南方电网公司精益数据运营实践

随着数字经济时代的到来,企业开展数字化转型是大势所趋。南方电网公司2019年启动数字化转型工作,在全球率先提出“数字电网”概念,打造现代化供电服务体系,优质供电服务水平大幅提升,新兴业务布局成功,新产业、新生态及新模式初步孕育,取得显著成效。

基于危险理论的数字电网网络安全风险预警研究

当前数字电网安全风险预警方法存在一定局限性,如风险预警正确率低、耗时长等应用缺陷。为此,设计基于危险理论的数字电网网络安全风险预警方法。分析影响数字电网网络安全风险因素,引入危险理论中的人工免疫机制得到抗原信息集,并采用隐马尔可夫链法计算数字电网网络安全风险值,将风险值与预警标准值进行比较实现电网网络安全风险预警。实验测试结果表明:所提方法可以准确预警电网网络风险,提高了数字电网网络安全性,且预警误报率较低,应用性能较为理想。

南方电网数字电网集团有限公司

南方电网数字电网集团有限公司(简称“南网数字集团”),成立于2021年,是中国南方电网有限责任公司的全资子公司。2023年以全国第一名的成绩获评“科改”标杆企业,并入选国资委首批世界一流专业领军企业。

数字电网的概念、特征与架构

数字化是新一轮信息化的本质特征,数字技术快速发展促进了社会信息化的飞跃,推动了由计算机及其网络构成的信息大机器在电网领域的广泛应用。提出了分析社会信息处理的π模型理论,在此基础上研究并提出数字电网理论模型,提炼出数字电网的4个主要特征,构建了以物理系统、信息系统、业务系统为主的数字电网总体架构,为数字电网的研究和发展奠定了坚实基础。

基于云边协同的交直流混联电网线路过负荷协调控制方法

针对交直流混联电网线路过负荷影响因素较多导致线路运行特征难捕捉、难以实现精准控制的问题,提出基于云边协同的过负荷协调控制方法。建立过负荷状态数学模型,采用解耦算法求解不同程度过负荷情况下电力参数增量值并进行特征提取,将其作为云边协同算法的云计算参照值,获得同时符合功率最佳、能耗最小以及避免切负荷要求的协调控制参数,实现协调控制。实验结果表明:云边协同方法在盲区约束下可以准确检测盲区以外的所有节点,未出现漏检现象;光伏、风电出力的节点功率变化明显高于正常节点,节点过负荷控制效果较好。

基于大数据技术的智慧电网基建信息管理平台构建

随着社会的不断发展和电力需求的不断增长,智慧电网逐渐成为电力行业的未来趋势。为了支持智慧电网的发展,文章提出了一种基于大数据技术的智慧电网基建信息管理平台的构建方法,介绍了该平台架构的设计理论及功能模块设计,包括平台基建信息数据库构建、数据分析与可视化以及负载预测管理等功能的设计流程。实验证明,该电网基建信息管理平台可实现对电网基建信息的有效管理,从而有效推动电力行业的可持续发展。

基于边缘计算的弹性智能电网信息管理模型

采用云—管—边—端架构,设计了基于边缘计算的弹性智能电网信息管理模型,结合边缘计算技术与云计算的MapReduce并行编程模型管理感知的信息;实验表明该信息管理模型可有效感知并稳定传输弹性智能电网相关信息.

基于区块链技术的电网电缆运行状态智能监测技术

针对当前电网电缆运行过程中,监测技术对其状态监测时存在监测精度和监测时效性差的问题,开展基于区块链技术的电网电缆运行状态智能监测技术研究。引入区块链技术,实现对电网电缆状态量的智能分区块采集;将采集到的数据信息作为依据,计算电网电缆金属护层接地感应环流与电容电流,从而实现对电网电缆运行安全状态的动态监测与预警响应。通过将新监测技术与现有基于无线自组网的监测技术对比得出,新监测技术的监测精度更高,监测时效性更强。

