电网将电力送入公共设施、政府机构、企业、社区，直至千家万户。发、输、配、变、用、调度，环环相扣，其安全运行对国家经济发展、人民安居乐业起着基础性关键性的作用。而电网是由变电设备和输电设备组成的，因此，保证电网设备的安全已经成为电网企业生产和科研工作的热点。
由广东电网公司电力科学研究院牵头，共八家产、学、研单位从在线监测技术研究与大规模集成、电力设备多源信息一体化融合、输电线路故障精确定位与诊断、变电设备智能诊断与风险预警四大方面开展了多项关键技术的研究，建成了全国最大规模的大电网设备智能监测诊断中心，时刻确保电网设备的安全。其项目成果“大电网设备智能化广域监测诊断关键技术研究与应用”荣获2012年度广东省科学技术奖一等奖。
大电网设备智能化广域监测诊断关键技术研究与应用-智能监控中心。 广东电网公司电力科学研究院供图
智能化让电网更安全高效
2003年8月14日，纽约一家发电厂遭雷击起火，导致美国东北部地区及加拿大安大略省发生大停电，纽约市、加拿大首都渥太华都受到严重影响，约5000万人饱受断电之苦;2005年5月25日，莫斯科及周边4个地区发生大规模的停电事故，影响地区的人口数量为150-200万，停电地区的交通、工业生产以及商业活动等，都受到不同程度的影响;2012年10月26日，巴西国家电网输电系统发生故障，导致巴西东北部9个州和北部部分城市大面积停电，停电持续了近4个小时，417个城市陷入黑暗之中，5300多万人口的生活受到影响……
近年来，由设备故障引发的停电事故，在国内外屡见不鲜。广东电网作为国内最大、最复杂的省级电网，同样面临着因设备故障引发电网事故的风险。该科研项目组成员之一、广东电科院远程监测所所长王红斌告诉记者，广东电网因其特有的交直流输电混合运行、网外电力依存度高、受端系统庞大等特点，电网稳定问题突出;同时，广东电网范围内气象条件复杂，雷害、台风和覆冰等灾害频发，严重威胁着电网设备安全。不仅如此，随着广东电网所辖输变电设备总量的迅速增加，对生产管理精益化要求不断提高，原有生产管理模式逐渐显现出其局限性，难以形成对全网设备的实时、高效、闭环管理。更重要的是，智能电网已经成为当今世界电力系统发展变革的主流方向，基于电网设备智能化与一、二次专业信息融合理念，未来智能电网迫切需要对全网范围内的设备监测与诊断建立一体化解决方案。
“伴随对电网运行可靠性、电网资产精益化管理水平、电网智能化需求日益提升的行业发展大背景，亟需对支撑电网安全稳定运行基础的输电、变电设备管控技术进行有效研究，项目组致力于开展当前电力发展新形势下电网设备管控新型技术手段的研究，建设区域大电网输变电设备智能实时监控与诊断中心，为将来电网设备管理发展提供技术支撑平台。”王红斌介绍说。
实现大电网设备智能化监测诊断
项目组通过近三年的研究开发及应用实践，针对电网运行可靠性日益提升、设备精益化管理不断进步以及智能大电网发展需要，基于电力一次设备监测诊断技术与二次自动化系统技术的跨专业融合，首次提出并应用融合IEC61970/61968/61850标准的电网设备一体化信息模型和关联描述体系，实现在线监测、生产管理、调度运行等多源异构系统的信息融合共享，成功建设国际领先水平的大电网设备智能化广域监测诊断系统。
“项目成功建设大电网设备智能化广域监测诊断系统，大幅提升了设备智能化水平，促进智能电网技术进步，为传统设备管理模式向精益化、智能化、专业化的新型管理机制转变提供了技术平台。”王红斌说。
通过创新技术标准，项目组实现不同类型监测装置“智慧连接”。项目组提出了输变电设备在线监测技术科学评价体系与配置原则，制定了广东电网在线监测技术发展规划，建立了监测装置标准化技术体系，为实现装置的一体化接入奠定了基础。不但如此，项目组还基于IEC 61850扩充建模，规范了在线监测装置的模型、数据、谱图文件和通信协议，应用自主研制的综合处理单元，成功实现了不同类型监测装置的大规模、标准化接入和“即插即用”。项目组完成2000余座变电站地区局调度自动化系统模型、E格式量测文件和SVG厂站接线图等的信息导入，完成了生产信息管理系统中设备的台账信息、试验信息、缺陷信息、运行巡视和检修信息的完整接入。
