订阅最新相关文献

2010年以来，中国发电装机容量实现了从9.6亿千瓦到36.5亿千瓦的跨越式发展，其中，新能源装机容量从0.3亿千瓦猛增到21.7亿千瓦，位居全球首位，新型电力系统构建是实现新能源大规模消纳的必由之路。电力开关与变压器作为电网的“安全卫士”与“能量枢纽”，分别肩负着控制与保护、能量转换的核心职责，二者是新型电力系统最核心的两大装备。高比例可再生能源大规模接入和电力电子设备高比例应用，电源侧和负荷侧呈现强随机性和波动性，导致电力开关投切频繁、变压器高频扰动(含高次谐波和高频振荡)加剧，因设备故障引发的电网安全事故时有发生。2020年11月，中国济南市泉城变电站由于变压器起火造成1死2伤，引起片区性停电；2025年2月，智利由于电力开关没有及时切除故障导致全国性大停电，影响超1900万人，占总人口数量的98%，国家进入“灾难紧急状态”。因此，新型电力系统背景下，开关设备和变压器两类电力核心装备的稳定运行和可靠操作尤为重要。 传统人工巡检和作业模式无法满足海量开关设备和变压器高可靠性运行和操作的迫切需求，亟需开展复杂工况下开关设备和变压器的状态精准感知和智慧作业，但是面临三大挑战：①单一状态量传感缺乏多场信息同步监测与关联分析能力，难以解析“机械-绝缘-温升”耦合故障，导致装备复合潜伏性故障难以及时发现；②多源多模态数据的维度壁垒和高算力需求，导致算不准、算不快，使复合潜伏性故障漏报误报严重；③高电压设备狭小空间约束下的传统人工作业风险高、效率低、停电范围大，与设备快速增长以及电网高可靠性供电的矛盾突出。 在国家863计划重大项目、国家自然科学基金、国家电网公司总部科技项目等资助下，历经10余年协同攻关，解决了上述3大挑战，取得的系统性创新和重大突破如下： 1.发明了“晶面取向调控+量子点表面修饰”的电力嗅觉增敏方法，研制的传感器在SF₆气体背景下痕量特征分解气体直接测量精度较行业领先企业提升1倍以上；提出了基于多尺度特征对齐的红外、可见光及紫外光谱动态配准方法，多光谱图像信息熵较单光谱图像提升15%以上；揭示了故障早期状态参量的时空演化规律，提出了多分辨率贝叶斯卷积神经网络的多参量数据关联分析方法，实现了绝缘、机械、温升复合潜伏性故障早期微弱特征信号的准确提取。 2.提出了基于模态自适应同构嵌入的特征对齐方法，攻克了多模态导致的数据融合精度低难题；构建了物理机理与数据混合驱动的动态优化自适应全生命周期状态推演模型，攻克了电力核心装备复杂状态精准推演难题，故障识别准确率达96.47%；提出了特征关系保留与梯度精度分析的模型轻量化方法，针对国际通用的CIFAR-100数据集，轻量化模型TOP-1准确率指标76.67%，超越谷歌、亚马逊等行业龙头企业，接近国际最高水平。 3.建立了带电作业电弧放电瞬态电磁分析与干扰耦合模型，提出了“能量泄放-反向抗扰-分层屏蔽”的干扰抑制方法，解决了机器人带电作业复杂电磁干扰问题；设计了加权均衡自动阈值图像分割与累计概率霍夫变换的轮廓识别方法，实现了机器人对作业目标的准确识别和精准定位；提出了改进A*算法和目标构型优化的带电作业路径动态规划方法，突破了电力核心装备狭小空间下带电作业局限性瓶颈。机器人作业目标识别准确率99.22%，定位精度2mm以内，作业效率提升80%以上。 基于以上创新，授权发明专利37项(美国专利4项)，形成国家标准3项，行业标准7项，发表期刊论文67篇(SCI收录25篇，计算机领域顶级会议收录4篇)，出版专著4部，授权实用新型专利12项，获得软件著作权4项。该项目技术推广至西安西电开关电气有限公司、平高集团有限公司、正泰电气股份有限公司、山东泰开高压开关有限公司等10余家电力装备制造企业，开发了2大系列15种智能监测装置，3大系列8种智慧巡检和作业机器人，产品应用于世界首条清洁能源特高压输电项目“±800kV 青豫直流”工程、中国最高海拔甘孜1000kV交流变电站、中国海上最大油田“渤海油田”、中国援建的巴基斯坦卡拉奇K-2/K-3核电站项目等一系列国内外重大工程，获得了CCTV1、陕西新闻联播和河南卫视等主流媒体报导。