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基于故障多元信息的新型保护系统关键技术与应用
一、立项背景 继电保护是保障电网安全运行的第一道防线。自上世纪80年代微机保护应用以来,历经多次更新换代,我国继电保护技术一直处于世界先进水平,为保障电网安全做出了突出贡献。随着智能电网的发展、超/特高压远距离输电大通道的建设、区域电网的广泛互联和波动性新能源的规模化接入,我国已建成世界上规模最大、结构最复杂的电网。电网的快速发展给继电保护带来了严峻挑战: 1、后备保护方面,由于电网结构复杂,运行方式多变,造成后备保护定值更难整定,保护选择性和灵敏性的矛盾更加突出,保护拒动误动风险并存。国内已发生多起类似“6.18”西安南郊站,因后备保护灵敏性不足拒动,造成变压器烧毁的重大事故;国际上屡屡发生的因潮流转移过负荷,后备保护误动引发的如美加“8.14”、印度“7.30”等大停电事故,也不断地对我国电网敲响警钟。 2、主保护方面,超/特高压电气设备结构复杂、线路距离长,短路电流变化大,造成主保护对变压器匝间短路、线路高阻接地等轻微故障的反应灵敏性下降。“11.22”济南特高压泉城站变压器爆炸正是由于保护对起始发生的轻微故障未能灵敏切除,引起事故扩大,造成了重大人员伤亡和财产损失。 这些问题已成为我国电网安全运行的重大隐患!问题的症结在于传统保护仅利用设备自身的电气量信息,在复杂电网环境下,保护反应的电气量在故障和非故障间差异变小甚至混叠,依靠定值配合无法保证保护可靠正确动作。不改变传统保护工作模式,仅对保护判据进行修正或调整定值,只能在一定程度上单方面地解决保护拒动或误动的问题。 二、发明思路 突破保护仅利用设备自身信息的限制,综合利用站间保护关联逻辑量、站域故障全过程电气量等信息,对后备保护、主保护、系统构成模式进行全面创新,构建“站域集中-站间分布式”新型保护系统。   图1 技术发明总体思路 三、发明方案 技术发明点1:基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术 传统后备保护既存在对相邻元件故障反应能力不足,保护拒动的问题,又存在受过负荷和系统振荡影响,保护误动的问题。针对上述问题,该项目发明了保护关联关系在线快速跟踪和可靠性校核方法;创造性地将故障的空间分布特征映射为站间的保护关联逻辑量信息,首创了基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术,攻克了保护不误动和不拒动无法兼顾的难题。 发明点1.1:发明了保护关联关系在线快速跟踪和可靠性校核方法,为保护可靠利用站间信息奠定了基础。 快速跟踪和可靠识别电网拓扑的变化,确定保护的关联关系,是保护利用站间信息首先要解决的关键问题。发明了保护关联关系在线快速跟踪和可靠性校核方法,关键技术包括:1)提出了基于虚拟阻抗矩阵的保护关联关系分析方法,创造性地将开关状态虚拟为支路阻抗并构建节点虚拟阻抗矩阵,在线微调矩阵元素即可实现开关状态的快速跟踪,跟踪时间由秒级缩短至毫秒级,为后备保护快速动作提供了可靠保障;2)发明了电气量和开关量信息双重约束的关联关系可靠性校核方法,首次将电气量信息引入保护关联关系识别,通过开关量信息和电气量信息实时匹配校验,实现了保护关联关系的可靠在线校核。 发明点1.2:首创了基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术,攻克了保护不误动和不拒动无法兼顾的难题。 电流元件、方向元件、阻抗元件等保护逻辑量信息,蕴涵着故障方向、故障范围等故障直接特征,并且信息交互简单、可靠。根据不同位置保护逻辑量反应故障的差异化特征,发明了基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术。