陕西电科院:为电网智造“顺风耳”“隐声衣”

近年来,国网陕西电科院依托电网环境保护、配电自动化、接地工程技术三大重点实验室,在智能配电网及自动化技术、接地技术及工程应用、环保技术及产品研发方面取得了丰硕成果,承担了陕西公司1000kV榆横输变电工程、750kV南山变、西安南、西城高铁陕西段、西安地铁等重大工程的电气试验及技术监督,在支撑绿色智能电网建设及安全稳定运行、服务国家治污降霾工作中发挥了举足轻重的作用,以高度的大局意识和政治责任感,实力履行央企社会责任。

分析检测土壤耐腐蚀性指数

技术引领  为绿色未来保驾护航

2007年,国家电网环境保护重点实验在国电陕西电科院内正式命名。2012年该实验室获得陕西省环境保护电力环保重点实验室命名,2016年1月获得国网公司重点实验室称号。

时至今日,这个实验室已是成果累累,累计获得陕西省科技二、三奖8项,环保部科技三等奖2项,国网公司科技进步二、三等奖3项,国网公司管理咨询、管理创新优秀成果三等奖2项,国家能源局软科学研究优秀成果三等奖1项。其相继研发出输变电工程的三大技术,通俗的讲就是给电网工程智造了“顺风耳”“隐声衣”和“千里耳”,自主研发的输变电工程噪音提取测试技术、基于地理信息系统的环境敏感区识别等技术局居国际领先水平。

“变电站的噪音经常是困扰周边住户的一大民生问题,输变电噪音提取测试技术就是为电网工程研发的一双灵敏的耳朵,我们称它为“顺风耳”,它能准确辨别出输变电设备的噪声点位置和声音特性,对症下药,体育下注,通过声音传感器,将采集的设备噪声数据经过分析、合成的影像图直观的将声源位置、特性展示给用户,进而进行针对性的治理与防护。不仅降低了噪音及维修成本,还能帮助设备厂家对技术的不断改进,从而让居民不再受到困扰。”

“隐声衣即是声子晶体降噪结构,它是利用声子晶体隔音罩轻质、高效、低频、适用性强等特性,实现对低频范围多个特定目标频率的高效隔音,并且隔音效果更好!”国网陕西电科院电网环保中心主任、国家电网公司电网环境保护重点实验室主任吴健说。

国家电网公司电网环境保护重点实验室主任吴健与工作人员测试数据

据了解,该研究成果已完成应用陕西多个变电工程噪音治理方案设计及工程施工中去,同时也为政府发展清洁能源提供可行性方案前期论证依据。实验室通过开展输变电工程的综合环境效益研究,可引导电网规划和建设布局优化,促进电能替代战略的实施,有利于清洁能源发展、节能减排,让决策“运筹帷幄之中,决胜千里之外”。

据测算,到2020年和2030年我国清洁能源装机将分别达到10亿千瓦和17亿千瓦,而以特高压电网为平台,未来清洁能源消纳和利用的比重分别可以达到18%和26%,从而将碳排放峰值控制在101亿吨左右,峰值降低24亿吨,达峰时间可从2030年提前至2025年前。仅在中东部地区,在2020年接受清洁电力可达到3.1亿千瓦,每年可替代原煤4.8亿吨,减排二氧化碳9.5亿吨,二氧化硫164万吨,PM2.5排放量降低20%以上。

降噪设备,测试噪音

防患未然  填补电力行业空白

2016年,国网陕西电科院先进配电自动化与配电网优化控制联合实验室被正式命名为国家电网公司重点实验室,该实验室是国内唯一拥有配电网故障处理全面测试能力的实验室,实验室由智能配电网分实验室和真型配电网故障模拟分实验室组成,依托具有自主知识产权的配电自动化系统测试技术和设备,为国网公司配电自动化工程和实用化验收测试工作提供有力支撑。

