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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
高技术投资决策的期权方法与应用研究
本书首先深入评价传统决策方法,包括NPV方法及其扩展,敏感性分析以及决策树分析等,这些传统分析方法忽略了高技术投资蕴含的期权价值,并采用经过调整的主观折现率,与高技术投资实际有很大的差别.在此基础上,针对高技术企业投资的不确定性,不可逆性,多阶段性及或有决策的重要特征,提出在高技术投资决策中应推广运用实物期权分析方法,系统分析了金融期权以及实物期权的理论基础,着重说明在高技术投资决策中如何运用实物期权方法来构造应用框架和解决过程,对已有的期权定价方法进行综合评价,分析各自的适用性,针对高技术企业的投资特点提出合适的期权定价模型并进行实证分析,并为适应实物期权决策的企业管理变革思路.
南京审计大学 2021-05-07
农药悬浮剂(SC)稳定体系构建与集成应用技术
通过对悬浮剂制备、贮存过程中存在质量问题的研究,确定出 优化了的悬浮剂稳定配方,解决了悬浮剂贮存过程中分层、析水率不合格、奥 氏熟化、结块等问题,并通过系统研究悬浮剂稳定体系构建、探讨悬浮剂稳定 机理、加工工艺及影响因素,集成了悬浮剂的研发应用技术,为农药悬浮剂生 产企业的产品开发和推广应用提供指导,从而能够应用于农业的病虫草害防治 领域。研究成果在配方筛选方法、稳定体系构建、加工工艺以及药效研究等方 面取得了多项创新,为开发新型环保稳定的悬浮剂产品提供了先进的指导,必青岛农业大学科技成果介绍 2017 -58- 将推动农药悬浮剂的可持续发展。 本项目经专家鉴定达到国际先进水平。利用农药悬浮剂稳定体系构建与集 成应用技术开发相应悬浮剂产品,对农药制剂行业的发展以及绿色农业发展具 有重要指导意义。 
青岛农业大学 2021-04-11
石油焦化冷焦污水封闭分离成套技术与应用
延迟焦化是我国石油炼制四大关键装置之一,是我国劣质原油和重质原油轻质化与优质化的主要手段之一。自1957年建成我国第一套 10 万吨/年延迟焦化装置以来,冷焦水一直存在突出的环境污染问题,对我国环境造成负面效应,国内外没有很好的解决方案。针对冷焦系统的流量及组成波动剧烈、压力周期性变化、废水与废气交织等多组分多相体系的非稳态特点,首先设计在全密闭下的多级混合降温冷凝-机械梯级分离-快速富集纯化方法集成的冷焦水封闭循环清洁生产工艺。将冷焦热水这种 VOC 气 ( 汽 ) 体-水-焦粉-重油组成的固-液-液-气混合物分离为油、水、焦三部分,并分别再生至回收或循环利用的纯度,实现废水治理与废气治理协同、污染物治理与废弃资源循环利用协调、经济效益与清洁生产结合,总体思路是利用一套集成化的组合机械分离装置,解决冷焦废水、废气污染的两个问题,实现水、重油、焦三种物质分别回收利用。其核心技术为冷焦水密闭循环处理集成技术,多组分多相流体快速强场分离技术、多场耦合分离技术、耦合场梯级分离技术、废水与废气耦合治理技术、低浓度油类废水油快速富集与再生利用技术。以多组分多相流体多场耦合快速微小旋流分离系列技术为核心的冷焦污水封闭循环成套工艺技术,被中国石化专家组鉴定为国内外首创。该技术污油回收回炼率、水再生及循环利用率、石油焦回收利用率达100%,作业区域臭气浓度达到国家有关规定。 本项目属于循环经济与节能减排技术领域,涉及石油化工清洁生产工艺、化工过程机械和环境保护机械设备设计与制造技术。
华东理工大学 2021-02-01
重点区域行人导引信息服务技术研究 与示范应用
项目是北京市交通运行监测调度中心牵头多家合作单位共同承担的交通运输部信息化技术研究项目,应用于交通领域。旨在分析重点区域行人导引需求,研发区域行人交互式导引服务技术,在枢纽内行人可能面临决策的关键位置,设置信息导引点,通过智能终端实现定制化、交互式行人导引服务。研发用于行人定位导引的导引点设备、WiFi设备,并进行定制加工,在大型交通换乘枢纽开展测试验证和示范应用,提高导引服务的实时性和精准化水平。研究面向复合目标优化的一体化出行智能决策支持技术,实现面向出行链的多方式无缝衔接和动态诱导。
电子科技大学 2021-04-10
煤层自燃火灾预测及防灭火新技术的研究与应用