电网企业数据中台的数据共享方法研究

常规的企业数据中台数据共享方法使用分布式架构集成共享数据,数据吞吐量不足,极易引发数据拥塞,因此需设计一种全新的电网企业数据中台数据共享方法。以Data结构为基础,检索元数据,优化共享通道,再将设置的树状资源服务集与共享通道连接,生成网格化数据共享架构,降低数据吞吐难度,从而获取完整的XML数据共享通信模型,实现数据中台数据高效共享。实验结果表明:使用设计的数据共享方法进行数据共享时的数据吞吐量较高,不易出现数据拥塞,具有高效性,满足电网企业目前的数据共享需求,有一定的应用价值。

数字电网标准国际化战略分析

数字电网标准国际化背景及国内外现状简要分析。由于数字电网技术发展不均衡以及数字电网标准体系不完善,促使电网标准国际化面临巨大的挑战。最终通过加强数字电网标准修订及管理的方式打下基础,同时,建设数字电网标准国际化技术组织,设定数字电网标准统一平台,并逐步实现国际化标准全覆盖,完成数字电网标准国际化战略的制定与执行,进一步推动我国电力标准国际化的进程。

支撑新型电力系统的数字电网标准体系

支撑新型电力系统的数字电网标准体系,以标准化支撑新型电力系统建设,统筹标准体系顶层设计,以促进新型电力系统各环节和产业链条整体协调发展,以支撑实现双碳战略目标[1]。能源活动是当前碳排放的最主要来源,而电力行业在能源行业中排放量最高,电力行业减碳甚至零碳,将是碳达峰、碳中和的胜负手,也将影响各行各业减碳进程。新型电力系统使用的能源以新能源为主,构建现代能源体系,减少碳排放量,是保障能源供应安全和推动能源革命的重要战略举措,同时也为我国积极应对气候变化、促进了碳中和、碳达峰目标的实现。

“上云用数赋智”电网运营商数字化转型正当时

长期以来,我国高度重视发展数字技术、数字经济。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》《关于推进“上云用数赋智”行动培育新经济发展实施方案》《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》等政策文件,均将“上云、用数、赋智”作为数字化转型的重要方向及具体建设内容。

数字电网为能源绿色低碳转型提供关键技术路径

当前,绿色化、数字化双重转型趋势,已经在全球范围内获得广泛共识。多国积极探索绿色低碳循环经济体系,掀起绿色化转型、绿色经济发展浪潮。绿色化、数字化双重转型浪潮正推动能源电力工业进入绿色低碳转型新发展阶段。习近平总书记强调,实现“双碳”目标,不是别人让我们做,而是我们自己必须要做。能源绿色低碳转型的本质,是经济发展方式转变,表现为从资源依赖型向科技创新驱动型转变。能源绿色低碳转型是顺应技术进步趋势、推动经济结构转型升级的迫切需要,风、光等新能源能够抹平各国在自然资源上的差距,未来能源利用的重点将不再是资源争夺,而是技术竞争。

电力企业数字化转型路径探索

为解决企业转型问题,以电力企业为例,对数字化转型路径进行研究,分析了转型期间所面临的挑战,明确了转型思路以及效益,提出建立完善的数字化发展体系,深挖电力数据、提高服务质量,创造企业价值,信息共享4个方面措施,以期为相关人员提供参考。

基于数据-模型混合驱动的电力系统机电暂态快速仿真方法

数据驱动建模方法改变了发电机传统的建模范式,导致传统的机电暂态时域仿真方法无法直接应用于新范式下的电力系统。为此,该文提出一种基于数据-模型混合驱动的机电暂态时域仿真(data and physics driven time domain simulation,DPD-TDS)算法。算法中发电机状态变量与节点注入电流通过数据驱动模型推理计算,并通过网络方程完成节点电压计算,两者交替求解完成仿真。算法提出一种混合驱动范式下的网络代数方程组预处理方法,用以改善仿真的收敛性;算法设计一种中央处理器单元-神经网络处理器单元(central processing unit-neural network processing unit,CPU-NPU)异构计算框架以加速仿真,CPU进行机理模型的微分代数方程求解;NPU作协处理器完成数据驱动模型的前向推理。最后在IEEE-39和Polish-2383系统中将部分或全部发电机替换为数据驱动模型进行验证,仿真结果表明,所提出的仿真算法收敛性好,计算速度快,结果准确。