关键技术包括:1)首次将电网故障的空间分布特征映射为保护逻辑量信息,按近后备和远后备灵敏性要求设定保护范围,实现了逻辑量信息与故障分布特征的关联和匹配,解决了保护强依赖定值的问题;2)首创了基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术(如图2所示)。利用逻辑量对故障反应的交叉重叠特征,根据动作一致性原则,既实现了故障设备的快速准确识别,又从根本上攻克了系统振荡及过负荷造成保护误动的难题。 基于站间逻辑量信息的后备保护技术可实现近后备保护全范围速动,远后备保护延时由1.5s以上缩短至0.5s以内;在原理上保证了对相邻元件故障反应的灵敏性,避免了后备保护拒动导致的重大事故发生;不受系统振荡和过负荷影响,避免了保护误动引发的连锁跳闸和系统性事故发生。   图2 基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术 技术发明点2:基于故障模型参数异变特征的主保护技术 现有电气设备主保护仅反应故障外在表现特征,在变压器匝间短路及线路高阻接地等轻微故障情况下,外部故障与内部故障特征差异不明显,易造成保护拒动。为解决上述问题,该项目基于故障的物理本质特征,揭示了故障导致电气设备模型参数变化的机理,利用故障全过程电气量信息,构建了可灵敏反应设备参数变化的故障模型,发明了基于故障模型参数异变特征的主保护技术,显著提升了对轻微故障的反应能力。 发明点2.1:首创了可反应变电站电气设备参数变化的故障模型,从物理本质上消除了非故障因素对主保护灵敏性的影响。 突破主保护仅反应故障外在表现特征的局限,利用设备故障全过程全相电气量信息,建立了对故障高灵敏而对非故障不敏感的模型。关键技术包括:1)发明了基于线路压降-阻抗联合分布的故障网络模型,建立了线路阻抗、过渡电阻及分布电容压降之间的幅值、相位关联关系,创建了仅保留线路阻抗压降分布情况的故障网络模型(如图3所示);2)发明了基于电压磁链方程的变压器故障模型,建立了变压器高、中、低压各侧绕组电压与主磁链、漏磁链的等值平衡关系,消除主磁链的非线性成分,建立了仅反应漏磁链变化的变压器故障模型(如图4所示),从原理上摆脱了分布电容电流、负荷电流、励磁涌流等非故障因素的影响。 发明点2.2:发明了基于故障模型参数异变特征的主保护技术,实现了保护对轻微故障反应能力的大幅提升。 利用站域故障全过程电气量信息,反应故障前后模型参数的变化情况以及三相不一致程度,发明了基于故障模型参数异变特征的主保护技术。关键技术包括:1) 发明了基于阻抗压降变化特征的线路主保护技术,构建了线路压降-阻抗参数关联矩阵,通过实时追踪矩阵中各元素的变化量以及元素间的差异,准确识别故障线路及故障位置(如图5所示);2) 计及CT误差、变压器有载调压对保护的影响,实时计算各相等效漏感参数的突变量及不一致程度,发明了基于等效漏感参数变化特征的变压器主保护技术(如图6所示),显著提升了保护对变压器轻微匝间短路识别的灵敏性。 基于故障全过程电气量信息的主保护技术可以做到变压器匝间短路识别死区由5%降至2%,500kV线路接地故障过渡电阻反应能力由300Ω提升至1000Ω,故障定位误差由5%下降至1.3%。实现了对电气设备轻微故障的灵敏切除,可有效避免事故扩大造成的重大人员伤亡和财产损失。 技术发明点3:站域集中-站间分布式新型保护系统 构建基于故障全过程逻辑量、电气量信息的新型保护系统是对百年历史继电保护模式的重大变革,除满足复杂电网对继电保护的要求外,还需要考虑工程实现的可行性、应用场景的适用性和运行维护的便利性等重大工程应用问题。该项目首创了站域集中-站间分布式的新型保护系统构成模式,实现了与传统保护的有机衔接,可灵活组态适用各种电网应用场景;发明了基于时间序列特征和电气量物理约束的数据校核技术、基于保护关联关系的数据自适应替代技术,为新型保护系统信息交互提供了可靠保障。 