[00365989]电网设备分布式故障检测与预警关键技术及应用

高压设备的运行安全是整个电网可靠运行的基础。设备缺陷和故障的可靠检测、精确定位和及时预警是保障设备安全的前提条件，也是实现电网设备智能化的主要瓶颈和世界性难题。近年来，随着智能电网的发展和电网规模的迅速增长，及时、准确地发现设备缺陷和故障面临更大的挑战，传统的单参量、集中式检测方法难以满足新的要求。项目在国家基金委、科技部、上海市的支持下，通过产学研用和国际合作，经过近10年的联合攻关，提出了基于分布式状态感知实现设备故障检测和预警的技术路线，解决了复杂干扰环境下设备缺陷和故障快速辨识、精确定位的难题，主要创新成果包括： 发明了基于特高频传感阵列的变电站局部放电高效检测方法，攻克了纳秒级检波降频和微秒级无线网络同步等局部放电分布式智能传感技术难题，研制出变电站局部放电快速检测系列仪器，通过信号强度分布指纹匹配和波达方向分析实现缺陷设备的快速甄别，解决了变电站设备逐个检测工作量大、效率低的问题，一个变电站典型检测时间由1-2天减少到1-2小时。 提出了声电信号分布式联合检测的变电设备局部放电精确定位方法，建立了高阶累积量、双谱估计等抗干扰信号处理模型，发明了高灵敏度、高信噪比的特高频曲流传感器，研制出变电设备局部放电精确诊断和定位系列仪器，解决了强电磁干扰背景下分布传感时延序列准确提取、多源放电或干扰脉冲可靠辨识的难题，GIS等开关类设备内部绝缘缺陷点定位误差达到厘米级。 发明了输电线路分布式故障检测与定位方法，建立了故障暂态电流多点协同分析和波形反演模型，突破了监测装置高效可靠供电、宽带信号传感等技术瓶颈，研制出线路分布式监测和故障定位装置，实现了故障精确定位和故障类型自动辨识，故障点平均定位误差比集中式检测方法降低1个数量级。 提出了分布式传感网络数据驱动的输变电设备状态评估方法，构建了高维随机矩阵、关联概率图等多维状态数据分析模型，解决了多源信息融合分析的难题，提高了设备关键状态评价、预测与故障辨识的准确性，开发了输变电设备状态评估与故障预警系统，设备状态预测的准确率超过85%。 研制的产品关键性能指标超越进口产品，近三年迅速在全国31个省市6100余座重要变电站和830余条输电线路上大规模推广应用，并推广至北美、欧洲等区域的20多个国家，直接销售额21.2亿元。成果应用以来，发现1500余处设备缺陷，解体维护632台次，避免了数百起电网停电事故，准确诊断1372次输电线路故障，巡线时间缩短50%以上，减少设备和停电损失超过15亿元。 项目获得发明专利授权58项（含美国专利1项），实用新型38项，软件著作权12项，发表SCI/EI论文132篇，出版专著1部，参与制定国家/行业标准4项。成果得到美国Usi公司、英国Strathclyde大学Martin Judd教授等国际知名同行的广泛关注和正面评价，经鉴定“在快速巡检、缺陷定位和状态评估的准确性等方面达到国际领先水平”，获得上海市科学技术奖一等奖2项。