“国家电网公司10kv以上的配电线路长度达到369公里,要解决的故障问题非常多,用传统的常规办法无法计算清楚,往往在用户停电故障中85%发生在配电网中,故障出现后如果不能及时发现故障所在地和原因容易引起火灾,如果旁边是加油站或者易燃物存放处那后果不堪设想,这几年我们实验室全心致力于解决配电网运行控制和故障处理等关键技术,先后开展了复杂配电网简化分析、快速仿真、智能配电网自愈控制关键技术,目前是国内唯一拥有配电网故障处理全面检测能力的实验室,该技术可以使配电网上的故障防患于未然,减少不必要的损失!”国网陕西电科院总工程师、国家电网公司先进配电自动化与配电网优化控制联合实验室主任刘健在座谈会上介绍。

据了解,在过去的配电网运行过程中,需要在长期等待故障发生才能检验,导致缺陷故障不能及时发现与消除,严重影响了用户用电。如今如何使故障防患于未然?刘健给出了答案:“如同飞机模拟测试系统将原本需要在天上才能进行的测试挪到了地面实验室模拟环境进行测试一样,配电自动化系统测试成套设备把原来需要在运行的电网上长期等待故障发生才能进行的检验,用模拟故障现象和运行场景来替代,减少了故障发生,保障了电网的安全运行。”

近年来,先进配电自动化与配电网优化控制联合实验室承担了大量的科研项目,完成的国网公司科研项目有“配电自动化的系统测试技术研究”“基于自愈的配电网故障处理技术研究”“智能配电网自愈控制技术研究与开发”等,研究成果达到国际领先水平。在国内外学术期刊发表学术论文200余篇,SCI、EI收录130余篇,获得软件著作权11项、发明专利授权13项,出版学术著作19部,获得省部级科技进步奖20余项。

模拟雷电波,冲击电流发射器

攻克难关  保障电网用电安全

我国运行着全球电压等级最高、规模最大的电力网络,并且电网规模还在持续扩大。接地系统是大型电力网络不可或缺的重要组成部分,是电网遭受雷击和故障时大电流入地的唯一途径,是确保电力系统安全运行的基石。

“我国750kv电压等级输电线路投入运行以来,一直没有成熟的线路避雷器产品,今年6月由电科院牵头研发的国内首支750kv输电线路用避雷器在洛横Ⅱ线128号杆塔上安装成功,投入运行,填补了国内技术空白。”国网陕西电科院设备状态评价中心副主任、国家电网公司电网接地工程技术实验室主任王森说。

在隐蔽于地下的接地网中,确定哪一根属于故障接地导体,就好比盲人摸象,这是一个困绕业界多年,让国内外专家都望却步的课题。王森创新工作室仅仅用了不到三年的时间攻克了这项技术难题,建立了接地网支路导体检测完整理论体系。

2010年3月,国网公司正式命名建立了我国首个电网接地工程技术实验室。2013年,实验室技术骨干团队—“电网接地性能优化与检测技术科技攻关团队”被授予国家电网公司级科技攻关团队;2017年6月,国家能源局电力行业接地技术标准化委员会(简称接地标委会)挂牌成立,秘书处挂靠该实验室,实验室学科带头人王森当选为接地标委会秘书长。

工作人员使用低频噪音测试装置采集数据

近年来,实验室面向电力运维实际需要,在大型接地装置腐蚀预测、降阻工程、工频和冲击参数测试等多方面进行了深入研究,填补了国内技术空白,为中国电网事业的发展做出了应有贡献。据了解,电网接地工程技术实验室先后承担国家电网公司、国网陕西电力科技项目40余个,取得国家发明专利17项,参与国际标准、行业标准、企业标准编制13项,发表论文50余篇,被SCI、EI检索30余篇。

站在新起点,肩负新使命,建功新时代。未来,国网陕西电科院将继续坚持科技引领,推动创新驱动发展战略,不忘初心,把握大势,一张蓝图绘到底。全面支撑特高压和绿色智能电网建设,落实国家大气污染防治行动计划,以输送清洁能源为主导,进一步优化能源结构,将陕西省清洁能源的资源优势显著转化为经济发展优势,满足大规模清洁能源接入和输送,造福社会。(杨旭景 文/图)