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罗兵:新型电力系统背景下电力装备智能化变革正逢其时

信息来源:     发布时间:2021-07-07





  与传统电力系统相比,新型电力系统电源结构以新能源为主体,具有随机性、波动性、间歇性特征,加之新能源大规模并网后系统呈现高度电力电子化特征,带来谐波污染、电压恢复与直流分量等一系列问题,都给电力设备安全、可靠运行带来了巨大挑战。在此背景下,实时、准确地掌握电力装备的运行状态显得尤为重要,装备智能化技术为此提供了行之有效的实现手段。当前智能传感技术、云计算、大数据、物联网、移动通信、人工智能、区块链等新一代数字技术迅猛发展,传统电力装备智能化变革正逢其时。



  电力装备智能化技术发展新机遇前所未有


  政策引领方面。南方电网公司承接国家推动“双碳”目标落地、加快构建以新能源为主体的新型电力系统的要求,率先发布了《数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书》,提出“数字电网将成为承载新型电力系统的最佳形态”,并在继而推出的《南方电网公司建设新型电力系统行动方案(2021—2030年)白皮书》中同样将数字化技术作为支撑建设的关键手段。白皮书和行动方案的发布为电力装备智能化技术指明了发展方向。


  技术需求方面。数字赋能是新型电力系统的三大特征之一。通过提升电力装备智能化水平,实现设备实时感知、精准控制及快速响应,可赋能生产管理和生产决策,为支撑电网安全稳定运行,推进新能源及系统调节资源的可观、可测、可控能力体系建设提供技术基础。


  产业水平方面。目前,传感芯片、通信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法及其系统级商业集成产品均在产业化水平和供应能力上呈现爆发式增长态势;以高速率、低时延、大连接为突出特征的5G通信技术已在各行各业全面应用;我国在大数据基础理论、核心器件和算法、软硬件及应用层面的技术也日益成熟。在电力生产领域感知层、网络层及应用层所需技术方面,已经形成了较为完善的产业生态,能够满足新型电力系统下电力装备智能化的建设需求。同时,近年来大量高端电力装备纷纷实现国产全自主化,一定程度上有助于电力装备全面智能化的实现。



  紧跟前沿,引领发展,

  以技术攻关突破应用瓶颈


  虽然目前已有不少电力装备智能化产品投入应用,但其往往因为可靠性较差、针对性不强、升级迭代困难等问题,未能在设备状态感知和精准控制方面展现良好的效果。


  作为电力装备运行安全的守护者,电网公司应当加强智能终端可靠性检测评价技术研究,通过开展入网检测、修编技术规范等手段,提升智能感知终端的品控质量。作为电力装备安全运行的执行者,电网公司应当从实际需求出发,以重大科技项目群的方式加强核心技术攻关,推进研发应用吉赫兹级带宽、千安培级电流测量范围的磁阻电流传感器,兆瓦级低功耗微机电系统电场传感器,以更加精确地反映电力设备运行状态;研发应用声纹、振动、热、光等多物理量传感器,以进一步获取电力设备的非电状态参量;研发以无铅铁电材料为基础的环境友好型陶瓷传感器,在保障设备运行安全性的同时提升绿色指标,推动电力装备智能感知终端的技术升级和有效应用,以“需求+效能”为理念引领技术发展方向。



  加强警惕,抵御风险,

  以纵深布防保障数据安全


  电力装备智能化的实现必将产生海量生产数据,保障数据安全将和保障设备安全一样成为电网可靠运行的最基本要求。然而,近年来数据安全风险与日俱增,不断涌现的网络攻击逐渐呈多元化、专业化、规模化态势,极具隐蔽性和欺骗性,对电网设备、运维和业务数据安全造成显著威胁。


  电网公司需要部署开展安全纵深布防,实现新一代防火墙、网络攻击诱捕、态势感知等设备系统的全面防护,以抵御未来可能出现的各类高级网络攻击。建立并优化跨网络分区的数据安全交换通道,完善数据交换策略,实施内外网数据安全交换平台的全面改造,最终实现系统网络安全全域防御和纵深防御体系,为新型电力系统建设提供安全保障。



  制定标准,完善规范,

  以统一体系破除应用壁垒


  目前不同智能感知系统在终端物理接口、通信传输方式、数据管理方法上千差万别,难以实现即插即用,抬高了应用的技术门槛。对于新出现的感知终端,领域内既有标准无法全面规范其技术要求,同时由于其处于若干领域的交叉地带,还可能导致多个标准要求不一致的问题。


  作为连接电力设备与智能化技术的实施主体,电网企业有必要自上而下开展架构设计,研究制定适应电网自身生产各环节的标准体系:推进智能装备通用物理接口、数据传输等系列标准制修订工作,增强感知终端互换性和数据管理互通性;统筹电工装备、智能传感、通讯等跨机构、跨领域标准的协同制定,实现“多规合一”;还应强化标准的动态更新与维护,主动适应电力装备智能化技术发展。



  带动产业,规范市场,

  以专项引领驱动技术飞轮


  目前电力设备智能化技术没有不可逾越的理论瓶颈,且数字电网的建设对其具有强烈的应用需求,已满足技术飞轮的基本条件。但由于行业健康度不足,存在概念泛化情况,加之创新性不足等问题,使得电力装备智能化的技术飞轮未能真正转动起来。


  电网公司有能力、有责任引领行业规范和产业技术要素健康流转,对行业内存在的智能化技术予以扬弃,通过打造智能设备投运风险应用效能和运行风险的精准评价体系,促使设备迭代升级。另一方面,可依托技术引领和新技术入网等专项工作,推进设备智能化技术的挂网运行和示范应用,进而更新完善智能设备运维技术体系,将电力设备智能化技术的“试验田”进一步深耕为“示范田”。 (作者为南方电网公司高级技术专家、先进电工材料与装备联合实验室负责人



文章来源于2021年7月6日《南方电网报》




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