走进国网公司变电主设备状态先进感知与智能评估技术实验室

来源：米乐体育官方APP    发布时间：2024-02-01 09:06:34

  国家电网有限公司变电主设备状态先进感知与智能评估技术实验室依托国网河北省电力有限公司建立，面向变电主设备高可靠性运行的要求，围绕变电主设备正常运行状态多模态感知、状态评估与故障预警、多参量协同智能巡检以及柔性电网设备运行适应性和状态感知评估四个方向开展技术研究。

  10月23日，在1000千伏特高压邢台变电站，国家电网有限公司变电主设备状态先进感知与智能评估技术实验室成员孙路、刘浩宇采用自主研制的基于声学振动信号的设备内部机械缺陷检测仪，对站内1000千伏特高压并联电抗器开展故障缺陷带电检测，排查设备隐患。

  基于声学振动信号的设备内部机械缺陷检测仪是实验室针对高压并联电抗器运行特性研发的带电检测仪器。为保障变电设备安全可靠运行，实验室不断探索先进感知技术在电力设备状态监测评估领域的应用路径，为保障大电网安全运行、建设新型电力系统提供技术支撑。

  2018年10月，国网河北省电力有限公司电力科学研究院对投运一年多的1000千伏特高压邢台变电站并联电抗器进行内部绝缘油溶解气体含量检测试验，检测结果显示溶解气体含量高于标准值。

  溶解气体含量异常可能是因为设备内部存在缺陷。实验室负责人高树国带领团队承担了分析查找设备缺陷的任务。研究团队采用多种检测手段多次复查特高压并联电抗器绝缘油溶解气体，并邀请国内相关行业专家“会诊”，最终将问题的症结锁定在设备强幅振动上。

  特高压并联电抗器发挥着平衡电压的作用，其运作时的状态直接关系到特高压输电线路安全可靠运行。研究团队发现，由于特高压并联电抗器结构特殊、运行工况复杂，振动加速度幅值可达10米/平方秒，这一数值是与之相连接的特高压变压器和500千伏超高压电抗器振动加速度幅值的数倍。如此大的振幅有可能引发设备部件松脱、破损，设备内部电磁环境紊乱、绝缘性能下降，进而造成设备内部绝缘油发生击穿放电。这是设备内部绝缘油中溶解气体含量异常的主要原因。

  为及时发现并解决同类问题，研究团队从设备正常运行原理入手，通过大量仿真计算和现场实验，逐步掌握了高压并联电抗器内部组件疲劳松动机理和振动传播特性。2019年2月，研究团队正式承担了公司“基于声学振动信号的高压并联电抗器缺陷检验测试技术及诊断方法研究”重点研发项目。依托该项目，研究团队创新提出了基于状态量特征及深度学习的电抗器机械缺陷状态评估及诊断预警方法，并研制了基于声学振动信号的设备内部机械缺陷带电检测装置。

  之后，团队成员在国内百余台高压并联电抗器上开展了技术验证和示范应用，发现了数十台高压并联电抗器潜在机械缺陷，帮助避免了缺陷扩大而引发的设备故障，保障了电网安全运作。

  变压器是变电站中电能转换的枢纽设备。受封闭外壳和内部复杂结构影响，变压器内部运作时的状态处于“黑箱”中。运维人员通常采用外部传感器来间接感知设备内部的运行状态。然而，外部传感器存在反应速度慢、测量准确性不足的缺点，不能精准反映变压器真实运行状态。

  内置式光纤测温传感技术通过在变压器内部放置光纤测温传感器，实现实时监测变压器内部运行状态，具有测量精度高、灵敏度高、反应速度快等优势。但该技术长期被国外垄断，成套装备价格高昂，而国产的内置式光纤测温传感器寥寥无几，仅有的几款还由于产品适应性差等原因未能实现规模化应用。

  为此，2015年1月，实验室组建了产学研联合攻关团队，承担公司重点研发项目“基于荧光光纤传感的变压器绕组测温技术研究”。历经5年攻关，团队攻克了微弱荧光信号精准解调等难题，实现了具备过负载能力评估边缘计算功能的高性能荧光光纤测温系统国产化，技术指标达到国际领先水平，打破了国外的技术垄断。随后，实验室推动科技成果转化，随着相关技术和国产化装备推向市场，市场同类产品价格降低了约40%，国产化装备在国内市场的占有率达80%，并实现了产品出口。

  实验室团队还先后突破了多参量传感、一体化融合和智能诊断等关键技术，陆续研发了基于光纤测量的超声局部放电、变压器绝缘油溶解氢气、变压器内部组件振动监测装置等一系列测量传感设备，实现了变压器状态直接感知和变压器故障主动预警。

  李天辉是实验室高压设备绝缘检测领域的技术带头人。2007年博士毕业后，他入选河北电科院人才托举计划名单，进入实验室工作。两年后，李天辉主持了河北电科院“高压组合电器设备内部绝缘检测关键技术”青年专项课题研究，带领研发团队创新提出了集生产、安装、运维三类设备健康安全防线于一体的组合电器内部击穿闪络预警及防御技术。此外，李天辉和研发团队在提高变电主设备绝缘组件性能、降低绝缘组件安装隐患、提升变电主设备正常运行监测信息感知能力等方面取得了多项技术成果，获得多项省部级和行业级科技奖项。

  如今，实验室中像李天辉一样从科研激励机制和支持举措中受益的青年研发人员越来越多。近年来，实验室实施给予青年人才高级技术岗待遇、设立青年专项创新基金以及科技成果转化收益分红等激励机制。为加快研究型人才培养，实验室还定期开展全员培训师、大讲堂、技术沙龙等活动，邀请系统内外专家学者交流分享科技创新成果。此外，实验室同多个国家级科研平台和多家科技创新型装备企业建立了常态化科研交流合作机制，为青年科研人员提供成长的沃土。

  近三年，实验室青年科研人员牵头项目获得的科技奖项达10项，其中省部级奖项2项、行业级奖项6项、公司级奖项2项。

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