发明点3.1:首创了站域集中-站间分布式的新型保护系统构成模式,奠定了新型保护系统在不同电压等级电网推广应用的基础。 该项目创建了“站域集中-站间分布式”的新型保护系统(如图7所示),实现了发明点1和2技术的工程推广应用。关键技术包括:1)发明了以间隔为基本单元的站域集中-站间分布式保护构成模式。间隔单元做到“即插即用”,扩展性强,可灵活组态适用各种电网应用场景;站域主机实现对站内信息的融合与优化利用;相邻站域主机虚拟为变电站间隔单元,实现站间分布对等交互信息。该模式通信链路清晰简捷,易于工程实现;2)发明了新型保护系统与传统保护的集成与自适应转化技术。新型保护系统在传统保护基础上集成故障全过程信息进化形成,在故障信息缺失的极端情况下仍具备传统保护功能。新型保护系统可充分传承传统保护成熟的运维经验,实现了与传统保护之间的有机衔接。   发明点3.2:发明了基于时间序列特征和电气量物理约束的数据校核技术、基于保护关联关系的数据自适应替代技术,保证了新型保护系统的可靠性。 基于新型保护系统构成模式,发明了站域、站间信息交互可靠性保障技术,实现了异常数据的实时校核与缺失数据的自适应替代。关键技术包括:1)发明了基于时间序列特征和电气量物理约束的数据校核技术,在线修正异常采样数据,解决了电气量在采样或传输中出现畸变而影响保护动作性能的难题;2)发明了基于保护关联关系的数据自适应替代技术,在间隔单元CT断线、PT断线等信息源丢失情况下,通过数据互补重构实现缺失数据的自适应替代,保证了保护功能的完整性,有效提升了保护的可靠 四、创新性成果 该项目攻克了传统保护不误动、不拒动无法兼顾的难题,取得了以下关键技术突破: 1、基于站间逻辑量信息一致性特征的后备保护技术,保护最长动作时间缩短至500ms以内,彻底解决了远后备保护拒动,以及受系统振荡和过负荷影响误动的问题; 2、基于故障模型参数异变特征的主保护技术,显著提升了保护对轻微故障的反应能力; 3、站域集中-站间分布式新型保护系统,实现了保护技术在不同电网场景下的广泛应用。
华北电力大学 2021-05-10
一种多元钙钛矿材料及其制备与应用
"本发明公开了一种多元钙钛矿材料及其制备与应用,其中该多元钙钛矿材料为多元全无机金属非铅卤盐,并且具有钙钛矿结构;所述 多 元 钙 钛 矿 材 料 的 化 学 式 满 足 : <imgfile=""DDA0001316404480000011.GIF"" wi=""496"" he=""88""/>其中,0≤ x ≤ 1 , 0 ≤ y ≤ 1 , A 为 Cs<sup>+</sup> , B<sup&
华中科技大学 2021-04-14
用于预测多元拼合靶材制备的薄膜成分的预测方法
一种用于预测多元拼合靶材制备的薄膜成分的预测方法 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 现有物理气相沉积(PVD)制备多元薄膜材料采用合金靶材作为靶源,生产过程中,薄膜成分的调控范围受安装的合金靶材的成分比例的限制。如果预期获得纳微复杂结构的复合薄膜,按照常规技术路线需要上百块成分连续变化的合金靶材,这显然是无法实现的。同时,采用合金靶材制备某些多元薄膜时,需要特高纯度的或极端成分比例的靶材作为靶源,这类特殊靶材以现有技术难以制造。 为此,本发明研发出一种用于预测多元拼合靶材制备的薄膜成分的预测方法,利用本发明技术有助于新材料的研发和促进半导体器件、切削刀具涂层等高新技术的发展。
武汉理工大学 2022-08-12
高效可转位刀具多元复合膜涂层设备及技术
项目简介: 随着机械工业的发展和自动化水平的提高, 数控机床的普及, 对工具和耐磨件的要求越来越高。同时随着生活水平的提高, 钟表等饰品的外观要求越来越高。国内外都大
