、高弃风弃光率问题,风光电消纳与电网安全运行的矛盾日益凸显,亟需填补千万千瓦级风光发电集群控制技术空白。依托国家863计划、甘肃省科技专项等,项目团队历时5年的产学研联合攻关,突破千万千瓦级风光集群控制的对象特性分析与建模、稳态和暂态控制方法、一体化集成技术与核心装备研制等系列难题,取得了5项创新性成果:①提出考虑上下游效应的大规模风光电资源实时监测网络优化布局方法,以最少量测点实现大范围资源的完整监测;提出风光资源可发电能力的“时间-空间-特性”三维动态状态估计技术,在国际上首次实现千万千瓦级风光电集群资源可发电量的动态评估,精度95.36%;②提出风光电集群“电磁暂态-机电暂态-准稳态”多时间尺度和“机组-场站-集群子网”多颗粒度建模方法,风光集群模型误差小于2.5%、计算速度提高10倍;③提出风光电站动态分群、群间协调、群内优化、分段解耦/耦合自适应的有功无功协调控制方法,降低风光电波动幅值60%,提高现有网络输电能力5%-10%;④提出多策略优化组合、快速集群计算、在线/离线自适应切换、就地冗余补救和上级支援补救的风光电集群安全稳定紧急控制方法,实现在1分钟内完成150个风电场、200个光伏电站、2000条馈线的暂态安全稳定紧急控制优化策略的计算;⑤提出并设计多时空协调的风光电集群“执行站-子站-主站-调度中心站”四级闭环控制架构,研制110kV/330kV风光电场站、110kV/330kV/750kV并网变电站和调度中心站的有功-无功-安稳一体化的系列控制装置,首次建成千万千瓦级多层级广域分布的风光电集群控制系统,并在河西地区示范应用。项目获授权发明专利33项,国际PCT2项,发表SCI/EI论文53篇,出版专著1部,编制技术规范(送审稿)3项,软著20项。在河西走廊首次建成了千万千瓦级风光电的集群控制系统示范工程,完全覆盖河西走廊82个风电场(1271万千瓦)和135个光伏电站(680万千瓦)。建成了包含44座测风塔,18座测光站的风光资源实时监测网络与数据支撑平台,实现了河西走廊的风光资源实时监测。系统自2013年投运后,甘肃电网未发生大规模风光电脱网事故,同时提升河西风光电基地外送通道的输电能力15%,推动了风光电场站并网调度管理技术进步,实现了风光电的“三公”调控。该项目填补了国际千万千瓦级风光电集群控制技术的空白,实现了中国大规模新能源控制技术从跟跑到领跑的跨越。
[成果] 1700470339 北京
TN91 应用技术 电信 公布年份:2017
成果简介:该项目涉及电力系统及其自动化、电子与通信技术等专业领域。 电力物联网通过在电力生产、输送、消费、管理等环节,部署具有感知、计算和执行能力的智能装置,实现信息传输、协同处理、统一服务及应用集成,对于提升电网智能化水平、推动能源互联网建设具有重要意义。项目在国家科技重大专项、国家973计划、国家电网公司科技项目的支持下,围绕电力物联网应用面临的传感电气融合困难、网络覆盖能力不足、信息共享利用较弱,安全可信机制缺失等问题进行技术攻关,形成了以下4项创新: 1)在感知层面,突破传感器与一次设备集成面临的电气绝缘、天线设计、可靠供电等技术难题,提出适合电力复杂电磁电气环境的传感电气集成方法,建立面向对象的、满足信息共享需求的电力物联网传感器标准化信息模型,研发智能间隔棒、智能绝缘子吊环、汇聚控制器及20余种不同类型的传感器,实现了传感与一次设备的物理、电气集成及信息交互的标准化,提升了电力设备的智能化水平。 2)在传输层面,突破轻型电力无线通信、电力载波与无线融合通信技术,提出了网络资源灵活调度、路由智能选择的多介质、多通信方式融合的复合通信网络构建方法,研发了电力专用无线通信芯片、融合通信终端及系统,解决了电力物联网通信网络低成本、高可靠及广域覆盖难题。 3)在应用层面,突破多业务复用共享的电力物联网综合数据应用技术,提出了面向智能电网的海量多源异构感知数据动态伸缩、并行处理方法,研发了可供业务系统灵活调用的电力物联网数据服务组件,支撑智能电网各环节数据集成应用。 4)在安全层面,提出涵盖智能电网不同应用环节的电力物联网密钥管理机制,基于电力物联网拓扑结构变化频繁、节点计算能力严格受限、终端安全要求差异明显等特性,应用动态平衡树及共享秘密方法,保障电力物联网全生命周期安全,降低利用开放的感知末梢节点反向威胁电力主站系统的风险。 项目取得授权发明专利8项,实用新型专利2项,软件著作权3项,集成电路布图设计权1项,发表SCI/EI收录论文8篇,出版专著2部,制定行业标准2项,企业标准3项,技术创新成果明显。 项目成果在北京、辽宁等20余个省市应用,涵盖智能电网发、输、变、配、用等环节不同业务场景,并推广应用到煤炭、地铁等行业,在海外取得试点应用,近3年销售额近2.5亿元,利润超7000万元。项目成果对于提升电网全景全息感知能力,推进电源、电网、负荷资源优化配置和协调发展,提升电网服务水平具有重要意义。
[成果] 1600340007 甘肃
TM7 应用技术 电力供应 公布年份:2016
成果简介:主要用途:课题将研究风电机组/光伏组件、风电场/光伏电站及其集群的出力特性,重点突破大型风电基地和光伏基地的集群控制策略与控制系统研发,建设风电场、光伏电站集群控制系统示范工程。集群控制系统能够满足大型风电基地和光伏基地的控制要求,能够与已有的发电出力预测、电力调度系统、信息通信系统等实现无缝连接。风电场、光伏电站集群控制系统可以有效平抑单一风电场、光伏电站出力的随机性和波动性,使之尽量在规模和外部调控特性上与常规电厂相近,大幅度提高风电/光伏电源的利用率。示范基地将根本性地改善大规模风电、光伏基地并网与消纳现状,促进中国可再生能源的健康发展,对中国能源结构调整、节能减排等产生深远的影响。依托甘肃酒泉千万千瓦级风电基地、百万千瓦级光电基地,攻克风电场、光伏电站集群控制系统在监测控制、策略制定、设计集成和运行管理中的关键技术,研发具有自主知识产权的关键系统和装置,建立相关标准规范体系,主要研究风电机组/光伏组件、风电场/光伏电站及其集群的出力特性,重点突破大型风电基地和光伏基地的集群控制策略与控制系统研发,建设风电场、光伏电站集群控制系统示范工程。集群控制系统能够满足大型风电基地和光伏基地的控制要求,能够与已有的发电出力预测、电力调度系统、信息通信系统等实现无缝连接。风电场、光伏电站集群控制系统可以有效平抑单一风电场、光伏电站出力的随机性和波动性,使之尽量在规模和外部调控特性上与常规电厂相近,大幅度提高风电/光伏电源的利用率。示范基地将根本性地改善大规模风电、光伏基地并网与消纳现状,促进中国可再生能源的健康发展,对中国能源结构调整、节能减排等产生深远的影响。技术原理:该项目研究内容包括:实时监测网络与数据支撑平台研究,风/光电出力特性及建模验证,联合功率预测及应用支持系统研究,集群运行优化及安全稳定防线研究,风电场、光伏电站集群控制策略研究,研制风电场、光伏电站集群控制系统关键装备,攻克在系统接口、数据处理与关键信息提取、可视化与可扩展方面的关键技术,建设示范工程,对外响应上级调度中心的调控指令,配合大电网完成风-光-火-水协调调度、紧急控制;对内协调控制各风电场、光伏电站、无功补偿设备等,实现集群内部的在线有功控制、无功电压调整、运行优化和本地安全策略。