产品覆盖全国30余个省市自治区并出口意大利、韩国、西班牙等50余个国家和地区，为中国新能源场站重大、示范工程提供了关键装备和技术支撑，引领了国际电力核心装备状态感知和智慧作业发展，推动了中国智慧运维解决方案成为全球行业标杆，实现了由“传统人工”向“智慧运维”的跨越式发展。项目近三年新增销售额30.99亿元，新增利润5.61亿元。 该项目研究成果获得了行业领军人物的高度评价：①以雷清泉院士为主任的鉴定委员会认为“项目成果整体达到国际领先水平”。②美国发明家科学院院士ParasN.Prasad教授评价该项目研制的嗅觉传感器“具备气体传感器的所有理想性能”。③ACM/IEEE Fellow Philip S.Yu教授评价该项目构建的多模态模型“性能已接近国际最高水平”。

湿陷性黄土广泛分布于中国西北地区，其强烈的结构性、水敏性、溃散性使得湿陷性黄土基坑工程遇水极易引发灾变，主要表现为增湿导致的过度变形(如鼓胀、沉降、拉裂、坍塌、滑塌等)、渗流引发的黄土内部破坏(管涌、流土等)以及引起基坑周边建筑物变形过大等问题。水是引发基坑开挖工程问题的主要诱因，近年来，在全球气候变化背景下，黄土高原地区极端降水事件频发；另一方面，随着地下水开采的严格管制，黄土层地下水位大幅度抬升，例如西安市南二环地下水位埋深仅5～6米。在此背景下，湿陷性黄土基坑的灾变风险持续增大。随着西部大开发战略、“一带一路”倡议等的深入实施，城市化进程和地下空间开发的快速推进，如何保障基坑工程安全已成为基础设施建设的关键挑战。 由于黄土特殊的地质成因及力学特性，湿陷性黄土基坑工程及灾害防控面临理论与技术的双重瓶颈，亟待突破三大核心问题：在灾变机制方面，基坑开挖与增湿如何影响非饱和黄土的结构演化与力学响应?在开挖-降水耦合作用下，黄土的长时效变形发展规律与失稳机制是什么?在风险评估方面，参数准确获取及其不确定性表征是基坑灾变风险评估的基础，如何高效、精准地获取黄土力学与水文关键参数?如何量化灾变因子的不确定性以更加准确评估灾变风险，进一步指导支护设计?在支护技术方面，支护结构设计与变形控制是保障基坑安全的关键环节，如何合理选取湿陷性黄土的破坏准则，并基于土拱效应创新支护桩设计?如何利用非饱和状态下黄土的强结构性和高强度特性发展微变形控制技术，并结合饱和软黄土渗透影响范围与变形时间效应，创新降水支护与快速堵漏方法? 针对上述关键科学技术问题，该项目依托陕西建工集团-西安交通大学联合战略协议重大横向课题、陕西省重点研发计划以及多项重点工程项目，开展了系统研究与广泛工程实践，形成了湿陷性黄土基坑灾变理论与防治关键技术研究成果。基于该成果主编标准规范3部，授权发明专利16项、新型实用专利10项，形成省级工法6项，发表学术论文68篇，其中SCI期刊论文40余篇，出版专著1部，有效推动了湿陷性黄土基坑工程设计向科学化、智能化方向迈进。该项目成果以湿陷性黄土基坑“灾变机制-风险评估-支护技术”为研究主线，逻辑层次清晰、内容贯通，层层递进。主要创新点与成果简述如下： 创新点一：查明了开挖方式、水分场变化、水力路径对黄土强度的影响规律，阐明了基坑单侧卸荷和降水作用下黄土变形的时间效应，建立了基于应变功的结构性黄土本构模型，实现了复杂水力路径下基坑的变形预测，揭示了多因素耦合作用下湿陷性黄土基坑灾变机制。 创新点二：发明了黄土力学与渗透特性系列测试仪器，实现了基坑设计参数的准确获取，系统查明了基坑不同破坏模式下的主要灾变因子，提出了灾变因子不确定性的定量表征方法，研发了基坑服役期的智能监测预警一体化技术，建立了湿陷性黄土基坑灾害风险评估体系。 创新点三：提出了基于土体-结构耦合作用的基坑“主动协同”支护创新设计方法，研发了“中挖外留+快速支撑”的基坑微变形控制技术，创新了“悬挂式止水帷幕+锚索孔快速封堵”的基坑降水支护技术，形成了基于“时空序控”的饱和软黄土地层旋挖硬切割咬合桩施工关键技术。 该项目围绕湿陷性黄土基坑工程与灾害防控需求，形成了“灾变机制-风险评估-支护技术”系统体系，部分相关成果获得中国交通运输协会科技进步一等奖、陕西高等学校科学技术研究优秀成果一等奖、陕西省土木建筑学会科学技术一等奖、茅以升岩土工程技术创新奖等。陕西省土木建筑学会组织权威专家组成鉴定委员会，一致认为“复杂水力路径作用下黄土基坑灾变理论和基于土拱效应的支护技术达到国际领先水平”。