西华大学 2021-04-14
一种多元物质原子层沉积膜制备方法及装置
本发明公开了一种多元物质原子层沉积膜制备方法和装置,所 述方法,即使基片相对于原子层沉积反应腔直线运动,依次通过其内 用于完成不同原子层沉积的原子层沉积系统,基片通过每个原子层沉 积系统时:调整基片温度为相应原子层沉积反应最适温度。所述装置, 包括原子层沉积反应腔、基片承载台、运动平台和温度控制装置;原 子层沉积反应腔依次设置有多个原子层沉积系统;基片承载台,设置 在原子层沉积反应腔下方;运动平台,与基片承载台连接,带动基片 承载台运动;温度控制装置,设置在基片承载台下方。所述方法能高 效快速的制备多元物质原子层沉积膜,所述装置,能方便的通过现有 原子层沉积系统组装,兼容性强,功耗低,沉积效率高。 
华中科技大学 2021-04-11
聚酯多元醇、增塑剂等酸醇反应连续化生产新技术
本技术采用自主开发的流场结构化新型立式鼓泡塔式反应器,通过特殊的内构件设计与组合,实现反应器内气 (醇) 液 (酸) 呈现鼓泡式逆向流动,反应器内局部与整体混合状况均良好,温度分布、停留时间及压降等操作条件可控,有效的耦合了聚酯多元醇或增塑剂生产过程中酯化反应过程和移走副产物小分子的精馏过程,强化了小分子副产物的分离效率,实现了传质传热和反应过程的耦合强化,使过程效率大幅提高。以PEA为例,生产周期可从传统的20多小时缩短至6个小时,酸值等即可达到指标要求。该技术不但节能降耗,提高产品品质,还可满足柔性化生产要求。其主要技术特点: 1. 流场结构化新型立式鼓泡塔式反应器中气液呈鼓泡式逆向流动,反应器内局部和整体流型可调控,无死区。 2. 新型立式鼓泡塔式反应器采用多段组合的连接方式,拆装方便,反应器内物料停留时间、温度分布等可调控,自动化程度高。 3. 连续化技术生产的产品质量稳定,酸值低,水含量低。 4. 该连续化生产技术可大幅缩短生产周期,大大减少能耗等。 5. 该连续化生产技术适应性强,操作弹性大,适合多种聚酯多元醇和增塑剂的柔性化生产。
华东理工大学 2021-04-13
AirFace医护服务机器人
2020年2月7日,上海援武汉第三批医疗队收到了上海交通大学医学院吴韬研究团队捐赠支援的2台AirFace人工智能医护服务机器人,科研和医务人员昵称它们为“小白”。这两台智能机器人,即将进入医疗队所在的武汉市第三医院ICU病房工作。 吴韬团队经过多年摸索,自主研制开发并获得国家专利的一款具有人脸识别、自然语音交互、远程协作等功能的医疗服务机器人,已连续两届受邀参加在上海举办的世界人工智能大会。“小白”身高1.45到1.6米,可以以每秒0.3到0.6米的速度,在预定时间跟着医生和护士查房,自动避障,与人互动,而后自行“走”回充电桩补充能量。
上海交通大学 2021-04-10
AirFace医护服务机器人
2月7日,上海援武汉第三批医疗队收到了上海交通大学医学院吴韬研究团队捐赠支援的2台AirFace人工智能医护服务机器人,科研和医务人员昵称它们为“小白”。这两台智能机器人,即将进入医疗队所在的武汉市第三医院ICU病房工作。 吴韬团队经过多年摸索,自主研制开发并获得国家专利的一款具有人脸识别、自然语音交互、远程协作等功能的医疗服务机器人,已连续两届受邀参加在上海举办的世界人工智能大会。“小白”身高1.45到1.6米,可以以每秒0.3到0.6米的速度,在预定时间跟着医生和护士查房,自动避障,与人互动,而后自行“走”回充电桩补充能量。 AirFace医护服务机器人包含了机器视觉、基于激光的空间位置信息等各种高精尖前沿技术,以及基于微软Azure平台、根据医疗场景定制的综合管理等软件。接下来,还将有更多医院如上海交通大学医学院附属上海第九人民医院、上海交通大学附属第一人民医院等计划部署,“小白”将在更多的医院发挥作用。