该项目按照以数据平台和基础理论为先导、以支撑技术与关键技术为骨干,结合大型工程开展应用技术研究的基本路线开展研究与开发应用。关键技术和创新点:依托该863课题的资助,形成了8项研究成果,其创新性描述如下:创新点1:率先提出了考虑空间相关性与上下游效应的测风测光网络优化布局方法,首次提出了基于空间相关性、基于主时序分量法和动力学特性的风光电源的动态状态估计方法,提出了海量风电、光电实时数据的预处理技术和数据全景化展示技术,为集群控制提供高质量的基础数据支持。创新点2:基于奇异摄动理论、功率逆函数、逆变器群分类原则、多源数据状态估计,提出了大型风光集群“机组-场站-集群子网”多颗粒度建模技术,在保障控制精度和控制实时性的前提下拓展集群内部控制空间。创新点3:基于风光资源差异子区域划分及统计升尺度技术,提出全区域风光联合短期功率预测方法,研发了风光联合功率预测与应用支持系统;提出基于风光电运行统计数据的预测误差统计特征指标筛选、综合评价体系和综合误差修正方法,实现了对多数据源、多套预测精度的横向比对与综合评价,并通过误差修正技术提升了预测精度。创新点4:设计新能源并网预测精度指标和并网功率调节性能指标,基于控制性能代价比指标对新能源电站分群,提出基于预测调节性能和安全约束的新能源并网功率控制方法,实现能源并网功率的有序优化控制,提高新能源电站并网功率控制的实时性、公平性、可靠性和精度。创新点5:设计含风光电无功优化与电压控制的三级电压控制模式,建立扩展协调分级电压控制模型,提出计及风光电故障穿越能力的集群主动式电压控制策略,基于四级闭环无功电压控制体系提出新能源基地的分级协调与多源协调结合的集群无功电压实时控制方法,实现风光集群无功优化及电压预防与紧急协调控制。创新点6:将安全稳定紧急控制系统的结构由“控制站+执行站”结构扩展为“多级控制站+执行站”结构,并设计表征多类安全稳定问题的综合裕度指标及其控制策略表,提出基于两级补救策略的风光集群安全稳定控制方法,既可满足实时性要求又能实现大范围安稳控制优化。创新点7:设计四级闭环控制架构,提出多时空尺度协调的风光集群控制体系,实现就地控制、区域协调控制与全局优化的多层级互补控制机制。通过不同层级间上下互动,优先保障控制精度和控制效率;通过离线配置、在线优化和实时控制的多时间尺度配合,优先保障控制可靠性。创新点8:研制集群控制系统调度中心站、厂站端有功/无功/安稳三合一控制装置、风电场/光伏电站有功/无功协调控制子系统,并基于分层控制体系首次建成覆盖千万千瓦级风电和百万千瓦级光电的集群控制系统示范工程,具备覆盖河西走廊100个风电场(1500万kW)和100个光伏电站(500万kW)的控制能力。与同类先进成果主要技术指标比对情况:实现如此大规模新能源集群的常规化调控,从根本上解决其可观测、可预测、可调度、可控制和安全性的难题,在技术上与工程上的难度都是前所未遇的。围绕这些难题所取得的一系列具有自主知识产权的创新性理论和实践成果,与现有同类研究相比,该项目在国内外处于开拓性地位和国际领先水平。截止到2015年1月,建设的高密度实时风光联合资源监测网络和风电场/光伏电站监测网络,覆盖河西地区25万km<'2>,包含44座测风塔、18座测光站、103光伏电站、光伏组件21900000个、67个风电场、4412台风电机组,共计装机容量风电10076MW、光伏5168MW。该监测网络实现了五项世界之最:光伏接入容量最大、风电机组/光伏组件接入数量最多、光辐照观测密度最高、近地面资源观测手段最多、在新能源并网数据中心中数据累计存量最大。建立的风电机组在不同时间尺度下的机理简化模型较文献中的模型更完整地表现了保护和控制的作用,克服了辨识模型精度受风电机组工作点影响和暂态特性表现能力差的缺点。建立的基于功率逆函数的风电场动态聚合模型,相比现有商业软件模型计算精度更高,比文献中提出的多机聚合算法计算量更小,可以避免平均风速等值法因测风不准而引入的误差,或机组状态变量等值法因用高级聚类算法分群而增加的计算复杂度,因此更适合于在线应用。与风电场详细模型仿真结果对比,动态误差最大不超过2.5%。而有文献中提出的利用故障前后桨距角动作情况分群的聚合模型动态过程误差为4.61%。率先实现了新能源多套预测系统并列运行,覆盖了甘肃全区域超过95%的风光场站。首次实现风光联合预测与综合评价,统计指标达40多项,是评价最为全面的新能源功率预测系统。联合功率短期预测月均方根误差小于15%,超短期预测月均方根误差小于10%,预测精度处于国际先进水平。研制的集群控制系统调度中心站,计算规模支持50000个计算母线、80000条支路、10000个厂站、10000台发电机、20000个负荷、50000个变压器、50条直流线路、1000个稳定断面、800个风电场、100个光伏电站;有功控制命令控制周期不大于5min,调度指令响应时间不大于2s,控制偏差小于3MW;电压控制命令控制周期不大于5min,无功控制命令控制周期不大于1min,新能源电站电压控制响应时间不大于120s,控制偏差小于0.5kV,新能源电站无功控制响应时间不大于30s,控制偏差小于5Mavr;紧急控制策略在线计算时长不大于5min;第三道防线评估计算时长不大于5min:场站侧紧急控制命令执行时间不大于1s;厂站端控制装置本地整组动作时间不大于30ms,系统整组动作时间不大于100ms。在控制精度、控制响应速度上不仅国内最高,甚至达到同等容量火电机组水平。研制的集群控制系统厂站端控制装置,克服了现有控制装置功能单一的缺点,同时具备离线控制策略及响应在线控制策略的能力,首次集成了有功、无功、安稳三位一体的控制功能,支持智能变电站的IEC 61850标准体系。建成世界上覆盖规模最大的风光集群控制工程,具备覆盖甘肃河西走廊100个风电场(1500万kW)和100个光伏电站(500万kW)的控制能力,现阶段完成了对8000MW风电场、3000MW光伏电站的示范应用,包含53个风电场、18个光伏电站、4个火电厂、40个控制子站、5个协调控制主站、1个调度中心站,实现了对风光电集群、场站和机组/组件的有功功率、无功电压和安全稳定的全方位协调控制,提升了河西地区风光电的利用率,提升了甘肃电网调控风电场、光伏电站的控制可靠性和控制精度。该成果不仅填补了国内外在新能源规模化控制方面的空白,而且在控制规模、控制时延、控制精度、控制可靠性等性能指标上均达到了国际领先水平。推广应用情况及前景:项目研究成果已在甘肃电网示范应用,覆盖河西走廊53个风电场、18个光伏电站、4个火电厂、40个控制子站、5个协调控制主站,控制800万kW风电和300万kW光电,年度减少弃风、弃光发电量5%左右。成果攻克了风电场、光伏电站集群控制的关键技术,研制了相关控制装备,既可适用于大规模集中接入、远距离大容量传输的新能源基地,也可适用于新能源高渗透率集中或分散接入的地区电网。中国规划建设新疆、蒙东、蒙西、甘肃、河北、吉林、黑龙江、山东、江苏建成9个千万千瓦级风电基地,为该项目成果提供了广阔的应用空间。另一方面,中国中东部大部分省份也在积极发展新能源,局部地区电网高渗透率接入风光电是未来的趋势之一,例如湖北孝感地区、湖南邵阳地区、贵州毕节地区、云南曲靖大理地区等,为该项目成果提供了转化空间。在国际上,该项目成果为北非大规模荒漠太阳能光伏集群、欧洲大规模海上风电集群的建设与运行提供一个中国式范本。
