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奔袭全国各地,穿行于发电站、变电站之间,用信息化的手段为变电站做“体检”和“诊断”,这是能源科学与工程学院“电力系统广域测量与控制四川省重点实验室”的重要工作之一。
“电力系统广域测量与控制四川省重点实验室”是一个拥有11位教师、6位博士和60多位硕士生的大团队。在能源学院党委书记、执行院长黄琦教授的带领下,团队向大电网运行控制与分析、智能变电站保护与控制、电力系统智能诊断与分析、分布式测量与控制、能源互联网、区块链技术、智能配电网等方向大力进军,志在抢占“电子信息+能源战略”的制高点。
“变电站是电力网络中的‘路由器’,它的前端是发电和输电,后端是配电和消费。”团队主要成员之一、能源学院井实博士表示,随着智能电网的建设不断深化,输电站、变电站也从传统的形态向“数字化”“信息化”“智能化”方向发展。这种改变,为电力行业的发展带来了新的可能。
井实博士是团队师生公认的入门最早的“大师兄”,也是团队在“智能输变电”领域“顶天立地”的佼佼者。近几年来,井实与团队成员深入到成都、乐山、资阳、阿坝、康定、攀枝花、西昌等地的电站和变电站,也频繁地远赴许昌、南京、贵阳、大理等地的电力领域相关单位“行医问诊”,得到了业内的充分认可。用井实的话说,“团队成员的脚步走到哪里,电子科大的牌子就亮到哪里!”
把脉:变电站的“老问题”与“新需求”
传统变电站的所有信号都是电气信号,工人们检查维护的时候需要拿着“万用表”等仪器去寻找问题、解决问题;现在有了信息化手段,变电站开始变得“透明”了。把电子信息技术与电力行业交叉,就可以使人们有能力做一些“以前想都不敢想的事情”。为变电站做预先“体检”就是在智能化时代电力行业的一种新需求。
长久以来,变电站一直面临一个棘手的“老问题”:即便单独检测变电站所需的每一个组件都没有质量问题,但当把它们整装起来组成一个完整的变电系统时,就可能面临各个组件相互“掐架”或整个系统“不和谐”甚至“休克”的风险。
在传统的问题解决框架中,工程师们面对这个问题或可凭借丰富的经验做出一些努力,但往往收效甚微。他们必须等变电站正式投入运行之后,“发现头疼就医头,发现脚痛就医脚”。而如果发现的是“心脏病”,往往来不及解决就已经造成变电站的“休克”——停电事故。
因此,电力行业急切地期盼能够用电子信息技术手段在变电站投入运营之前就做一次全面的“体检”,用仿真的方式预先评估整个变电系统的性能和风险。
同时,与电网信息化相伴而生的信息安全问题,也越来越成为电力行业聚焦的重要问题。虽然智能电网相对于互联网具有一定的独立性,但谁也不敢担保智能电网不被攻击或信息不被篡改。正所“谓解铃还须系铃人”,解决信息安全问题还得用信息化的防护手段。不止如此,电网智能化正在催生出更多的新问题、新需求,急需“电子信息+能源”发挥更大的作用。
开方:智能检测系统扮演“专家”常驻现场
需求很明确,但“处方”如何开?为此,在黄琦教授的亲自带队指导下,井实和卢有亮副教授、滕云龙副研究员等团队成员同心合力,开发了一套智能推理诊断系统,它的本质就是数据的采集、传输与处理。目前,这套系统已经走完了产品化的第一步,应用在了变电站、发电厂等电力单位。
在传统的变电站组装方式下,组件的生产厂家“只见树木,不见森林”,在技术上无法对整个变电系统的功能进行全面的把握。因此,有些并非是由变电站组件本身固有的缺陷造成的隐患就会蒙混过关,在装置互联的过程中像“定时炸弹”一样潜伏下来。及至变电站投入运营,变电站的维护和调试人员也很难察觉。现在,有了智能检测系统,“隐患”再也无法隐身匿迹了。
不仅如此,这种智能检测的功能优势为变电站带来的好处也能体现在平时的运营和维护方面。据介绍,以前如果出现故障,工作人员往往要从千里之外请专家飞赴现场解决,费时费力费工,十分不便。现在,智能检测系统不仅可以像“专家”一样及时定位故障所在、诊断故障成因,而且可以在“现场”及时给出解决方案。