上海交通大学 2021-04-10
边检服务机器人
具有良好的环境适应性,它采用先进的人工智能技术,具备智能AI语音交互功能,支持中、英、粤等多种语言,可以和人们进行亲切的交流互动。它不仅可以帮助边检人员维护秩序,还可以为人们提供购票引导、周边文化讲解、语音乘务咨询、免费打印照片、安全出行播报、交通信息展示等多元化、人性化服务,让人们的出行与生活更加便利。   产品特点 (1)自主巡逻 根据预先设定的巡视路线,自主来回行走。 (2)智能避障 在自动模式中遇到障碍物阻碍机器人通过时,立即停止行走,障碍物移除后立刻恢复自主巡逻。 (3)语音交互( 升级版) 内置智能人工大脑,可以与人进行流利的语音交互。后台数据库可以定制录入针对性的问答。 (4)语音播报 高质量的音响系统,循环播报预设语音。 (5)宣传展示 正面配置大型显示屏,可以提前导入宣传图片以及视频等信息。 (6)远程操控( 升级版) 远程控制机器人移动及其系统软件。
北京理工大学 2021-05-11
基于DDS的服务集成框架
成果介绍针对国防应用领域开放架构、服务化等应用需求,提出了一套基于DDS的SOA实现方案,并基于自主研发的DDS产品实现了相应的服务化集成框架,提供了在云计算环境下服务的注册、审核、查询、生命周期管理和动态监控等功能,基于DDS实现了高性能和多QoS支持的通信机制。基于该框架的服务可同时对外提供RPC(请求/应答)接口和DDS(发布/订阅)接口,适用于军工领域广泛而复杂的应用场景。技术创新点及参数在分布式应用系统中,随着应用规模和复杂度的不断扩大,传统基于组件的系统开发模式因缺乏有效的应用资源共享和系统管理途径,导致应用功能重复开发、系统运维低效等问题越来越突出。基于面向服务架构(SOA)理念的软件实现技术,如Web Service等虽然具备简单性、灵活性、复用性、功能和技术解耦合等特点,但无法满足军工等特定领域内分布式实时系统高实时性、可靠性等特殊应用需求,对面向业务的应用开发也缺乏支撑。针对上述问题,项目提出了一套基于DDS的SOA实现方案,并基于自主研发的DDS产品实现了相应的服务化集成框架,为分布式实时应用系统提供了通用的服务集成与管理的解决方案,实现了应用资源的共享和重用。项目的主要特点有: 基于SOA提出了一个通用的服务模型,抽象了基于DDS通信的服务接口,服务可同时对外提供请求/应答(RPC)和发布/订阅两类接口。根据提出的服务模型设计了一套基于XML+IDL的服务描述语言,方便形式化地定义和描述服务。 基于自主研发的DDS通信中间件系统,遵循OMG组织的RPC over DDS规范,在DDS发布/订阅机制的基础上提供了RPC机制,使得服务可同时对外提供RPC(请求/应答)接口和DDS(发布/订阅)接口,适用于军工领域广泛而复杂的应用场景。 该服务集成框架实现了SOA架构,提供了服务的注册、部署、查询、激活、监控等功能。通过增加系统管理员角色,在服务注册过程增加了服务审核和权限分配环节,提高了系统级控制和管理能力;提出并实现了服务容器的概念,用于统一管理计算节点上服务的生命周期,使得系统既可以运行于传统的物理计算节点上,也可以在部署于云计算环境中的虚拟计算节点上;支持灵活的服务部署和动态更新机制,通过建立服务文件目录实现了多版本服务信息管理,通过服务引用(Service Reference)实现了对服务消费者透明的服务动态切换,便于服务的在线更新;通过制定标准的服务管理接口实现了服务运行时监控,此外,还提供了业务数据监控接口,用于灵活监控业务相关状态。 服务集成框架还提供了统一的信息模型管理维护功能,并实现了从IDL编译器到服务编排工具的一系列开发工具,支持上层服务化应用的快速构建。
东南大学 2021-04-11
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