[成果] 1600340010 甘肃
TM7 应用技术 电力供应 公布年份:2016
成果简介:该项目总投资4100万元,共申请专利49项(国际专利8项),发表论文32篇,专著1本。项目研究成果紧密围绕“风火”打捆能源基地外送面临的规划、建设、运行等实际问题,提高火电机组调节能力,增强电网运行的灵活性,提高电网接纳风电的能力,降低受端电网的供电成本。通过“风火”打捆外送可有效控制风火“打捆”送出断面不超稳定限额,减小线路功率的波动,推动酒泉、哈密等地区千万千瓦级风电基地和火电基地的同步开发以及特高压直流外送工程的建设,并为中国其他地区大规模风电外送提供借鉴依据。项目于2014年年底通过科技成果鉴定,鉴定专家一致认为:项目的研究成果支撑了风电配套的规划火电建设规模从800万kW降至200万kW,有效提高了大规模新能源并网条件下的电网安全稳定经济运行控制能力,避免了甘肃电网发生大规模风电脱网事故。示范系统技术先进,研究成果填补了千万千瓦级新能源基地电力送出的安全防御技术的空白,整体达到国际领先水平。主要用途:该系统于2013年11月在国网甘肃电力公司调度控制中心投运,系绕性能稳定可靠,展示界面友好实用。项目基于大规模集中接入的风火打捆能源基地高压交直流外送场景,面向电网三道安全防线,突破并掌握了风火打捆交直流外送协调控制以及安全防御系统若干关键技术,包括:风火打捆能源基地的风电、火电机组协调控制技术;风火打捆能源基地交直流外送的协调优化控制技术:风火打捆能源基地交直流外送的安全稳定控制技术;风火打捆电源涉网保护与电网第三道安全防线的协调配合技术。并最终开发实现了风火打捆能源基地交直流外送协调控制及安全防御系统,包括调度中心站、4个协调主站、10个控制子站和20个风场执行站,实现对酒泉地区风电厂和火电厂以及750/330kV高压交流、±800kV特高压直流外送通道的控制。技术原理:该项目开展了风火打捆能源基地交直流外送的协调优化控制技术的研究;能源基地交直流外送系统严重故障安全稳定特性的研究;风火打捆能源基地外送系统安全稳定控制策略的研究;风火打捆外送系统火电机组调频控制技术的研究;风火打捆外送系统火电机组调压控制技术的研究;风火打捆外送系统火电机组涉网保护优化配置技术的研究;与风电机组有功无功控制能力、低电压穿越能力和涉网保护配置相适应的电网安全稳定控制技术的研究;与“风火”打捆能源基地涉网保护相协调的第三道防线实施方案的研究:“风火”打捆能源基地交直流外送协调控制及安全防御系统功能框架及建设方案的研究;“风火”打捆能源基地交直流外送在线预警与实时控制各项关键技术的研究。并最终在甘肃电网集成以上技术建成了具备电网安全稳定性在线评估、新能源接纳能力计算、风火打捆协调控制等功能的大规模新能源基地交直流外送协调控制及安全防御的系统,实现了涵盖71个风光电站及4个火电厂的千万千瓦级能源基地的在线监视与闭环控制。关键技术和创新点:通过科技成果的查新,该项目在如下多个方面均有创新性成果:在风火打捆能源基地交直流外送场景下,计及不同外送形式,考虑外送断面、与其他区域交界断面送电极限,提出了风火打捆交直流外送典型运行方式安排原则与实施方案。分析了外送特高压直流受端换相失败对送端并网风电故障穿越特性的影响规律,提出了强化风电故障穿越性能是应对因直流扰动风电脱网的重要措施。提出了风火打捆能源基地外送特高压直流应对风电规模化脱网、提升风电交流外送通道阻尼、响应风电大幅波动的综合调制策略。分析了交直流严重故障下风火打捆能源基地外送系统的失稳形式,针对功角失稳问题,提出了计及切火电、切风电、直流控制及交流通道多FACTS调控的多手段紧急协调控制策略。提出了应对风机群体性脱网故障,紧急提升火电机组功率的频率调控方法。提出了应用高压侧电压附加控制技术解决风机群体脱网导致主网母线电压升高问题。提出了适应电网多种运行方式、多种故障扰动形式的火电机组失步保护、失磁保护、超速保护等涉网保护的优化配置原则和方案。提出了涉及风、火、特高压直流、超高压交流等多对象,涵盖优化控制、紧急控制以及网源协调等内容的风火打捆能源基地交直流协调控制及安全防御分析体系及框架。计及不同电源频率调节特性和涉网保护动作的频率控制方法,提出了含风电区域的电网孤网频率提升控制方法。提出了计及预测调节性能和安全约束的风火打捆并网功率控制方法,综合形成了风火打捆控制性能代价比指标,并基于该指标实施分群分组有序控制,实现了风火打捆的并网功率在线协调控制。推广应用情况及前景:风火打捆交直流外送安全稳定协调防御系统于2013年11月在国网甘肃电力公司调度控制中心试投运以来,系统性能稳定可靠,展示界面友好实用,各项功能指标达到任务书要求。项目运行一年来,按发电利用小时数增加1.5%计算,可获得年净经济效益9013.1万元。同时,相当于每年减少标准煤5.91万t。从而减少二氧化碳排放15.48万t,减少二氧化硫排放502.3t,减少氮氧化物排放437.3t。该项目研发的风火打捆交直流外送安全稳定协调防御系统适用于各种规模的、风光电站集中接入或分散接入的电网;可充分利用电网已有的调度自动化系统、安全稳定控制系统及其他调控系统提供的基础模型与实时数据;可与电站/厂发电计划系统、风光电站超短期预测预报系统、AGC等外部系统相连;基于调控中心现有在线控制平台开发建设,具有良好的兼容性和可扩展性,尽量地减少模型参数的维护工作量。该系统由调度中心站—协调控制主站—控制子站—控制执行站4层控制层组成。调度中心站主要实现风水打捆能源基地的实时发电监视、在线预警、预控、紧急控制等功能。协调控制主站、控制子站、控制执行站装设有控制装置,可以向调度中心站的各类应用功能提供计算所需要的实测信息,并且可以直接或经转发接收调度中心站下发的预防控制或紧急控制指令。调度中心站根据电网实时运行状态、各级控制站实测信息、各外部系统提供的信息,综合进行多源数据整合并在该基础上进行在线预警,当电网安全时,以新能源电站优先发电、最大发电为目标,根据新能源电站及水火电站的控制性能代价比、调节性能、风光功率预测性能等指标给出提高新能源电站发电能力的调整建议;当电网不安全时,以提高电网安全稳定性为目标,根据新能源电站及水火电站的控制性能代价比、调节性能等指标给出预防控制或紧急控制方案。风火打捆交直流外送安全稳定协调防御系统是国内首个可实施风光水火协调控制闭环控制的在线安全稳定控制系统。将风光水火电站纳入统一控制范围,统一计算各类电站对电网安全稳定性的影响并进行分群;同时结合风光电站的特点,进一步根据预测调节性能实施分组。系统给出的调整方案可以直接下发至控制主站、控制子站、控制执行站,也可以经由调度员确认、修改后再下发执行。该系统以水火电发电计划、风光电站超短期预测信息为指导,以电网安全稳定为前提,实时的、周期的给出风光水火电站的预防控制、紧急控制方案,为含新能源电站的电网运行提供的强有力的技术手段,有助于提高国家能源安全保障能力,具有显著的社会价值、能源价值、环境价值和经济价值,具有广阔的推广应用价值。