陕西建工集团股份有限公司作为第一完成单位，自1950年成立以来承建了大量黄土基坑工程，在基坑支护设计与施工方面具有显著优势；西安交通大学在黄土灾变理论研究方面具有深厚积累；中铁第一勘察设计院集团有限公司与中联西北工程设计研究院有限公司等则在工程设计领域各具专长。各完成单位优势互补，整合优势资源，共同推动了湿陷性黄土基坑灾变理论与防治关键技术的形成。 项目成果已经在50余项重大工程进行了成功应用，其中包括“西安市第九医院改扩建项目”、“空港幸福里住宅工程”及“国家电网西安城南330kV地下变电站”等典型案例。其中第九医院项目位于饱和软黄土区，邻近既有医院建筑与市政管线，极易诱发不均匀沉降，对基坑变形控制与渗流半径约束要求严苛；空港幸福里项目处于居住密集区，周边道路、管线与在用建筑高度重叠，需在夜间噪声与振动双限值下实施低扰动施工；城南330kV地下变电站作为国内首座深埋型超高压电站且位于核心城区，项目红线约束严、地下水控制要求高。成果应用在上述条件极其复杂、施工约束严苛的工程中，有效保障了基坑开挖安全，显著缩短了施工工期，并大幅降低了湿陷性黄土基坑对周边环境的不利影响，对湿陷性黄土地区城市基坑工程的安全管控与绿色高效建造起到了重要示范作用，取得显著的经济、社会与环境效益，具有重要的推广与应用价值。

宜宾电网属国家电网特高压直流工程近区电网，为了保证向家坝、溪洛渡两大清洁水电基地的稳定送出，需抬高送端电压，导致电网220千伏母线电压长期偏上限运行。而部分220千伏变电站所在地域随着经济发展逐步成为负荷中心，10千伏侧负荷越来越重，导致10千伏电压长期偏下限运行。造成了“又高又低”的电压冲突，极大影响用户的电能质量。而传统的调压方式已经无法适应，电压统筹控制与调节面临极大挑战。同时，配网低电压情况普遍存在，且缺乏有效调控手段。配网信息通信手段有限，自动化覆盖率低，配网可观可测度较低，无法通过主、配网调度控制的协同优化，利用主网冗余的电压调节能力缓解配网低电压问题。 该项目依托营配调数据贯通，研究主配协同技术，基于配网三相建模、最优估计匹配电流潮流算法和主从分裂法，实现主配协同全局电网计算和优化。创新探索精准调压技术，统筹提升地区电网电压质量。通过主配协同电压控制策略优化，缓解配网台区低电压问题。提高了用户用电满意度，优化了电力营商环境，取得了良好的社会、经济效益。项目关键技术创新如下： 1、提出基于台区大数据融合分析配网电压调节需求综合评估方法，采用多源融合的配网量测数据，提高了台区电压的可观测性。 2、提出基于双向互动的主配协同自动电压控制优化方法，通过主网AVC接收配网电压调节需求并优化10kV母线电压限值，解决了5%-10%低电压台区问题。 3、提出基于主配网一体化潮流计算构建线性方程求解的变压器分接头灵敏度快速求解方法，对区域各级母线电压开展在线定量评估，可实现多级变电站电压协调控制。 成果授权发明专利1项，参与编制国网公司标准1项，发表论文1篇。专家评价该成果认为“项目成果整体处于国际先进水平”。项目成果为新型能源电力系统数字化、智能化转型提供了技术支撑，在四川省电力公司获得推广应用，有关技术在南方电网昆明供电局和普洱供电局获得应用，优化了主配协同电压控制策略，缓解配网台区的低电压问题；提高配网可观测度，有效缓解配网“盲调”问题；基本解决了电网调压冲突，降低调压次数，提升设备健康水平。整体经济和社会效益显著。

长庆油田站场建设用地紧张、征地难已成为制约地面建设的最主要因素。通过研究油田处理站场立体布置模块化建设技术，研发多种规格立体布置油气水处理装置，以该装置为核心，实现站场立体布置、节约用地、缩短建设周期的目标；同时，通过工艺优化、全系统智能化研究、三维建模，实现大型站场少人值守，中小型站场无人值守。与常规建设方式相比，立体布置站场预计可缩减占地面积、减少土方量均30％以上，缩短建设周期30％以上，降控投资10％以上。 1.项目背景：脱水站占地面积大、功能复杂的特点决定了站场的设计难度较大，因此长庆工程设计有限公司以脱水站立体布置为基础，提出了“小型化、立体化、集约化、智能化”的设计思路，制定了立体布置、流程顺畅、平面合理、安全宜人的原则，研发了多种规格的立体布置油气水处理装置，替代常规平面布置方式，有效缩减占地面积。