智能高压开关设备关键技术及工程应用.pdf-术奖励候选项目公示.PDFVIP

中国电机工程学会推荐 2017 年度国家科学技 术奖励候选项目公示 一、项目名称 智能高压开关设备关键技术及工程应用 二、推荐单位意见 高压开关是电网运行控制的执行设备。常规高压开关存在拒动故障 多、倒闸时间长、操作过电压高等问题，难以适应电网日益提高的可靠 性与智能化要求。该项目在国家 863 计划、河南省重大科技专项等的支 持下，在国际上率先成功研制了具有完全自主知识产权的智能高压开关， 主要贡献有以下三个方面： 一、有力地支持了智能电网发展。该项目研制的智能高压开关实现 了从模拟接口到数字接口、从电气控制到智能控制、从简单告警到状态 感知的跨越，大幅提升了电网运行控制的时效性、安全性和智能化水平， 为我国智能电网建设发挥了重大作用。 二、推动了高压开关行业的重大技术进步。首次提出高压开关与电 子设备融合的技术方案，攻克了高压开关组群顺序控制、智能联锁控制、 电寿命及可靠性在线评估等核心技术，从无到有建立起智能高压开关设 备的系列标准，惠及整个高压开关行业，推动我国高压开关骨干企业全 面实现了智能化升级，提升了国际竞争力。 三、取得了显著的经济和社会效益。研制的智能高压开关于2013 年 已在20座变电站投入运行170个间隔。至2016年11月已累计出产5710 个间隔、推广至28 个省市的605 座变电站，占同期市场的80%以上，累 计产值51 亿元、利润6.8 亿元，经济效益显著；同时，有力地保障了电 网与社会供电安全。 该项目获得中国电力奖等省部级一等奖共 3 项。专家鉴定认为：该 项目是对高压开关设备的重大技术升级，主要创新达到国际领先水平。 中国电机工程学会同意推荐该项目申报 2017 年度国家科学技术进 步奖一等奖。 三、项目简介 高压开关是电网运行控制的执行设备，高度影响电网安全。我国电 网约40%的大面积停电和75%的非计划停运由高压开关故障引起，已成为 电网安全水平的重大制约因素。长期以来，高压开关因采用电气控制， 存在拒动误动故障多、倒闸操作时间长、操作过电压幅值高等问题，研 制以高压开关与电子设备融合为主要特征、智能控制和状态感知为核心 技术的智能高压开关是解决上述问题的关键，也是推进智能电网建设这 一国家战略的必要条件。研制工作面临四方面的难题：⑴高压开关电磁 干扰强、机械振动大，与电子设备融合带来的可靠性与稳定性问题突出； ⑵智能控制影响因素多，分合全行程难以准确辨识；⑶开关燃弧时间等 关键状态量获取困难，多元传感信息交互影响复杂；⑷智能控制与状态 感知功能检测国内外无可用方法，机械传动特性的物理仿真困难。 该项目在国家 863 计划、河南省重大科技专项等的支持下，经 7 家 单位近 5 年联合攻关，在国际上率先成功研制了智能高压开关设备，取 得以下创新成果。 ⑴在物理实现方面，首次提出了高压开关与电子设备融合的技术方 案，建立了逻辑节点和信息流模型，实现了设备及信息融合；提出了定 量分析电磁干扰的集中等效源法，解决了电子设备干扰防护设计缺乏依 据的难题。 ⑵在智能控制方面，设计了高可靠性液压弹簧机构，奠定了智能控 制的基础；提出了传动链路耦合的光编码传感方法，解决了触头全行程 精确辨识的难题，实现了顺序控制，倒闸操作时间缩短 70%以上；提出 了高压开关组群联锁控制的软逻辑方法，解决了电气联锁易引发拒动的 问题；提出了考虑长期静置影响的选相位控制方法，准确率提升约20%， 进一步抑制了操作过电压水平。 ⑶在状态感知方面，提出了动态回路电阻与行程曲线聚合的燃弧时 间在线计算方法，解决了电寿命这一关键状态的实时在线评估问题；提 出了在线分析高压开关可靠性水平的概率合成法，解决了将多元传感信 息就地评估为控制决策信息的问题，奠定了主动保护控制的基础，大幅 减少非计划停运次数。 ⑷在试验检测方面，提出了智能高压开关机械与电气特性物理仿真 的系列方法，攻克了行程特性模型驱动与控制等难题，成功研制了国际 首套智能高压开关试验检测平台，为智能化功能的试验检测奠定了基础。 该项目获授权专利31项(发明专利15项)，发表论文73篇(SCI/EI 45 篇)、专著 1 部，应邀在智能电网国际论坛等重要会议做专题报告十数次， 从无到有制定了智能高压开关技术标准23 项(国标及行业标准5 项)，推 动了整个高压开关行业的技术进步。至 2013 年 12 月已出产智能高压开