[成果] 1600090398 湖北
TM4 应用技术 输配电及控制设备制造 公布年份:2015
成果简介:该项目属于能源领域,来源于2010年国家电网公司纵向科技项目《变压器、电抗器智能化技术研究》。2009年,国家电网公司提出建设坚强智能电网的总规划,变压器作为电网输变电环节的关键设备之一,提高其智能化水平是实现总规划的关键环节。传统的变压器没有开展智能化方面的研究才起步,反应变压器运行状态的关键信息还无法满足信息化、自动化、互动化等智能电网的要求,有必要开展变压器智能化关键技术研究,解决最热点温度最关键状态量监测,互动式故障诊断,自动热寿命分析等核心问题,提高中国变压器智能化水平。为实现变压器智能化目标,项目试制了在变压器关键部位布置光纤光栅传感器的35kV变压器样机,编写了智能变压器状态评价及故障诊断软件,攻克了变压器绕组最热点温度直接监测,信号传输标准体系建立,交互式故障诊断方法研究等一系列关键性技术难题。开发的人工智能诊断及状态评价系统平台能有效对遭受异常工况后的变压器状态进行互动式故障诊断,并自动分析设备热寿命状态,同时根据评估结果制定应对策略。项目研究成果对提升变压器智能化水平具有重要意义。项目获发明专利2项,实用新型专利3项,软件著作权1项,发表论文8篇。项目在湖北荆州220kV纪南变电站1#主变压器智能化改造项目中进行了应用,完成一台220kV变压器的智能化改造。安装的变压器智能组件至2011年投运以来,设备无故障,系统运行状况良好。同时,项目成果在国网湖北省电力公司电力科学研究院《面向智能电网变电设备状态监测及诊断关键技术研究及应用》项目中推广应用,减少了项目研发成本。项目成果在湖北省科技厅鉴定为整体达到国际先进水平,其中准分布式光纤光栅测温技术达到国际领先水平。项目成果为国家电网公司建设信息化、自动化、数字化、互动化为特征的自主创新、国际领先的统一坚强智能电网提供了有力的技术支撑,对提高中国电网建设智能化水平具有重要意义。
[成果] 1600100167 江苏
TV1 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:中国山洪灾害点多面广、发生频繁,往往造成重大人员伤亡,对基础设施、生态环境和电网安全运行带来毁灭性破坏,每年直接经济损失逾400亿元,对社会经济发展和稳定造成直接威胁。然而,山洪水文及地质致灾过程机理的非确定性和耦合灾变作用及灾变动力演化规律基理研究、深层次数据分析和挖掘及高层次灾害评估分析手段、瞬时强降雨资料和预报方法、山洪动态实时演进模型和致灾风险算法、恶劣环境下强适应性的监测预警全套软硬件解决方案、应急预警响应调度支撑技术等研究缺乏,致使山洪灾害监测预警防治成为世界级难题。该项目开展了山洪灾害监测预警关键技术研究攻关,开发了山洪灾害监测预警系统,解决了山洪区恶劣野外环境下的一体化数据采集、低功耗视频图像采集传输、山洪灾害态势预演、灾情预测分析和实时预警指挥调度等国内外山洪灾害防治领域的技术难题。项目成果主要创新点为:1)基于无规则非结构网格模型和数字高程模型,研究了山洪的易灾性、灾变动力演化和灾变风险量级分化规律,提出了山洪水动力动态淹没模拟模型构建方法和动态风险分区成图算法,解决了山洪水动力学特性模拟及山洪灾害危险分区和灾变风险评估等问题;2)采用分层多级数据融合方法,提出了山洪预测预警联动技术,实现了智能化的灾前实时预测预警、灾中联动应急响应、灾后辅助评估,弥补了山洪灾害预防实时调度所面临的决策支持不足;3)提出了一种任务强度及时序驱动的功耗优化方法和传感器数据采集和视频图像监控联动的工作机制,有效降低了设备在非数据处理状态下的功耗,基于上述方法和机制研制的低功耗数据传输控制及视频一体化监测装置,总体功耗较同类产品下降90%以上;4)基于数字高程模型数据、土地利用类型、土壤类型信息等资料的系统聚类分析,在GIS和DTM平台上构建了无资料/少资料地区的山洪灾害预报技术,构建了山洪灾害预警指标体系和相关预警技术,为无资料/少资料地区的山洪灾害预报提供了切实可行的解决方案。项目成果具有完全自主知识产权,申请专利14项,获得专利授权12项,软著6项,论文16篇。项目成果经鉴定,总体达到国际先进水平,其中山洪动态风险分区算法、预测预警联动技术处于国际领先水平。项目成果获2014年度国网电力科学研究院科技进步一等奖、2014年度南京市科技进步一等奖。项目成果为山洪易发区构建了科学实时的立体山洪灾害防御体系,先后应用于新疆、湖南、甘肃、辽宁、海南、山东等十多个省份,销售收入近十亿,实现税收8338万元,准确预警成果部署省份所有重大山洪灾害,实现人口转移3万余人,避免损失逾80亿元,成功跟踪过“温比亚”、“海燕”、“威马逊”等历次台风并发布预警。项目研究成果受到国资委、国家防总、国家电网公司高度重视,并对该项目成果所作出的贡献给予了高度评价和认可。湖南省推广应用现场被国家防总评为全国山洪灾害防治试点,项目成果被水利部作为典型推荐全行业推广。
[成果] 1600300113 新疆
TP3 应用技术 [工程和技术研究与试验发展, 公共软件服务] 公布年份:2015
成果简介:碾压混凝土坝长距离真空激光准直监测系统研究与应用项目是由新疆伊犁河流域开发建设管理局自筹研究建设经费联合国网电力科学研究院、新疆水利水电科学研究院共同完成,主要针对国内外真空激光准直监测系统在长距离应用方面存在的测距有限、测量精度低、光学畸变、维护困难等技术难题,结合山口水电站工程建设的实际需求,在设计理念、制造工艺等方面对传统激光准直监测设备的关键部件进行了创新和改进,同时研发了真空激光准直监测系统软件管理平台,实现了大坝长距离表面变形高可靠、高精度、高效率、高智能、免维护的自动监测。主要研究内容:针对真空环境下重复定位精度偏低和光学畸变问题,研制长距离真空激光准直监测系统的波带板位移给进测量装置和大量程CCD坐标仪,提高波带板定位精度和高精度数字图像处理;研制可在垂直和水平方向进行位置调节与固定的测点部件调节装置,有效提高测量范围;研制高逼近菲涅耳透镜的波带板,提高光斑成像质量;研发满足长距离监测要求的真空激光准直监测软硬件系统。