同时，在油田大型处理站场-联合站进一步优化升级，研发了油气集输处理、水处理回注、电控及35kV变电站3套立体布置装置，形成了黄土塬地区立体化、模块化建设模式。 2.关键技术与创新：2.1研发了立体布置油气水处理装置。立体布置油气水处理装置主要功能有来油计量、缓冲、油气分离、脱水、净化油外输、采出水处理及回注等，同时兼具站内循环、吹扫等功能。按照工艺流程进行生产单元划分，确定立体模块化最小预制单元，进站、计量、三相分离、伴生气分离、加药、微电解氧化、过滤等单元采用立体模块化预制，按照运输条件，确定模块尺寸。集输和水处理方面，区域优化采出水防爆设计实现油水装置联合布置，油水加药模块整合优化实现多专业同功能设备的高度集成；缓冲罐上层布置利用系统压力实现流程顺畅、微电解利用高差进斜板沉降箱减少动力设备，三相操作检修频繁布置于二层，满足设备检修合理分层布置，总体两层布置。2.2优化研究用于立体布置的钢结构体系钢结构设计。遵循立体模块化建设，满足吊装、拉运要求的原则，通过载荷分析、装置布置及计算，优化立体布置装置的钢结构体系。模块化区域采用钢框架结构，梁、柱作为主要受力构件。检修通道为主框架外悬挑梁，上层铺设钢格栅板。考虑到拉运条件，通过受力分析，采用橇装化拼装模式，底层橇座柱不生根，框架梁约束钢柱，满足嵌固要求，橇座可直接放置在基础上。全健康保障。 项目成果在国家能源集团平庄煤业公司所属的元宝山露天煤矿、贺斯格乌拉南露天煤矿等5座露天矿整体示范应用，通过协会专家技术评审鉴定，认为项目研究成果整体上达到了国际先进水平，部分达到国际领先水平。结合项目研究工作，培养了多名硕士、博士研究生，以及省部级和市级科技创新人才。项目研究成果丰富了中国矿山设计和安全生产理论，促进了煤炭开采基础研究的进步，经济和社会效益显著。

内蒙古东部地区是西伯利亚寒潮重要通道，区域极寒天气频繁出现，极易引发变压器被迫停运，严重威胁供电安全。在极端低温环境下，变压器缘油冷凝导致其绝缘性能和导热性能下降，冷启动时易引起电极击穿，导致设备故障。总体存在三大技术难题：1)极寒温度试验参数获取难，常规温度变化测试方法不适用，历史数据分散或缺失，温度分布规律难挖掘；2)极寒环境变压器冷启动难，冷启动过程机理不明，缺乏系统性的冷启动风险评估试验方法和作业流程，缺少针对性的检测运行策略和检修设备；3)冷启动后局部过热诊断难，缺乏有效的窝热故障综合监测、诊断方法，难以评估变压器运行状态。该项目针对上述问题开展了多学科、跨专业联合攻关，攻克了的极寒条件下油浸式变电设备可靠运行的技术难题。 主要技术创新如下：(1)提出了极寒地区基于生成对抗网络的温度时序数据补全方法，建立了低温正弦随机振荡变化温度特征曲线及波谱，获得了极寒温度真实变化规律；提出了互感器在全域温度范围内全电流、电压下的准确度试验方案及补偿方法，实现了互感器参数的自适应补偿。(2)建立了极寒条件下变压器冷启动过程绝缘油温度场和流场仿真模型，建立了-50℃至120℃温度范围的含水率可控的绝缘油理化性能和绝缘性能测试平台，提出了-50℃条件下低频自加热的变压器冷启动方法和标准化的作业流程，研制了变电设备多策略运行检测系列装备，实现了极寒条件下停运变压器的冷启动安全快速复电运行。(3)提出了冷启动后局部过热下变压器内置式悬臂梁结构双光纤光栅振动检测方法，建立了红外多谱融合的细粒度发热缺陷检测模型，实现了窝热下变压器振-热多模态状态评估。 项目授权发明专利14项、实用新型专利1项，发表论文9篇，发布国家标准等2项。项目成果经中国电机工程学会鉴定达到国际领先水平。成果已成功应用于内蒙古、新疆、黑龙江等极寒地区电网变电站和换流站，完整地提出了变电设备应对极寒环境“灾前试验评估、灾中超低温冷启动、灾后运行监测保障”的全环节解决方案，实现了变电设备抵御极寒环境可靠运行的跨越式进步，创造经济效益总计约10.77亿元。同时为边境极端环境地区的中俄蒙联网提供技术支撑。

