西北電網一體化安全智能管控平臺助力電網智慧調度與控制

發布時間: 2019-10-15   來源:本站編輯  作者:崔偉

  西北電力調控分中心工作人員正在監測電網情況。

  核心提示:在日前召開的2019年世界物聯網博覽會上,國網西北分部研發的一體化安全智能管控平臺獲得關注。2018年以來,國網西北分部積極落實公司戰略部署,結合泛在物聯技術超前開展一體化安全智能管控平臺建設,全面提升電網態勢感知評估水平,實施主動智慧控制,有效提高了電網運行風險抵御能力。

  7月26日,來自新疆哈密地區的一股強風經由河西走廊席卷河套地區、關中平原,西北電網多個省區新能源發電出力持續攀升。就在這一天,西北電網在實現安全穩定運行的同時,網內新能源單日發電電力達4536萬千瓦、單日電量達7.31億千瓦時,均創歷史新高;新能源利用率達94.5%,達到國際先進水平。這少不了國網西北分部一體化安全智能管控平臺的助力。

  當日,在西北電力調度大廳內,調度員借助一體化安全智能管控平臺,緊密跟蹤預判大風風力強度變化及轉移路徑,分析評估沿途電力設備運行風險,針對電網薄弱環節發布風險預警,提供輔助決策,協助調度調整電網方式。

  一體化安全智能管控平臺由國網西北分部歷經數月研發,于2018年年底上線運行。今年9月10日,2019年世界物聯網博覽會在江蘇無錫召開期間,第十九屆中央委員、江蘇省委書記婁勤儉,國家交通運輸部總工程師周偉等先后參觀了一體化安全智能管控平臺展臺,對平臺運用物聯網技術提升大電網安全掌控能力的創新想法和應用成果給予了高度肯定。

  對電網態勢實現全面精準感知

  西北地區是我國重要的能源基地,青藏高原、柴達木盆地、準噶爾盆地、塔里木盆地、河西走廊等,都蘊藏著豐富的清潔優質能源。

  西北電網東西跨度近3000千米,交直流混聯特征突出,匯集能源類型豐富,承擔著維護區域用電安全、促進清潔電能大規模外送的重要任務,在維護邊疆民族社會穩定、推動區域經濟發展、促進國家能源轉型等方面承擔重要使命,在電網安全穩定運行和高效智能調控方面面臨更高要求和更大挑戰。

  “瀚海闌干,長河落日,松冷千山雪,雁行西風斜。這是西北獨有的壯麗景色,但也說明西北電網運行環境的險峻復雜,”西北電力調控分中心調度處處長褚云龍說,“因此,具備對電網運行內外部環境風險的全面、精準感知能力,是實現電網安全智能管控的第一步。”

  一體化安全智能管控平臺基于物聯網理念技術,以西北電網重要電力設備的地理經緯度位置信息為紐帶,將溫度、濕度等常態化天氣信息,雷電、強風、降雨等6大類惡劣天氣信息,主變油色譜、線路風偏、機組背壓等20余類設備狀態信息、樞紐變電站實時監控視頻信息進行互聯融合,形成了覆蓋范圍超過300萬平方千米、監測節點35萬余個、預警預報時間范圍長達72小時的電網狀態感知“能力圈”,在感知廣度、深度、精度多方面均達到國內領先水平。

  “借助這個平臺,如果網內任何地方出現惡劣天氣或電力設備存在缺陷異常,我們都能在第一時間鎖定目標,全程跟蹤并發布預警。平臺還能對新能源的時空變化做到精準感知,對每個設備狀態做到心中有數,繼而根據電網變化進行柔性的調整控制,從而實現電網安全和效益的雙優化,這在以前是難以想象的。”西北電力調控分中心調度長劉鑫說。平臺上線以來,累計發布各類風險告警500余次,電網感知能力大幅提升。