技术的创造性与先进性:关键技术:采用高精度轴承机械限位和电磁铁吸合定位的方法,研制出高精度重复定位技术的波带板切入装置,其重复定位精度达到±0.01mm,高真空环境下可靠切出、入光路次数≥30000次,在国内外文献中未见报道;应用波动光学理论,研制出高逼近菲涅耳透镜的波带板,在国内外首次解决了波带板辐条对光斑成像及测量精度的影响问题;研发了真空激光准直监测系统故障自动智能诊断技术,首次在国内安全监测领域实现了自动智能诊断功能。创新点:研发并应用了混凝土重力坝长距离真空激光准直监测系统,实现了长距离变形的自动测量与数据处理;适用于长距离真空激光准直系统的波带板位移给进测量装置和大量程CCD坐标仪;真空激光准直监测系统的调节装置。项目在技术方法、生产工艺、结构、技术原理等有较大突破。自主创新程度较高,达到国内领先水平。项目获国家发明专利授权1件、实用新型专利权1件,计算机软件著作权登记2项,发表学术论文10篇。项目技术可行性较高。推动行业科技进步的作用及应用程度较大。经济、社会、生态效益较大。项目整体水平达到国内领先水平。项目应用及推广情况:项目已在山口水电站无故障运行4年,完成监测数据30942条,并成功应用于大坝日常运行管理和大坝安全评价工作。该项目关键技术和创新内容已推广应用于甘肃电投炳灵、吉林松花江红石、陕西蜀河安康、辽宁丹东市水丰、四川西昌市官地等多个水电工程,在各工程中应用情况良好,提高了监测实时性和工程运行管理水平。项目具有测量精度高、稳定可靠、维护方便等特点,适用于新建、在建大坝位移监测以及已建大坝位移监测自动化改造,研究的调节装置也可以将项目推广应用于需要进行水平、垂直位移监测的建筑行业领域的桥梁、道路、建筑物等。
[成果] 1600100501 江苏
TM6 应用技术 电力生产 公布年份:2015
成果简介:光伏发电是国家大力扶持的战略性新兴产业,也是江苏省重要的支柱产业之一,国家规划2020年装机1亿千瓦。光伏发电波动性大、随机性强,抗扰性差、预测难,控制保护复杂,大规模并网运行的安全稳定问题突出,加上立项之初中国光伏发电标准规范缺失、运行经验不足、检测手段匮乏,并网问题已成为制约中国光伏发电发展主要技术瓶颈。该项目依托国家科技支撑等计划,结合国家能源太阳能发电研发(实验)中心的建设运行,立足自主创新,在光伏发电并网性能测试、分析评估、运行控制和标准规范等方面取得重大突破,主要创新成果包括:自主开发了国内外测试容量最大、功能最全,兼容多国标准的光伏逆变器并网全性能测试平台,并实现与Fraunhofer、UL等国外权威光伏检测认证机构的互认可;研制了世界首套涵盖分布式系统、集中式电站的光伏发电并网性能移动检测平台,突破了4500米高海拔环境下移动检测装备紧凑化设计关键技术,实现了故障穿越、防孤岛保护等关键并网性能现场测试。光伏逆变器并网型式试验国内市场占有率97%,光伏电站现场检测容量累计超过5GW,有力保障了光伏发电并网性能。国内外首次提出光伏发电并网仿真模型参数辨识技术和验证方法,实现了光伏电站并网特性的准确评估;研制了国内首套基于地基云图的光伏发电功率预测系统、基于预测信息的有功/无功控制系统、基于载波通信的网络化防孤岛保护系统,实现了光伏发电的可靠预测和有效控制,成果在江苏、青海、甘肃等省区200余座光伏电站推广应用,并向第三方企业实现了转化。结合金太阳示范工程,研制了国内首套集状态监视、资源分析、效益评估等多功能于一体的光伏发电综合数据平台,实现了全国二十余个省份多类型异种协议光伏运行数据的兼容接入,及时发现了光伏发电建设和运行中的诸多问题,为政府制定和改进光伏发电发展规划与补贴政策提供了重要的决策依据。牵头编制国家标准、行业标准及国家电网公司标准共47项,建立了涵盖接入、检测、评估、预测、控制等环节的光伏发电并网完整标准体系,引导了中国光伏发电并网技术发展方向。牵头编制IEC标准1项,参与编制11项,成功申请成立IEC SC8A可再生能源接入电网技术分委会并成为秘书处单位,极大增强了中国在新能源并网标准领域的国际影响力和话语权。项目获专利授权31项(发明专利7项),软著10项,发表EI论文70篇,经中国电机工程学会鉴定总体水平达到国际先进,主要成果达到国际领先。累计实现销售收入3.06亿元,新增利税2592万元,创收外汇541万美元,经济效益十分显著。项目实施显著提升了中国光伏发电并网技术水平,有效避免了类似风电发展过程中大规模脱网事故频发等严重问题,极大提高了电网消纳光伏发电的能力,为释放中国特别是江苏省光伏过剩产能、促进行业的快速健康发展做出了重大贡献,使中国从光伏制造大国一举跨入光伏应用强国行列。
[成果] 1600090074 江苏
TM4 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:该项目属于电气测量技术及其仪器仪表及高电压工程,涉及计量学、电磁测量等科学技术领域。电子式互感器是智能电网中关键一次设备,由于其采用了IEC61850数字量输出方式,传统互感器的量值溯源体系无法对其进行量值传递,电子式互感器不能被可靠校准,从而使大量不合格电子式互感器产品投入运行,导致其运行故障频发,危及电力系统运行安全。项目研究的电子式互感器计量标准装置、标准体系及现场校准方法属于创新成果,具有完全自主知识产权,解决了中国电子式互感器量值溯源的难题。项目对电子式互感器计量标准体系及现场校验技术进行了深入研究:1)研究了电子式互感器计量理论,提出了电子式互感器三级计量标准体系,编写了检定规程,建立了电子式互感器量值溯源体系;2)研究了电子互感器校验仪的整体溯源方法,研制了电子式互感器校验仪整检标准装置,首次实现了电子式互感器的量值统一;3)研究了电子式互感器谐波特性试验平台,首次实现了电子式互感器实际工况下谐波特性的校准;4)研究了电子式互感器现场校验技术,国内首次开展了全光学互感器现场校验,开展了GPS、B码、IEEE1588三种同步方式下电子式互感器误差比对研究。项目于2011年12月通过了湖北省科技厅组织的科技成果鉴定,专家组一致认为“该项目首次建立了电子式互感器计量标准装置和标准体系,规范了电子式互感器现场校验方法,整体技术水平达到国际领先”。项目制定湖北省计量检定规程2项,申请专利7项,发明专利授权3项,实用新型发明授权4项,发表论文6篇。研制的电子式互感器校验仪整检标准装置已于2008年在国家高电压计量站投入使用,对各省级计量、电力部门及相关企业的电子式互感器校验仪进行量值传递,保证了电子式互感器量值的准确可靠,同时项目研制的电子式互感器校验仪已成功完成了华中、华东、江苏、安徽等多个地区的电子式互感器校准工作,为电网安全运行提供技术保障,具有极大的社会效益。
[成果] 1600060214 北京
TM7 应用技术 电力供应 公布年份:2015