该项成果属输变电工程自然灾害防御范畴，电磁环境与电磁兼容领域。太阳活动造成的地球磁场的剧烈扰动称为地磁暴，会对人类的活动产生一定的影响。在高磁纬地区，由于地球的基本磁场强，地磁暴的地磁扰动(简称GMD)大，GMD的地磁感应电流(简称GIC)在1989年和2003年引发过魁北克、马尔默电网大停电，以及北美地区多起发电厂、变电站的变压器损毁事故。针对国家的西电东送战略，2000年华北电力大学提出研究中国未来大规模电网的GIC，在国家自然科学基金和863计划项目的资助下，中国提出了适用计算中低磁纬地面感应电势(简称ESP)的算法，探明了中低磁纬电网GIC的特征、规律，证明了中国电网的事故风险是输电线路导线的截面越来越大，单位长度线路的直流电阻越来越小造成的。2018年开始，在国网内蒙古东部电力有限公司两个科技项目的资助下，结合蒙东电网线路长、导线截面大等特点，开展了地磁暴灾害防御的研究。 研究取得的主要新成果如下：1)针对电网变压器数量多，GIC无功(简称GIC-Q)难以理论计算，提出了包括1000kV变压器的K值法的GIC-Q损耗算法，以变压器的GIC和GIC-Q损耗以及厂站母线电压波动(简称δU)为指标，基于组合赋权法的GIC灾害风险评估方法；2)针对在变压器中性点治理GIC，会造成高风险厂站站点的转移等问题，项目提出了基于模糊综合评价优化和基于均摊电网GIC思路的中性点治理方案的优化方法，根据该方法提出了蒙东超特高压电网事故高风险厂站的GIC的治理方案；3)针对国内外变压器中性点采用霍尔传感器监测GIC，霍尔传感器不能满足中性点设备绝缘水平要求的问题，提出并研发了基于变压器高、压进出线监测变压器GIC的方法及装置，解决了变压器GIC安全监测和证明地磁暴灾害风险的难题；4)针对加拿大魁北克线路串电容治理GIC和中国直流输电接地极偏磁治理装置存在的问题，提出并研发了基于无感绕线电阻的GIC治理装置，并按国家电网公司企标和国标通过了型式试验，提出了GIC治理装置投切的措施和运维调控的策略。 上述理论与方法探明了蒙东电网的GIC事故风险厂站，研发的GIC治理装置2020年11月17日先在220kV宝龙山站两台主变上运行使用，研发的GIC监测装置2021年9月26日先在500kV阿拉坦站1#主变B相500kV出线的分支导线上使用。完成安全试运行后，研发的监测和治理装置，分别于2022年6月日和2022年12月GIC事故风险最大500kV科尔沁站推广应用。监测装置获得了大量的GIC实测数据，证明了项目评估方法和监测装置的准确性；500kV科尔沁站的两台治理装置，消除了科尔沁站的事故风险。

能源是国家经济发展的命脉，“双碳”是绿色经济发展的必由之路，新型电力系统是实现“双碳”目标的关键载体。到“十六五”末川西及西藏可再生能源装机达34284万千瓦，相当于21座白鹤滩水电站，配套送出超/特高压线路超过36条、变电站数十座，超/特高压电网工程是以数量庞大的变电站(单个占地数百亩)和蜘蛛网状结构呈带状分布的海量线路(单条线路影响宽度近百米、长度上千公里)构成。中国能源与需求呈逆向分布，电网工程必将大量穿越生态环境脆弱、地质复杂的青藏高原地区。 以往，由于环保意识匮乏、工程措施不到位，工程建设诱发的生态环境、地质灾害事件在全球范围内均有发生，造成了巨大的经济损失和重大的人员伤亡事件。青藏高原森林茂密、草地辽阔、生态环境极其脆弱、地质灾害最为发育等特殊的自然环境即对安全可靠性要求极高的电网工程建设带来巨大的挑战，同时电网工程建设如何将人为环境扰动减到最小、促进生态环境尽快恢复、防止工程建设引发生态环境事件也是亟待解决的难题。 针对在青藏高原特殊生态环境条件下如何协调大规模电网建设与生态环境保护并重的世界性难题，课题组自2013年起依托川藏联网等青藏高原系列超/特高压电网工程，系统开展了电网工程规划、技术标准、工程装备、工程地质与变形监测、最小生态环境扰动、生态恢复、多维信息融合等理论与关键技术研究，揭示了青藏高原大规模超/特高压电网建设与生态环境保护和谐共生的规律，提出了计及冻土等因子的电网规划理论和系列工程技术措施，研制了系列工程装备及全过程管控系统，取得了多项创新成果： (1)建立了计及地灾频发、生态敏感和脆弱、融冻显著、电网特性的多元非对称信息要素的线路路径规划模型，为青藏高原特殊环境条件下输电线路选线提供了理论基础，形成了电网规划环境影响评价等多项技术标准。 (2)研制了大坡度林区高防雷性能非对称结构横担杆塔、适用于多种环境条件下苗条型直线塔、大荷载高耸轻型塔、大级差多平面非对称结构塔台、微型桩基础等环境友好型输电系列装备，解决了山区雷电导致的山火问题，实现了杆塔基础的微型开挖，避免了线路通道的植被砍伐。 (3)研发了多元非对称信息融合系统，构建了“天-空-地”一体化多维全过程监测平台，实现了电网工程建设的数智化、精准化实时生态环保管理。 成果鉴定委员会一致认为项目成果达到国际先进水平。项目授权专利37件，其中发明专利19件；编制标准8项，专著1部；发表论文44篇，其中SCI收录9篇，EI收录9篇，核心13篇；取得软件著作权4项。 项目成果已成功应用于白鹤滩-浙江±800kV特高压直流、川渝1000kV特高压交流、金上-湖北±800kV特高压直流等几十项电网工程。在近三年工程应用中减少土石方开挖达1125万方，降低植被破坏超152万平，减少了混凝土、钢材等材料用量，减少碳排放量约8000t，累计经济效益超12亿元，践行了“绿水青山就是金山银山”的生态文明思想。

1.项目主要科技内容： 西北地区特高压、超高压规模大，设备运行环境恶劣，存在高海拔、高温差及大风沙等特殊运行工况，压接金具在长期大温差及大风舞动工况下易于产生内部隐蔽缺陷，常态化运维手段无法有效发现此类缺陷，一旦发生压接金具失效断裂，销钉缺失导致的掉线事故，轻则单条线路退出运行重则影响输电断面；西北地区电网还承担着清洁能源消纳和交直流外送的重要任务，一旦重要输电断面、枢纽变电站、关键设备发生故障，对网架结构的稳定产生重要影响。该项目针对西北地区架空输电线路运行特点，提出采用无人机平台+微型X射线技术以提高缺陷检出率，倒挂式带电补销机器人提高缺陷带电消除率。围绕以上两种现场检测检修新方法的关键技术，该项目开展了智能机器人及无人机磁场抗扰度技术研究、金具图像处理识别及远程主控图传系统技术研究、无人机搭载智能机器人投送方法研究、6轴机械臂运动轨迹程序算法技术研究、故障点快速定位与内部构件可视化等五方面原创性研究。 (1)“无人机-机器人协同”智能检修检测系统总体架构。 “无人机-机器人协同”修检测系统系统包含三大部分：无人机及机载计算平台、检修检测机器人和无人机机场地面站操控系统。无人机机载计算平台基于GPU的高性能前端计算分析在作业过程中实时识别对象。无人机机场内置多组电池，可进行充电或自动更换电池，可以实现对无人机自动回收、野外存放、能源补给。地面站操控系统对巡检任务、无人机飞行作业、机器人检测检修状态及被检测设备缺陷情况进行实时监视和管控，实现巡检数据闭环化管理。 (2)关键核心技术。 该方案包括3个核心技术：无人机在强电磁环境下的精准定位和强电磁环境下机器人精准作业。 1)无人机强电磁环境下的精准定位。 无人机在强电磁环境下实现精准作业，采用基于深度卷积神经网络的YOLOV3算法，对网络参数和结构进行适应性的改进，用图像识别的定位技术识别待检测金具标志，通过对采集的摄像头图像进行实时分析识别，计算出无人机当前的相对位置，并使无人机自动调整飞行姿态和角度，从而精准地定位在标志物上。 2)强电磁环境下机器人精准作业。 全机体CNC等电势隔离屏蔽信号发生技术，首创无人机及机器人接触式带电停靠在输电线路技术，在电磁干扰、等电位技术上进行关键性技术突破。关节仿身远控机械臂无延迟高精度联动技术，从机械臂实战应用的实际出发，结合当下最先进双臂具身技术，可操作性得到极大提升。利用可收缩的顶轮机构给驱动轮施加接触面压强，该技术有效保证了防坠及大角度爬行。主控体横向平移装置智能识别水平度调节姿态技术，全自动智能系统让机器人在作业过程中始终保持水平状态。 3)可视化检测报告自动生成，检测结果一目了然。 基于电气设备隐患的分析结果，结合标准的巡检报告模板，自动生成巡检报告，支持一键导出，减少大量的巡检报告人工编写工作，使得巡检结果标准化。同时可在管控平台中可视化查看本次巡检发现的隐患，使得巡检结果一目了然。 2.