令人惊奇的是，远在广东电网公司电力科学研究所建设的大电网设备智能化广域监测诊断系统的电脑平台上，基于雷电、污秽、覆冰、外力破坏等多维度监测及三维可视化，实现输电线路地理空间、气象环境、运行状况全景智能展现和台风、雷电、洪水等灾害的精细化防控。同时，系统平台不单融合了各类设备信息，还可以作为设备诊断评价中心，实现了全网设备状态远程智能诊断评价，通过对设备全景状态信息，如：缺陷、试验、监测、工况等信息的智能综合应用，实现设备状态预警、故障诊断、状态评价、风险评估、检修决策等状态检修应用。另外，系统平台作为设备数据分析应用中心，实现全网设备资产全生命周期绩效分析，通过运行风险日提示、设备缺陷周分析、技术监督月报告、资产状态年评价，完成设备家族缺陷挖掘和全生命绩效评估。
电网运行监控走信息化道路
随着广东电网跨越式发展，电网规模与设备数量越来越多，但是电网管理还面临现代企业减人增效的发展背景。电网设备规模与人员配置矛盾凸显设备故障风险，变电设备故障难以有效预防。数据显示，截至2011年运行中的500kV变电站达40座，220kV变电站318座，110kV变电站1606座，共计2279座，且年增速日益提升。2005 -2009年，广州供电局变电站规模与试验人员数量基本保持零增长，但是变电站数量增加45座，增幅高达27%。
同时，伴随着广东电网输电线路总长度日益增加，线路跳闸事故也频繁发生。王红斌坦言，对于线路故障跳闸如果以人工巡线方式来检查故障点，工作量极大，因此如能采取有效的技术手段准确定位输电线路故障，指导线路运维工作，开展线路跳闸故障原因分析，采取有针对性的防范措施，降低故障跳闸率，可大大减小巡线工作量，并可提高供电可靠性，是电网生产实际中迫切需要解决的问题。
另外，输变电设备全景一体化信息平台缺失，不能实现设备全方位监控管理和状态综合智能分析。据了解，传统电网运维管理因应各方面需求，建设了目标各异的多个专业系统，与设备状态信息相关的生产信息管理系统、调度自动化系统和在线监测系统均为相互独立的信息管理系统，信息孤岛现象严重。由于各类信息的数据特点和模型存在巨大差异，对现有信息系统的简单组合远远无法满足设备状态检修管理的需要。如果能够在全网建立一个统一的设备实时监控中心，综合设备传统运行、管理、试验、检修，以及多种在线监测技术、视频图像信息等数据对设备进行全方位的实时监控与状态智能分析，就能有效掌握电网设备的运行状态，降低设备故障风险。
基于上述存在的问题，项目组通过对高压、绝缘、自动化、信息多专业合理组织分工，将本项目分为“电力设备智能化远程监测诊断中心关键技术研究及应用”、“属地化运维模式下输电线路故障诊断关键技术研究及应用”、“输电线路多维可视化智能管理关键技术及其应用研究”三个子课题开展研究，项目秉承“大平台，多应用”技术理念，全面融合输电线路故障定位信息、设备运维与作业管控信息、输变电设备状态监测信息、设备调度运行信息、设备生产管理信息、雷电监测信息、环境污秽监测信息，研究建立统一模型的设备一体化信息平台，实现电网输变电设备的全方位、可视化、综合智能管控。
项目效益
项目平台在全省电网推广应用
该项目完成了全国最大规模的在线监测技术应用示范，成功建设广东电网电力设备远程监测诊断中心系统，实现了对全网设备的实时准确预警、深度信息融合、综合诊断评估、科学决策分析和智能精准管控，为保障电网和设备的安全稳定运行，保障用户可靠供电，做出重要贡献。
据介绍，项目的研究成果目前已成功应用于广东电网公司原21个地区供电局，研制应用大电网设备智能监测系列终端1000余套，成功监测1542台/相主变压器、2672个GIS间隔和1450个输电线路单元，及时监测发现20余起可能导致电网事故的重大设备隐患。通过项目部分研究成果产业化，产生直接经济效益约1.3亿元;通过减少设备监测系统投资、降低设备故障损失、避免过度检修试验支出可为广东电网带来间接经济效益接近5亿元。
项目在大型保供电活动中电网安全可靠运行方面，同样取得了巨大的社会效益。项目成功应用于2010年广州亚运会、2011年深圳大运会保供电活动，实现了对涉亚、涉大重要输变电设备运行状态的实时监测，保障了设备安全可靠运行。
王红斌展望，项目组研究建成的电网输变电设备智能实时管控平台填补了国内外区域大电网电力设备运行状态分析管控领域的空白，所采用的部分技术属于国内外首创，主要功能和关键技术指标达到国际领先水平，具备了在南方电网及全国的电力企业进行全面推广和应用的条件，特别是随着国家有关智能电网建设的推进，该科研成果将面临着前所未有的发展机遇。