成果简介:随着电力体制改革的逐步深化,国家对电能表检定、计量标准等工作加强了监督管理;电力行业量值传递体系和计量技术管理模式发生了变化。同时,智能电网建设对电力计量提出更高要求。为了保障供电安全可靠性,围绕多项电力参数无法得到有效溯源及智能计量设备质量监督等问题,建立了面向智能电网的计量标准,开展了高级量测技术的研究及应用。主要创新成果如下:针对中国电能表及用电信息系统建设上缺乏统一规划、统一标准,建立了适应于智能电网建设的智能电能表和用电信息采集系统技术标准体系,提高电力装备规范化程度,减少电网建设资金投入;研制具有抗强磁干扰、防窃电功能的智能电能表,保障计量计费和结算的安全,维护供用电双方利益和社会稳定。针对国内缺乏800KV电压等级直流电压计量标准的现状,提出直流电压串联加法的溯源方法,研制了800kV直流分压比例标准装置,解决了中国直流高电压量值溯源和量值传递的问题,为直流高电压的精确测量、电能贸易结算和节能减排提供技术保障。研制无功电能计量标准装置,解决了无功电能量值溯源的问题,实现无功表计的自动化校准和测试。研制三相谐波计量标准装置,解决了整数次谐波、间谐波、次谐波的量值溯源问题。通过对电能表与采集终端通信采集信道物理层、链路层、协议层、应用层等应用技术的分析,研制了智能电能表、用电信息采集终端功能及通信协议一体化测试装置,开发了低压电力线载波通信模拟仿真测试系统,完善了试验检测能力,提升了电力计量产品质量控制水平。项目建成了设备先进、技术领先、体系完整、运转高效的国家电网公司计量中心,全面提升了国网计量中心的试验检测能力和科研创新能力,进一步确立和巩固其在电力计量技术领域的权威地位;提升了智能电能表等设备制造行业的整体水平,使得中国在智能电网建设领域的国际地位和影响力大大提升。项目成果已在包括北京市电力公司在内的27个省电力公司和国网计量中心应用。近三年累计直接经济效益68758.7374万元。依托该项目形成知识产权15项,其中已授权专利7项;发表学术论文6篇;发布国网公司企业标准23项。由张钟华院士等权威专家组成的鉴定委员会一致认为“该项目满足了中国智能电网发展的迫切需求,完善了国家电网公司计量技术及管理体系,具有良好的社会效益和经济效益。项目成果总体达到国际先进水平,其中智能电能表和用电信息采集系统技术标准体系填补国际空白,800kV直流分压器溯源方法达到国际领先水平。”
[成果] 1600190157 湖南
TM7 应用技术 电力供应 公布年份:2015
成果简介:作为电网安全运行的第一道防线,继电保护对保障电力系统的稳定运行起着至关重要的作用,一旦不正确动作将影响供电可靠性,甚至造成重大经济损失。近年国家电网公司加快了智能变电站建设,但在建设初期,智能站保护和测试关键技术研究处于起步阶段,相关设备性能不完善,测试装备缺乏,使得一些新问题集中暴露;一些重要的老问题日益凸显,迫切需要借助智能化水平的提高予以解决。例如,智能站内继电保护光纤通道异常,励磁涌流与故障电流识别难,电子式互感器易受外界电磁干扰、暂态性能和工作稳定性不理想,常用测试方法作业范围小、效率低、不闭环等问题,已导致近年多起智能变电站全站失压恶劣事故的发生,成为威胁电网安全的重大隐患。针对上述问题,该项目在继电保护与控制、新型电子式互感器、保护系统测试等方面开展了研究,取得多项关键技术创新:针对光纤通道异常可能引起纵差保护不正确动作的问题,提出了单通道条件下纵差和纵联保护无缝切换机制,当通道正常或较低误码率时,仅纵差保护投入跳闸,当光纤通道出现问题影响纵差保护时,自动切换到纵联保护方式,该机制在发挥纵差保护原理优势的同时,充分利用了纵联保护通道适应性强的特点,在不增加通道投资的情况下,极大提高了保护可靠性。针对变压器励磁涌流与故障电流识别难、空投于故障时保护动作速度慢的问题,提出了叠加零序电流分量的虚拟差流方法,以及带浮动门槛的波形间断和波形对称综合判据,提高了主变励磁涌流识别的可靠性,加快了空投于故障时保护动作速度。针对有源电子式电压互感器(EVT)暂态性能不理想和电流互感器易受外界电磁干扰问题,发明了检测电容电流型电子式电压互感器和带补偿线圈的螺旋管空心线圈电流互感器,改善了电子式互感器的性能,提高了工作稳定性。针对智能变电站继电保护分散布置而常规方法测试范围小、不闭环、效率低的问题,提出了分布式继电保护仿真测试方法,研制了智能变电站分布式继电保护仿真测试系统,实现了跨间隔、远距离同步闭环测试,提高了测试效率;该项技术经鉴定达到国际领先水平。该项目获授权发明专利7项,实用新型专利3项,EI检索论文10篇。研制的智能电网继电保护产品已在江苏苏州500kV车坊变、湖南湘西220kV岩人坡变、新疆喀什220kV疏勒变等近千座变电站应用,累计销售2000余套,近三年创造直接经济效益1.5亿元人民币,用户反映系列装置“动作可靠、调试方便、运行稳定”;研发的分布式继电保护仿真测试系统应用于智能变电站检修,单套保护整组测试效率比常规方法提高2倍,用该系统测试后的变电站均未发生过保护不正确动作事故;研制的检测电容电流型电子式电压互感器,通过了科技部技术创新基金验收。该项目经中国电机工程学会鉴定,整体技术达到国际先进水平,具有良好的社会、经济效益和推广应用前景。
[成果] 1600070206 安徽
TM7 应用技术 电力供应 公布年份:2015
成果简介:继电保护是电网的第一道防线,而维护质量状况欠佳的继电保护设备将直接影响到电网的安全稳定运行,国内外近期发生的大停电事故都和继电保护设备的不正确动作直接相关。国网安徽省电力公司积极探索,开展了基于标准化平台的现代电网继电保护状态检修关键技术研究工作,并研发了继电保护状态检修智能决策系统,对继电保护设备开展了在线监测、在线状态评估以及在线检修策略制定等工作,提高了电网设备的运维水平,提升了电网安全运行水平。项目主要技术内容:继电保护状态检修标准化平台是以继电保护状态检修信息规范和评价标准为基础,由硬件平台和信息平台两个部分组成。其中硬件平台完成对继电保护设备数据采集、上送工作,信息平台依据评价标准进行数据分析及在线状态评价并在线制定检修策略,对电网继电保护设备开展状态检修工作,以提高电网的稳定运行水平。该项目实现了电力系统继电保护状态检修智能决策标准化平台和基本功能,研制了新型继电保护装置,打开了传统继电保护装置内部关键状态量的“黑匣子”,对继电保护装置内部光纤接口光强、ADC基准电压等关键状态量进行检测;开发了标准化的继电保护状态检修智能决策平台,采用智能化动态柔性状态评价模型和算法,首次实现了保护设备在线健康状态评价、检修策略的自动生成;研发了多元化、多渠道继电保护状态数据采集和继电保护关键参数的多维度在线监测技术,实现了继电保护设备健康状态动态预警功能;系统能够实时采集保护装置以及交流二次回路的重要运行状态数据,通过精确的状态模型和算法进行分析,在设备的隐患在发展成缺陷之前及时发出预警信息,及时安排检修,提升了安徽电网继电保护设备的整体健康水平,避免了多次继电保护设备异常和电网事故的发生。标准化平台所形成的继电保护在线状态检修策略科学、合理,提高了设备检修的实时性和针对性,为开展继电保护状态检修工作提供了强有力的技术支撑手段。授权专利情况:已授权8项专利,其中发明专利4项,实用新型专利4项。软件著作权1项。技术经济指标技术指标:硬件平台支持关键状态量上送,动作时间,近端故障8-10ms,全线速动小于25ms。信息平台实现数据采集、状态评价、检修策略制定、监测预警等功能。经济指标:减少装置停电检修时间,减少系统停电时间,降低人力资源成本,带来明显的社会效益与经济效益。应用推广及效益情况:基于标准化平台的现代电网继电保护状态检修已在国网安徽省电力公司及所属17家运行单位应用,共计20797个变电站,其中500kV变电站19个,220kV变电站185个,110kV变电站445个,35kV变电站1772个,10kV变电站18376个,共接入设备告警类型682种,共接入模拟量数据类型376种。平台运行良好,对所接入变电站下的所有保护设备进行全维度的数据收集、监测和状态评价,最终给出检修决策建议等信息。增强了电网供电可靠性,直接防止了电网大面积停电事故的发生,产生了良好的经济效益和社会效益。