授权知识产权情况： 授权发明专利《一种电力线路巡检用多旋翼飞行器》1项，实用新型专利《一种用于输电线路的自动化补销装置》等6项，软件著作权《智能无人机巡检巡查后数据处理平台V1.0》等4项，核心期刊论文《基于无人机巡检的极端环境架空输电线路缺陷检测系统》等3篇。 3.应用推广情况： 陕西公司输电基建项目验收、输电线路带电消缺等50余个场所试点应用，实现了750千伏六分裂导线带电无损探伤、110千伏及35千伏输电线路R型销钉缺陷消缺等电力检修检测任务。实现了真正的“不停电”检测检修，减少人力成本。提高了操作的安全性，通过无人机搭载X光检测装置及带电检修机器人，消除了作业人员高处带电作业的风险，从而减少了安全事故的发生。通过无人机作业准备时间短，检测准备时间短，分析报告当场出具提高了作业效率。提高巡检精细化程度，弥补了传统运维巡视手段无法有效发现隐蔽缺陷的短板。

为贯彻落实党中央、国务院“数字中国”重大部署，响应中国建设数智化坚强电网的发展战略，作为电网电力流、业务流及数据流核心节点的变电站，保护控制部署在变电站中，其复杂回路是电网运行的“神经系统”，复杂回路的正确与否对保证电网的安全和稳定至关重要。 中国电网已发生多起因采样回路、跳闸回路等保护控制复杂回路接线错误引起的电网保护不正确动作，甚至导致事故范围扩大造成停电的事故，给电网的安全稳定运行和电力可靠供应带来严重的威胁。以陕西电网为例，2015年4月，某330千伏变电站投运时由于失灵回路接线错误，在投运验收环节未能及时发现，在发生330千伏线路单相瞬时接地故障时，断路器失灵瞬跳三相误出口，导致330千伏线路三相跳闸未重合，造成该地区的330千伏稳定断面限额下降。2016年8月，某330千伏变电站的110千伏线路故障，因母联分段保护启动母差失灵回路接线错误造成110千伏线路发生故障后，110千伏母联失灵保护动作跳闸，跳开两段110千伏母线，该变电站所接的铁路牵引变供电可靠性遭受严重威胁。2016年10月，某330千伏变电站的330千伏线路并联电抗器采样回路由于施工设计图纸与合并单元厂家出厂图纸不一致，导致现场施工过程中误将电流互感器的极性端接入首、末端合并单元的非极性端，在图纸审查、现场安装施工和设备投运时均未能发现，当330千伏区外线路发生故障时，该330千伏线路及并联电抗器误跳闸，造成单一设备故障时多个设备同时跳闸，新能源输送断面限额下降了150万千瓦，大幅限制了陕北地区新能源的大规模送出。 为避免由保护控制复杂回路接线错误引起大规模停电事故，影响电网安全稳定运行，项目团队提出电网保护控制复杂回路组态建模与风险防控关键技术研究，以解决电网保护控制复杂回路面临的四大挑战：①电网保护控制虚实回路相互耦合，物理及功能特性、逻辑连接关系复杂，现有模型体系难以打造贯通制造-设计-调试-验收-运维的电网产业链数字生态，模型建立难；②传统电网保护控制复杂回路绘图及制表的设计方式从源端造成模型断链，无法支撑电网数字化数据底座的构建，以模型为载体的数智化设计技术实现难；③模型高精准验证挑战大，且专门针对电网保护控制复杂回路组态模型的验证方法缺失，电网保护控制复杂回路建设风险高；④电网建设、运维各环节低质低效重复建模，难以实现模型迭代、数据溯源，电网保护控制复杂回路监测、预警、决策等智能化运维功能实现难。项目团队联合攻关，历时8年攻关取得以下技术创新： 一是构建保护控制复杂回路模型体系。攻克保护控制复杂物理回路建模技术，提出虚实映射、光电互联的方法，完整刻画二次系统物理元器件、连接及功能的特性和电、光回路中模拟信号转化为数字信号的全链路信息关联过程，解决二次系统模型私有化、虚实数据交互困难、全环节模型断链等问题。 二是首创保护控制复杂回路数智化设计技术。建立基于模型贯通的跨专业多业务设计协同集成设计平台，提出基于模板库的图模伴生智能设计方法，实现图纸数据模型化移交，从全生命周期源端构建了电网数智化数据坚实底座，变革传统绘图设计作业模式，提升了保护控制复杂回路建设效率。 三是创新保护控制复杂回路模型数智化验证方法。提出IEC61850报文映射框架下保护控制复杂回路全域仿真方法和闭环自动测试方法，创立基于人工智能的复杂回路图模物一致性校验模式，对保护控制复杂回路进行全方位多维度的数智化校验，实现保护控制回路建设的风险防范。 四是自主研发复杂回路运维风险防控平台。