基于连接状态定位的智能变电站二次系统故障定位方法

变电站二次回路及系统运行状态因设备自身及物理连接等原因具有一定的不确定性,二次系统故障定位难度较大。提出一种基于连接状态定位的智能变电站二次系统故障定位方法。首先将二次系统设备拓扑连接关系抽象为矩阵描述,二次系统设备节点状态量作为相应矩阵元素;然后通过矩阵算法对二次系统连接状态进行定位,确定与故障有关的矩阵元素;在连接状态定位后利用模糊径向基神经网络将故障相关矩阵元素与故障集中各故障情况对应,进行故障搜索定位。故障算例结果表明,所提出的二次系统故障定位方法具有较高的准确率。

溶滞网络缓冲区占用率预测模型设计

溶滞网络中数据滞留较多,占用了缓冲区大部分内存。为此,构建基于多组件融合的溶滞网络缓冲区占用率预测模型。在多组件框架的基础上,求解数据样本融合条件。联合数据库主机内存储的信息样本,完成对可移植任务的配置,实现溶滞网络缓冲区内的数据样本处理。设置决策树组织,确定复杂度指标的取值范围,完成基于多组件融合的溶滞网络缓冲区占用率预测模型设计。对比试验结果表明,在多组件融合预测模型作用下,拥塞系数最大值仅为0.6、信道平均占用率始终不超过60%。该模型预测准确率较高。所构建模型预测溶滞网络缓冲区占用率的性能较优,具有一定的实际应用价值。

变电站内SF_(6)分解物检测追踪系统设计

六氟化硫(SF_(6))气体分解与泄漏现象日趋严重,给电气设备的绝缘性能带来了严重的负面影响,甚至对电气设备在运行过程中的安全性产生了极大的威胁。为快速有效地对SF_(6)气体的分解物(二氧化硫SO_(2)、硫化氢H_(2)S等)进行检测并定位泄露源,该研究基于高级精简指令集计算机(advanced RISC machine,ARM)控制器设计了可以检测以上两种主要有毒气体的电子鼻系统。接着以模拟退火算法为基础,提出气体烟羽追踪方法,旨在解决气体泄露源定位问题。气体浓度检测实验表明,相比MX6商业电子鼻,该文自制的电子鼻系统的气体浓度检测相对误差在0.7×10^(-6)以内,可以有效地检测以上两种有毒气体。此外,考虑到以上气体具有毒性,以乙醇气体为气味源进行了气体烟羽追踪实验。结果表明,该文所提出算法的有效性和实时性较好,平均定位误差只有0.63 m。以上实验证明该设计的电子鼻及模拟退火算法能够满足移动机器人进行SF_(6)分解气体泄漏检测的应用需求。

区块链技术下风电机组全生命周期溯源管控研究

风电机组是风力发电工作的重要设备之一,受到运行环境等因素的影响,易存在运行故障和异常。为保证风电机组的工作状态、延长使用寿命,研究了区块链技术下风电机组全生命周期溯源管控方法。采用区块和链两部分建立区块链。以MerkleTree的格式存储风电机组的生产与运行数据。从采购设计阶段、生产阶段、运营阶段三个方面,界定风电机组的全生命周期。分析风电机组的组成,利用区块链技术调取存储数据,构建风电机组全生命周期溯源链。根据风电机组全生命周期推动过程中数据存储区块链之间的关系,求解风电机组源头数据,实现风电机组全生命周期溯源管控。试验结果表明,采用该管控方法可有效降低风电机组磨损量,并使设备故障发生概率降低至13.5次/月。该管控方法具有较好的风电机组管控效果。