[成果] 1600100173 江苏
TM6 应用技术 电力供应 公布年份:2015
成果简介:智能电网是世界各国电力工业应对全球能源与环境问题的共同选择,智能变电站、坚强电网网架是智能电网重要组成部分。首先,智能电网建设带来的电力规模化集中汇集、大容量远距离跨区域传输、受扰行为复杂等运行特性,给大电网安全稳定提出了新的课题,如:特高压线路使电容电流影响差动保护灵敏度的问题日益突出;同杆并架线路引起的电磁环网易形成弱电强磁环境,已多次造成区外故障纵联零序保护误动;电网容量增大使电网衰减常数不断变大,引起电流非周期分量衰减缓慢,已出现多次单相故障非故障相CT饱和导致的母差、线路差动误动。其次,智能变电站建设也给保护控制领域带来了新的要求:如:智能变电站保护控制设备的站内、站间同步问题;一次设备智能化带来的各种新需求;系统管理模式变化带来的新需求等。项目团队经过数年刻苦攻关,开发了适用于110kV~1000kV智能变电站保护控制设备统一平台,支持保护、测控、合并单元、智能终端、稳控、时钟等各类二次设备,研制了线路保护、变压器保护、母线保护、多功能综合测控等系列成套设备,搭建了研发、生产、工程为一体的产品应用体系,并取得多项关键技术创新和保护原理突破:研制了线路差动阻抗继电器,解决了超(特)高压长线路电容电流补偿的难题,填补了可控高抗线路保护原理的空白。提出单通道条件下线路纵差和纵联距离无缝切换机制,提高保护适应复杂通道状况的能力,降低了主保护退出运行的概率。基于加零序电流分量合成的专用样本电流,提出了采用谐波、波形间断、基于比幅的波形对称的复合判据,实现了励磁涌流按相闭锁,确保变压器空投不误动和内部故障快速动作。提出了差流过零和间断特征识别CT二次拖尾的方法,解决区外故障切除引起母差误动问题。提出了用故障相电气特征量作为非故障相动作方程制动因子的方法,确保非故障相饱和时,线路、主变、母线差动保护不误动。提出了数据硬实时交换、功能模块板间平滑迁移、实时全景数据调试等方法,构建智能站保护控制成套设备统一平台,实现全站二次设备平台共享,大幅节约成本,提高运维效率。首次在单台装置上实现了测控、计量、同步相量功能的优化整合,减少了智能变电站二次设备的投资和维护成本。项目获授权专利33项,其中发明专利15项;获软著1项;出版著作2本;发表论文18篇。项目通过中国电机工程学会组织的科技成果鉴定,以程时杰等院士为主任的鉴定委员会认为总体技术处于国际领先水平。项目获2014年南京市科技进步一等奖、国家电网公司科技进步一等奖,核心发明专利获国家电网公司专利一等奖。项目被列为2014年国家火炬计划产业化示范项目。项目成果已在1000kV淮南特高压站、750kV西安南、500kV苏州车坊变、220kV新疆喀什变、110kV镇江陵口变等数百座变电站以及巴西、印尼等海外市场得到广泛应用,并成功应用于国内首个新一代智能变电站和首个配送式变电站。累计销售12000余套,实现收入13.41亿元。提升了变电站的智能化水平、可靠性和资源使用效率,有力的支撑了中国特高压互联电网建设和大规模可再生能源开发利用,极大地提升了中国电工装备制造企业国际核心竞争能力。
[成果] 1400160257 北京
TM8 应用技术 [工程和技术研究与试验发展, 工程技术与规划管理] 公布年份:2013
成果简介:该项目属于高电压技术领域,项目来源为国家电网公司科技项目。环境气候条件是影响交/直流输变电工程电磁环境水平的最主要的因素,但是国内外使用的计算模型都偏于简单,特别是面对中国地域广大,气候环境条件千差万别的情况,难以精确而具有针对性的预测具体工程在所在地域的电磁环境水平,这就造成对某些工程的电磁环境设计可能偏严而增加成本,而某些工程由于预测偏松,投运后可能发生意想不到的环境超标现象。该项目通过交/直流输电线路(±500kV、500kV、750kV和1000kV)实测、高海拔电晕笼试验以及在环境气候试验室内开展电晕试验等多种研究手段,获得了大量的环境气候条件对交\直流输电线路电磁环境影响的试验数据,经过对以上数据进行统计和分析,获得了温度,湿度,大气密度以及雨、雪和冰霜对交\直流输电线路电磁环境的影响规律,推荐了不同环境气候条件下的输电线路无线电干扰、可听噪声和直流合成场的计算方法。该项目研究成果可应用于指导中国超\特高压输电线路设计时的导线选型工作,已建成的特高压交流示范工程、向家坝-上海±800kV直流输电工程等多条线路的设计中已使用了该项目推荐的输电线路无线电干扰、可听噪声和直流合成场计算方法,结果显示以上工程的电磁环境满足国家相关规定,电磁环境方面的投诉较少。经有关部门提供的应用证明显示,应用该项目研究成果以来,已节约工程建设成本约9000万元,并且避免和解决了线路大量的环境纠纷问题,维持了社会稳定,经济效益和社会效益显著。项目研究共获得专利5项(发明专利4项、实用新型专利1项),在核心期刊发表论文4篇,并被EI收录3篇。项目曾获国家电网公司科技进步奖2等奖1项。
[成果] 1400160263 北京
TM2 应用技术 [工程和技术研究与试验发展, 电力供应] 公布年份:2013