提出基于模型驱动的平台构建技术，和复杂回路在线监测、故障定位和工作安全措施票自动生成及校验技术，实现保护控制监测、预警、决策等智能化运维功能。 项目获授权发明专利14项、软件著作权14项，发表学术论文18篇，出版专著2部，发布国家标准1项、行业/团体标准7项、企业标准3项，项目成果已在陕西、重庆、山东、辽宁等多个省市试点应用，在灞桥110kV、延川330kV、蓝田330kV、泾河新城330kV、金山500kV、巴公220kV、来虎220kV、兴盛220kV等变电站整体应用。 项目研究成果丰硕，形成大量自主产权，成果创新点突出，经以郝治国教授为组长的中国电力企业联合会鉴定认为，项目网保护控制复杂回路组态建模与风险防控方面达到国际领先水平。项目成果已获得国网陕西省电力有限公司科学技术奖、国网经济技术研究院有限公司科学技术进步奖以及国网重庆市电力公司科技进步奖等多项一等奖励。 项目成果已纳入三维设计、施工图设计等国/行/企标，国家电网公司、南方电网公司已以基建技术〔2022〕38号、调继〔2024〕29号、总调继〔2024〕7号等文件要求项目成果在中国电网中推广应用，近三年直接经济效益2.71亿元。电网保护控制复杂回路组态模型构建是推动数字化智能化技术与电网业务深度融合的核心技术之一，是实现全环节全链条数据交互的基础支撑，项目攻克保护控制复杂回路模型“一模到底”的难题，实现以模型为载体的“数智化生态互联”，从根本上支撑“电网一张图、数据一个源”的目标建设，全面提升保护控制复杂回路风险防范能力，保证电网安全稳定运行，同时项目成果对推动电网协同发展、夯实数字支撑基础、助力数智赋能赋效有重要意义。

内蒙农牧区配电网是覆盖自治区99%地域的重大基础设施，是实现乡村振兴国家战略的重要保障，却存在网架结构薄弱、运行水平较低、供电质量不高等问题。在双碳目标驱动下，电采暖与新能源大规模发展，农牧区配电网供电负担进一步加重，内蒙古电力公司辖区409条中压馈线不同程度出现重载、低电压、过电压等突出问题。若仍采用传统新建/增容模式，“十四五”期间共需投资约50亿元，将超“十四五”农网总投资30%，同时造成大量设备低效运行。源网荷储协同支撑农牧区高质量发展的需求日益迫切。能源清洁转型背景下农牧区配电网优质高效供电一直面临三大技术难题：源荷随机性强，配电网多节点承载力与供电质量间呈复杂非线性特征，承载边界精准刻画难度大；配电网、电采暖、新能源多主体规划方案间耦合度高，且受互动策略密切影响，协同高效规划挑战强；灵活资源种类多样、位置分散、特性差异明显，本地快速感知控制与全局整体优化调度间的协调机制复杂。 在国家自然科学基金与内蒙古电力公司科技项目支持下，产学研团队历时8年联合攻关，实现了关键技术的重大突破：①建立了分布式新能源“出力-位置”多重鲁棒承载力评估模型和多点可接入容量可行域模型，研发了承载力分析软件，发展了基于差异可靠约束的有源配电网供电能力评估技术，提出了含蓄热式电采暖的电热可靠供能区间边界求解方法，实现了新能源与电采暖承载力的充分挖掘。②发展了基于加权V图源储置信度改进的变电站选址定容一体化规划技术，构建了基于设备滚动投入剩余价值度量的变电站动态规划模型，提出了基于多主多从Stackelberg博弈互动的源网荷储协同规划方法，充分利用源荷储互动潜力提升了配电网规划方案经济性。③提出了基于最大电压调节工作点计算的台区分布式资源功率电压时序控制及电力负载三相均衡调节方法，发展了基于建筑热平衡与柔性舒适约束的电热联合调度技术，构建了分布自治-集中协同的多层级控制架构，研制了源网荷互动的智能配变终端，在促进新能源高效消纳基础上，兼顾提升了供电质量和运行经济性。 项目授权发明专利17项、软著3项；发表论文26篇，其中SCI/EI检索23篇。成果率先应用于内蒙，电压合格率由99.56%提升到99.65%，线路重载问题缓解超90%，同时节约配电网投资8.3%。成果还推广至青海、辽宁、河北等电采暖与新能源大规模发展地区，为双碳目标下农牧区配电网高质量发展提供了“内蒙方案”。项目近三年直接经济效益总计3.22亿元，累计节省配电网建设改造资金5.11亿元，惠及农户超百万，取得了巨大的经济和社会效益。