  設備風險可以體外診斷、量化評估

  具備了感知能力以后,如何挖掘信息價值,實現對設備運行風險的量化評估,為安全穩定評估提供決策依據?這成為安全智能管控要解決的又一個問題。

  國網西北分部結合電網運行實際,針對雷電、大風、覆冰等惡劣天氣,建立了電力設備外部環境風險因素下的線路故障風險評價模型;針對主變等關鍵設備,建立了基于在線監測信息的主變故障風險評價模型;對網內設備開展掃描測評,不斷提升測算準確性,建立了外部氣象、智能運檢信息與設備運行風險的量化關系。此外,國網西北分部在國內首次建立了綜合考慮電網運行安全效益的量化評價指標體系,實現了電網運行安全效益的多目標評估。

  “建立設備風險評價量化模型和電網綜合指標評價體系,就像擁有了對電力設備的體外診斷儀,某個設備發沒發燒,燒得厲不厲害,電網自身有沒有危險,工作效率高不高,我們都可以迅速做出判斷。”西北電力調控分中心副主任牛拴保說。

  6月6日,網內某750千伏線路高壓電抗器中乙炔成分超標,平臺掃描發現異常后,通過模型評估,測算得到線路高壓電抗器故障風險值高達63%。當值調度迅速聯系現場,經核實高壓電抗器確實存在問題,需停運消缺。由于風險判斷及時,處置迅速得當,帶病設備平穩停運,期間電網運行正常,未造成任何不利影響。

  電網運行全過程都能安全智慧主動控制

  知道電網面臨風險,如何開展適度合理的控制,保證電網的安全穩定和高效運行?這是實現安全智能管控實用化的“最后一公里”。

  “知道了電網存在風險仍然是不夠的。基于歷史數據統計,我們發現,隨著電網規模的擴大,外部環境等風險引發設備相繼故障進而對電網造成嚴重影響的事件持續增多,是當前大停電事件的主要原因。由于設備故障屬于隨機過程,我們針對風險,遵循怎樣的標準和原則去確定控制策略,才能使電網在故障前、后全過程中都能保持安全穩定和高效運行?”西北電力調控分中心主任張振宇說,“這最后的問題恰恰是最關鍵,也是最難的問題。”

  國網西北分部基于數學理論和方法,經過反復研究論證,建立了設備相繼故障過程的可信估計方法,結合電網自身調節能力,構建了基于隨機過程的主動控制理論標準,明確了控制目標、控制節點等控制策略中的關鍵環節。控制理論標準的建立為電網的安全智能主動控制提供了實施原則和科學依據,確保了多場景條件下主動控制策略的科學性、有效性和普適性,對于廣泛開展電網安全智慧主動控制、實現電網全過程的安全掌控提供了理論指導。

  2018年年底,南疆地區出現強風沙塵天氣,引發南疆地區電網與西北主網多條聯絡線相繼跳閘。一體化安全智能管控平臺運用基于隨機過程的主動控制理論,對強風天氣下線路跳閘風險及相繼故障過程進行測算估計,評估電網風險并提供輔助決策,協助調度員迅速處置事故,主動調整電網方式,在南疆電網與主網最后一條聯絡線跳閘前,將已故障的750千伏聯絡線恢復正常運行,避免了南疆電網與西北主網解列的嚴重后果,保證了南疆地區可靠用電。實踐證明,主動控制理論的基本結論在電網實際中得到了驗證,為電網的安全防御控制提供了指導。

  一體化安全智能管控平臺是泛在電力物聯網技術在輸電網的探索應用,是西北電網落實“三型兩網”戰略的重要實踐。隨著電網態勢感知、設備風險評估、故障過程估計各方面工作的深入推進以及控制理論的逐步完善,一體化安全智能管控平臺也將發揮更大作用,實現電網安全掌控能力的全面升級。

  未來,西北將形成跨區直流、新能源、負荷“三個億千瓦級”規模的大電網。西北電網在踐行“三型兩網”戰略特別是建設泛在電力物聯網方面,現實需求迫切,應用場景豐富,具有有利的先行先試條件。國網西北分部將繼續發揮先發優勢,深化物聯網、人工智能等先進技術應用,深入開展一體化安全智能管控建設,深化西北堅強智能送端電網和泛在電力物聯網建設融合,持續提高電網安全智慧高效控制能力。

      關鍵詞: 西北電網

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