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中国网:输电线路的守护人——戴栋

时间:2020-06-05单位:党委宣传部浏览量:12

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  中国网6月5日讯(作者:商闻)我国南方地理环境复杂,气候多变,尤其在冬季常常出现短时期的积雪覆冰现象。积雪覆冰一直都是影响输电安全的重大因素。如何应对冬季输电线路的覆冰问题对我国南方电网保证居民的供电是一个巨大挑战。华南理工大学戴栋教授多年来凭借严谨的科研态度与创新能力,在输电线路覆冰在线监测、状态评估和预警方面开展了大量工作,推动解决了危害我国南方地区输电线路的覆冰灾害。目前,戴栋教授的部分科研成果已在全国积极推广,并广泛应用于我国南方电网,大大节省了人力成本以及电力损失,提高了输电效率。

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戴栋教授分享研究成果

  自2009年起,戴栋教授先后受邀主持、参加多个国家级大型研究项目,包括国家重点基础研究发展计划(973计划)“防御输变电装备故障导致电网停电事故的基础研究”、“十一五”国家科技支撑计划重大项目“电网抵御极端天气灾害关键技术及装置开发与应用”、863重大项目“基于物联网技术的输变电设备智能监测与全寿命周期管理”、中国南方电网技术研究中心“智能输电体系研究”、广东省自然科学基金“输电线路覆冰的智能化状态评估与预警研究”等,以解决长久以来困扰我国输电线路覆冰在线监测和预警的难题。

  输电线路覆冰监测系统主要由线路端的覆冰监测设备和后端的监测数据处理分析系统组成。监测设备可实时在线获取传感器测量数据,并将其通过一定的通讯方案传回后端。后端系统在对汇集的数据进行处理分析后可得到所监测线路的覆冰状况,结合预测模型还可以给出线路的覆冰预警。经过对我国现有覆冰监测系统的研究,戴教授团队发现我国业界所提出的模型普遍未考虑导线风偏因素的影响,部分覆冰计算结果与线路实际情况偏差较大,最终显著影响后台系统的决策。针对这些问题,为了更好地预测高压电网的覆冰情况,戴栋教授团队对各电网公司安装在直线塔上的大量覆冰监测终端数据进行收集与分析,考虑导线风偏因素,综合垂直平面和风偏平面的静力学分析,创造性地提出了一种用于直线塔的线路覆冰计算模型。该覆冰计算模所得出的数据经过贵州电网输电线路覆冰在线监测系统得到全面验证,其准确性得到了南方电网的高度认可。检测数据准确性的提高,有助于实时灵敏地反映线路覆冰状况,满足工程应用需要,方便电网人员及时安排职工进行抢修。自2011年开始,该模型已在南方电网覆冰监测系统得到了广泛推广与应用,目前已经成为业界主流的解决方案。该模型的大范围应用对我国输电线路安全的保障具有重要意义。

  除了提出用于直线塔的线路覆冰计算模型,戴栋教授还针对线路端覆冰监测设备开展了通信组网研究。在实际应用中,安装覆冰监测设备的输电线路常常处于通信能力较弱的地域,因此监测数据容易出现无法实时送回主站的问题,严重制约了对覆冰状态的实时监测和有效评估。为此,戴栋教授开展了监测装置间的通信组网研究,具体方案是在各个相邻杆塔上的监测装置之间采用物联网技术实现网络互联,杆塔上的在线监测装置配置无线路由器以实现数据的转发和接收,进而形成由各杆塔在线监测装置的相互关联的网络,实现监测装置间感知信息的相互感知。在此基础上戴栋教授继续提出了采用无线网状网络接力与电力光纤复合地线光传输相结合为主,公共通信网为辅的网络解决方案。该方案已在云南省北部、中西部和南部进行了应用,覆盖了500kV、220kV和110kV三个电压等级的输电线路,在应用该方案的输电线路上形成了GPRS和WIFI通信方式组合的通信网络,实现了分散监测主机间的相互关联、监测数据共享及信息整合,提高了输电线路状态监测的可靠性和效率,取得了很好的应用效果。对于在我国广袤山区等无人区域的覆冰监测具有示范意义。

  戴栋教授的研究成果在输电线路监测中的应用推动了中国电网在输电线路可靠运行方面的技术进步,保障了中国南方人民的基本用电安全与经济生活的正常秩序,相关成果获得了云南省科学技术奖二等奖(“输变电设备物联网关键技术与应用”)。随着传感器技术、通信技术、能量获取技术以及人工智能技术的进一步发展,戴栋教授认为包括输电线路在内的整个电网在未来将变成一个完全互联的超大型物联网,对网络中的设备进行全方位的感知和状态评估将成为现实,未来的电网的运行也将更加的安全稳定和可靠。这是戴栋教授现在的研究方向,也是广大电力科技工作者的目标和梦想。


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