成果简介:该项目主要源于国家电网公司科技项目,是项目组历时近3年完成的科研成果。由于中国复合绝缘子和RTV防污闪涂料的制造水平、结构设计、配方工艺、运行条件等方面存在较大差异以及使用数量的迅猛增多,实际运行也发生了较多的绝缘子老化、闪络、击穿、掉串等事故,给电网安全、稳定运行带来较大隐患。因此,如何准确、实时掌握其运行特性,正确评价其使用寿命,选择科学的运行维护策略,提高电网的安全经济可靠运行水平,成为运行管理部门的一大关键技术难题。为满足电网发展的新需求,必须开展复合绝缘子和RTV防污闪涂料使用寿命研究,提出一套科学合理、有效有力的评估方法和运行维护策略,指导工程设计、制造、选用及运行维护。成果的主要技术经济指标(1)掌握运行复合绝缘子和RTV的运行特性,提出其使用寿命评估方法和判据准则,制定运行维护相关规范,指导复合绝缘子和RTV的制造、运行,以提高电网的安全经济运行水平;(2)提出新型试验方法,修订相关标准,未运行检测提供统一方法。该项目所提出的复合绝缘子和RTV使用寿命的定性和定量的评估方法和判据,通过有效诊断方法将复合绝缘子老化性能分级,运行单位可以通过简单的测试后进行分级,然后采取相应的处理措施,这项成果可以大大减轻运行单位的工作强度,简化运行维护成本,提高电网经济、安全运行水平。该方法在实际运行维护中被广泛应用,成效显著。该项目为正确、合理选用、维护、更换复合绝缘子和RTV防污闪涂料提供了科学依据。国内35kV~1000kV复合绝缘子已超过400万支(喷涂RTV的盘形绝缘子用量更大),每年更换比例统计约0.5%,其中,未达绝缘子使用寿命年限、尚能正常运行就更换的数量估计有0.1%。按每只复合绝缘子平均购买价格500元估算,可为社会节约4000只×500元=200万元。获得2012年度国网电力科学研究院科技进步二等奖。
[成果] 1400130101 江苏
TM2 应用技术 [工程和技术研究与试验发展, 电力供应] 公布年份:2013
成果简介:该项目主要源于国家电网公司科技项目,是项目组历时近3年完成的科研成果。复合绝缘子和RTV防污闪涂料作为高压绝缘产品已广泛应用于输变电系统,其使用寿命研究对电网安全、稳定、经济运行极为重要。由于中国复合绝缘子和RTV防污闪涂料的制造水平、结构设计、配方工艺、运行条件等方面存在较大差异以及使用数量的迅猛增多,实际运行也发生了较多的绝缘子老化、闪络、击穿、掉串等事故,给电网安全、稳定运行带来较大隐患。因此,如何准确、实时掌握其运行特性,正确评价其使用寿命,选择科学的运行维护策略,提高电网的安全经济可靠运行水平,成为运行管理部门的一大关键技术难题。为满足电网发展的新需求,必须开展复合绝缘子和RTV防污闪涂料使用寿命研究,提出一套科学合理、有效有力的评估方法和运行维护策略,指导工程设计、制造、选用及运行维护。
[成果] 1600090399 湖北
TM2 应用技术 电线、电缆、光缆及电工器材制造 公布年份:2015
成果简介:该项目属于高电压工程领域,项目成果对交流输变电工程电磁环境水平控制有重要指导意义。电力金具的电晕噪声效应直接影响人民群众对输电工程的印象,该项目研究了超特高压交流工程金具的电晕特性并优化金具结构,能有效降低输变电工程的可听噪声,实现节能环保,促进湖北省内电力行业的健康快速发展。主要内容及特点如下:1)研究了超特高压架空输电线路和变电站典型金具的电晕特性,制定了超特高压金具电晕试验方法,提出了金具的场强控制水平和结构参数,可将超特高压的金具电晕噪声降低2-8dB。2)进行了模拟0~4300m不同海拔高度线路金具电晕试验,结合4300m海拔的电晕电压实地测试试验,首次提出了海拔范围0~4300m金具电晕电压海拔校正公式及海拔4000m的线路金具防晕控制参数和结构尺寸,为高海拔超高压工程金具选型和设计提供依据。3)首次进行了特高压单回、同塔双回的刚性跳线金具特高压交流电晕实测研究,提出了特高压刚性跳线电晕水平和结构优化型式。该项目获发明专利授权2项,实用新型授权2项,形成国家标准1项,行业标准1项,规范了金具试验和入网标准,保障湖北省电网安全和人民身体健康。该项目成果已在湖北省内特高压交流线路的设计建设过程中发挥了重要作用,为特高压交流工程的电磁环境水平控制提供了依据。省内多个超高压工程应用该项目成果,降低了输变电工程噪声水平,明显改善输变电工程附近居民对输电设施的不良感受,为实现环境友好性的湖北电网建设提供了重要技术支持。同时,项目推进了湖北省内电力设备生产厂家的技术进步,提高了其生产技术水平和设计能力,创造了良好的经济效益。经湖北省科技信息院科技查新检索中心查新显示:“所检文献中未见与委托课题《超特高压输变电工程线路和变电站金具电晕特性及结构优化》提出的查新要点内容相同的记载”。经中国电机工程学会组织的专家鉴定:“该项目提出的超特高压交流输变电金具电晕试验方法、金具结构……和起晕电压海拔校正等成果达到国际领先水平。”
[成果] 1600100490 江苏
TM7 应用技术 电力供应 公布年份:2015
成果简介:智慧城市是以“绿色和智慧”为核心的城市高级形态,是未来城市的发展方向。随着国家加快实施智慧城市战略,南京河西新城成为国内第一批智慧城市试点。作为青奥会主办地,南京市成为智慧城市建设的典型代表和向世界展示中国智慧城市建设成果的重要窗口。智能电网是智慧城市的重要基础和客观需要,在促进绿色发展、保障用电安全可靠、丰富服务内涵、带动产业发展等方面对于智慧城市的发展具有重要的支撑作用。南京河西新城在智慧城市建设中的重要地位,对南京智能电网的建设提出了极高的要求。该项目以服务于智慧城市发展为宗旨,以包含分布式电源/多样性负荷等新型元素的智能配电网为研究对象,以南京河西新城为试点,开展了智能电网支撑智慧城市发展的关键技术研究,在智能配电网的绿色低碳、多能源优化供应、高可靠用电保障等方面取得了技术突破,并研发了具有完全自主知识产权的智能配电网综合优化调度系统及系列关键设备,相关技术和产品填补了多项国内空白。项目取得的主要技术创新如下:面向智慧城市建设的标准,建立以绿色低碳的能源供给和高效可靠的智能用电为目标,以技术研发-示范应用-产品推广为纽带的智能电网综合优化建设体系。以清洁可再生能源消纳和电力用户感知为向导,面向配电网运行的全过程提出包括安全性、可靠性、经济性、优质性和智能性的智能配电网高效运行评估指标体系。提出“局部就地平衡-区域间互供-整体消纳协调”的分布自治、分解协调的空间均衡调度机制,建立源-网-荷综合优化分层调度模型,实现智能配电网多维空间协调调度。提出多元互动的智能配电网调度业务优化方法,建立长期-中长期-短期-超短期-实时多时间尺度调度策略,实现配网规划、调度控制业务的综合优化。针对接入配电网的不同类型分布式电源、分布式电源集合-微电网和不同类型与形式的配电网负荷,提出分布式发电集约化管控、微电网优化调度控制和多样性负荷管控方案,实现关键设备与系统的协调。提出基于分布式电源及负荷响应特性约束的微电网稳定控制动态调节技术、具有动态载入和自适应判断特点的微电网协调调度技术。项目申请专利47项,其中获授权发明专利15项,获国际专利3项;获软件著作权5项;发表论文50篇。项目的研究成果通过了中国电机工程学会科技成果鉴定:“在优化调度模式、优化调度技术以及系统和装备研制方面处于国际领先水平”。研究成果在南京河西新城得到成功应用,提升了电网供电可靠性和电能质量,增强了清洁能源消纳能力和电网与用户的互动水平,确保了亚青、青奥赛事及国家领导人外交会务等重大活动的安全可靠供电,得到了国际社会的高度认可。项目成果随后不仅推广扬州、泰州等省内城市,而且推广到天津、浙江、河北、陕西等全国各省市,为城市建设和民生保障提供了重要基础支撑,并带动了江苏智能电网上下游产业的发展。
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