西安科技大学从 1988 年开始就对煤层自燃火灾预测及防灭火新技术的研究与应用。对煤的结构特点和煤层自燃的特点,通过对煤自燃预测理论和防灭火新理论的系统研究,开发出了煤层自燃火灾预测技术和防灭火新技术,并重点在煤矿井下煤层自燃火灾的预测和防治中进行了广泛推广和应用,较好地解决了制约我国煤炭工业科技进步的关键问题之 ——— 煤层自燃火灾的预测和防治问题,取得明显的社会和经济效益,于 2002 年获得了国家科学技术进步二等奖。目前该技术已在全国 20 多个省得到应用。
西安科技大学 2021-04-11
智能功率驱动芯片设计及制备的关键技术与应用
一、创新点: 1.创新1-高低压兼容工艺技术:世界首个P-sub/P-Epi高低压兼容浮置沉底工艺平台 2.创新2-抗瞬时电冲击电路技术:国际最高品质因子600V等级浮栅控制芯片 3.创新3-低损耗功率器件技术:超低开关损耗阶梯栅氧600V超结功率器件 4.创新4-高功率密度互联技术:国内首款微型智能功率驱动芯片及600V单片智能功率驱动芯片。 二、产出情况: 被Amazon、Philips、Samsung、美的等100多家国内外公司采用,项目新增销售27.2亿元,新增利润4.9亿元,新增创汇3115.5万美元,解决了我国智能功率驱动芯片的“卡脖子”问题。 1.智能生活家电领域累计销售超16亿颗,市场占有率全国第一(超过40%) 2.首次实现国产智能功率驱动芯片应用于高铁空调控制器 3.唯一一款应用于智能电表的国产功率芯片,解决了我国智能电表系统的战略安全问题 4.在新能源交通工具领域出货量超30亿颗 成功应用于亚马逊无人仓储机器人,首批供货超过1万套。
东南大学 2021-04-13
滨海地区大面积超软土加固技术与应用
"项目组针对目前存在工程问题,开展了系统研究,在以下三个方面取得自主创新突破,形成系统的滨海地区大面积超软土地基变形计算新方法、改进施工工艺及真空预压法加固关键技术,并广泛应用于围海造陆工程、疏浚巷道工程、污泥固化工程等。(1)滨海地区大面积超软土地基变形计算新方法;(2)适宜大面积超软土地基的高效节能施工设备及工艺;(3)适宜大面积超软土地基的防淤、破淤加固新技术。"
天津大学 2021-04-11
拉舍尔花边生产的关键技术研究与应用
项目组系统研究了拉舍尔花边生产的关键技术,研制了具有自主知识产权、 替代进口的高效花边生产系列装备,研发了功能强大、替代进口的花边设计仿真 系统,建立了系统全面的花边设计理论,开发了多品种系列化的高端原创花边面 料,形成了拉舍尔花边快速设计和高效生产的产业模式。 2 关键技术 (1)拉舍尔花边生产装备的高速化技术:构建了拉舍尔花边梳栉横移动运 动、成圈运动、送经运动和牵拉运动的力学模型,采用高速运动控制技术、有限 元分析和轻量化设计技术、多轴联动和分频技术等,研发了基于高动态响应的拉 舍尔花边装备集成控制系统,实现了电脑花边装备的高速化。 (2)拉舍尔花边生产装备的复合提花技术:设计了多连杆凸轮组合压纱板 运动曲线,建立了压电陶瓷贾卡选针和偏移模型,研制了压纱与衬纬复合、贾卡 提花和多梳提花复合、剪线提花和多梳提花复合的系列化高端拉舍尔花边生产装 备。 (3)拉舍尔花边设计系统的仿真与三维展示技术:建立了拉舍尔花边仿真 的几何模型、力学模型和纹理模型,实现了对花边的真实感模拟,采用三维建模 技术和 Web3D 技术,实现了花边的三维虚拟展示。 (4)拉舍尔花边设计理论的建立与应用:研究了拉舍尔花边图案构成方法、 设计元素、设计风格,创立了花边风格分类方法,创新性的将金属丝、竹炭丝、 羊毛纱、花式纱等用于花边设计,提出花边定位设计的理念,带动了国内花边产 业的原创设计。 3 知识产权及项目获奖情况 论文 7 篇,专利一篇 4 项目成熟度309 批量生产阶段 5 投资期望及应用情况 项目累积新增产值约 30 亿元,新增利润 6.7 亿元,新增税收 2.1 亿元。项 目研究成果为拉舍尔花边生产的高速化和智能化提供了解决方案,增强了企业产 品创新能力,推动了产业升级与技术进步。 项目成果通过两种形式推广应用,一是应用装备生产关键技术,与机械制造 企业联合开发高速化的系列拉舍尔花边整机装备,二是应用设计系统和设计理论, 与花边生产企业联合开发高端花边产品。2012 年以来,已与江苏润源联合开发 并推广高速化的拉舍尔花边整机装备 500 余套,与国内主要花边生产企业联合开 发高端花边产品 420 余款,向中国大陆和台湾、美国、西班牙、日本等 11 个国 家和地区推广花边设计系统 350 余套。 
江南大学 2021-04-13
废旧荧光器件稀土再生关键技术开发与应用
北京工业大学 2021-04-14
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