在产品的设计方面,团队也充分考虑到了产品的推广和普及问题。“一般来说,一款好的产品,功能越是强大、操作越是简单、使用越是便捷,普及应用也就越是容易。”卢有亮副教授介绍,“智能监测系统”把最复杂的分析诊断工作让机器来做,可以最大限度地解放变电站的工作人员,为日常运营管理提供强大的技术支撑。
在变电站应用该产品的初期,团队成员需要去变电站对运营和检修人员进行培训,教给他们产品使用方法。此后,现场人员在这套产品的帮助下,完全可以像“专家”一样高水准、高效率地开展工作。“我们的产品本来就容易上手,再加上现场技术人员都是电力系统出身,对于指向电力系统的诊断结论,他们一看就懂!”井实说。
经验:想发现需求就要坚持“望闻问切”
回顾团队以及自己与电力行业的多年携手经历,井实说,团队在智能输变电领域已经积累了较为雄厚的科研力量,并通过与国家电网四川省电力公司通力合作,构建了“大电网仿真平台”“智能变电站二次系统仿真平台”“微电网实验平台”等比较齐全的研究平台。
近5年来,团队在智能输变电方向经费累计近2000多万元,知识产权转让2项,获省部级奖励4项、企业科技进步奖6项,发表高水平期刊论文(SCI/EI)50余篇、出版英文专著1部,获得国家发明专利5项、软件著作权5项,申请美国国家专利2项。
能源学院和“电力系统广域测量与控制四川省重点实验室”为团队成员开展科学研究和产业转化奠定了坚实基础。同时,团队成员也在努力发挥主观能动性,积极开拓通向行业和产业的道路。以井实为例,他在多年的摸索与实践中,总结凝练出了“望闻问切”四字要诀,以便及时准确地捕捉行业的重大需求,寻找“电子信息+能源”的机遇。
所谓“望”,并不是指“观望”,而是一种主动地搜寻,就是要多看论文、多看新闻,及时地从学术方面了解该领域或行业的科技发展动态,并及时地从新闻中捕捉行业和产业发展的动态和需求。当然,这种方法仍然与行业之间保持着一种距离感。如何与行业走得更近一点呢?
那就得“听”,即通过与行业内人士的面对面交流,在交流中“听”取对方的需求,隔三差五地与电力公司、发电站、变电站等单位的管理者、工程师、一线的工作人员等开展交流会议,“这些会议不一定是学术上的,有时候,随便聊天或者吐槽也可以表达行业的诉求。”
与“听”相比,“问”是一种更加主动的工作方法。对于已经建立紧密合作关系的单位,双方几乎是无所不谈的,就没有多少“问”的必要;但是,如果要进一步拓展“电子信息+”的范围,就必须更加主动地走出去,主动深入行业单位,询问他们的需求,并“毛遂自荐”地提供解决方案。
然而,“望闻问切”最关键的还是“切”。因为“光听别人说是不够的,最好还是去一线认真看一看!”井实的体会是,“电子信息+”要做得更好,就不能一味“迎合”客户的需求,而是要从我们自身的学科角度发现传统行业需要解决的问题或优化改进的空间,并引领客户审视自身的发展需要,而不是让客户从传统的电力行业视角提出新的需求。
未来:需要更加开放的心态和机制
未来,智能检测系统要走向何方?在井实看来,“智能检测”以后还要“智能、智能、更智能”,既要能够即时找出“病根”,又要让用户直接“看见”结果。
然而,要一下子找到“病根”并不容易,原因在于,检测单个的组件故障就像护士能够及时发现病人“发烧”一样,技术上并不存在多大的难度。但要诊断出“发烧”的内在原因,就需要高超的“医术”了,因为“发烧”只是表面现象,而导致“发烧”原因有很多。
而要向这个方向努力,就需要“电子信息+”进一步走向深入,必须依托于材料、原理、工艺等多个方面的突破,否则“如果工艺跟不上,产品性能也会受到制约——辛辛苦苦把整个系统搭起来,最后发现决定这个系统性能的是某个小器件。”
能源学院深刻地认识到,能源问题将是未来最迫切的问题之一,尤其随着化石能源的枯竭,新能源的探索正成为下一阶段社会发展的亟需,新能源带动的产业升级与变革是下一次工业革命的重要推手,也是中华民族伟大复兴、参与全球治理的重要手段。
因此,团队负责人黄琦教授表示,能源学院将紧紧围绕国家能源战略,充分发挥学院的学科和人才优势,积极参与国家重点研发计划“智能电网技术与装备”,并将充分抓住四川省创建“国家清洁能源示范省”的历史性机遇和四川能源资源大省的优势,打造“电子信息+能源”的学术高地。
编辑:罗莎 / 审核:林坤 / 发布:林坤