7月25日12時30分左右，臺風(fēng)“煙花”在浙江舟山市普陀區(qū)登陸，對上海影響逐漸加強(qiáng)。截至7月26日，上海電網(wǎng)保持安全平穩(wěn)運行，220千伏及以上主干電網(wǎng)未出現(xiàn)故障，部分區(qū)域因樹木倒伏造成配網(wǎng)架空線路跳閘。此前，上海電力科學(xué)研究院結(jié)合氣象預(yù)測信息、網(wǎng)架參數(shù)和設(shè)備歷史運行數(shù)據(jù)，通過供電可靠性預(yù)測評估系統(tǒng)分析上海各區(qū)域供電可靠性，對臺風(fēng)暴雨天氣下的電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)開展辨識，提出需重點關(guān)注浦東、崇明等區(qū)域，并聯(lián)系相關(guān)單位做好防臺風(fēng)準(zhǔn)備。
供電可靠性預(yù)測評估系統(tǒng)是上海電科院基于供電可靠性數(shù)字孿生與全息評價創(chuàng)新理念設(shè)計構(gòu)建的配電網(wǎng)可靠性感知系統(tǒng)。這個系統(tǒng)于2月份正式上線，覆蓋上海10千伏至110千伏配網(wǎng)，強(qiáng)化城市配電網(wǎng)供電可靠性預(yù)測評估能力，助力提升配電網(wǎng)供電可靠性。
預(yù)先評估，應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)環(huán)節(jié)前置
提高供電可靠性，堅強(qiáng)的電網(wǎng)是基礎(chǔ)。上海電網(wǎng)110千伏線路長度4158千米，35千伏線路長度超過1.5萬千米，10千伏線路長度接近7.8千米。
按照常規(guī)工作方式，配電網(wǎng)供電可靠性是基于歷史信息統(tǒng)計得出的，無法在故障發(fā)生前評估預(yù)測。而供電可靠性涉及電網(wǎng)網(wǎng)架、設(shè)備運維、負(fù)荷狀態(tài)、運行方式和管理技術(shù)等諸多方面，分析研判起來十分復(fù)雜。如果能夠精準(zhǔn)辨識配電網(wǎng)供電可靠性的薄弱環(huán)節(jié)，建立供電可靠性的事前評估和預(yù)警機(jī)制，供電質(zhì)量將更有保證。
“供電可靠性從事后評價到事前評估預(yù)警是趨勢。”上海電科院電網(wǎng)技術(shù)中心系統(tǒng)技術(shù)室主任馮煜堯說，“隨著客戶對供電質(zhì)量的要求不斷提升，除了通過優(yōu)化電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)帶電作業(yè)、提高故障排除效率等提升供電可靠性，供電企業(yè)對供電可靠性事前評估預(yù)警的需求也越來越迫切。”
2019年年初，上海電科院提出供電可靠性數(shù)字孿生與全息評價理念，構(gòu)建可靠性預(yù)測評估算法和供電可靠性預(yù)測評估系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用數(shù)字孿生技術(shù)對配電網(wǎng)建模，通過數(shù)字模型反映配電網(wǎng)的變化，將供電可靠性的判斷環(huán)節(jié)前置到故障發(fā)生前。
數(shù)字孿生技術(shù)以數(shù)字化建模的方式對配電網(wǎng)線路、設(shè)備進(jìn)行全生命周期模擬、評估、預(yù)測和控制。應(yīng)用這項技術(shù)構(gòu)建的數(shù)字孿生模型就像是現(xiàn)實中配電網(wǎng)的數(shù)字“雙胞胎”，二者一一映射。當(dāng)配電網(wǎng)的設(shè)備、電纜等狀態(tài)發(fā)生變化，數(shù)字孿生模型也會相應(yīng)改變。同樣的，數(shù)字孿生模型也可以將研判結(jié)果反饋給現(xiàn)實中的配電網(wǎng)。
一張全息圖，區(qū)域內(nèi)供電可靠性信息全掌握
把數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)可靠性評估，需要完成基于實際配電網(wǎng)架、設(shè)備、用戶負(fù)荷等海量信息的接入以及對上海電網(wǎng)10千伏至110千伏電網(wǎng)的詳細(xì)建模，并在模型實際運行中開展供電路徑分析、拓?fù)浞指?、參?shù)校準(zhǔn)和指標(biāo)計算，工作量巨大。
為此，上海電科院開發(fā)了可靠性測算系統(tǒng)與國家電網(wǎng)有限公司生產(chǎn)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)電力系統(tǒng)實際網(wǎng)架拓?fù)?、開關(guān)狀態(tài)、設(shè)備參數(shù)、客戶負(fù)荷、運行狀態(tài)等信息導(dǎo)入，并根據(jù)供電可靠性理論評估算法，實現(xiàn)配電網(wǎng)可靠性測算、分析、評估和預(yù)測。
2020年11月，供電可靠性預(yù)測評估系統(tǒng)上線試運行，服務(wù)第三屆進(jìn)博會保電。該系統(tǒng)對進(jìn)博會西虹橋保電區(qū)域近2萬臺電力設(shè)備開展運行數(shù)據(jù)抽取校核和可靠性指標(biāo)計算評估，完成了對保電區(qū)域內(nèi)中低壓配電網(wǎng)的可靠性全息圖展示、可靠性指標(biāo)及其影響因素統(tǒng)計等工作，實現(xiàn)了進(jìn)博會供電可靠性的全景感知、全息評價和動態(tài)預(yù)測，為進(jìn)博會保電做好了技術(shù)服務(wù)和支撐。
根據(jù)電網(wǎng)實時拓?fù)浜驮O(shè)備歷史運行狀態(tài)，供電可靠性預(yù)測評估系統(tǒng)可以開展配網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)自動掃描和在線辨識，形成供電可靠性指標(biāo)分布情況和動態(tài)變化趨勢，生成保電區(qū)域供電可靠性全息圖。指定區(qū)域內(nèi)的每個客戶、每個保護(hù)區(qū)段、每一條饋線的供電可靠性指標(biāo)都可以在線顯示。
“這張圖上，設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)和過負(fù)荷條件下的‘健康’程度一目了然。根據(jù)設(shè)備狀態(tài)，系統(tǒng)還會給出‘預(yù)診斷’建議。”馮煜堯說，“這可以幫助運維人員更好地掌握運行設(shè)備的狀態(tài)，并根據(jù)負(fù)荷情況有針對性地開展設(shè)備運維，助力供電可靠性提升。”
不僅能保電，還能量化配網(wǎng)改造成效
6月11日至7月5日是中共一大會址區(qū)域重點保電期，這段時間也是上海的雨季，雷電天氣較多。
為保障中共一大會址區(qū)域供電可靠，上海電科院形成了中共一大會址區(qū)域電網(wǎng)供電可靠性數(shù)字孿生與全息評價機(jī)制。保電期間，上海電科院依托供電可靠性預(yù)測評估系統(tǒng)，結(jié)合上海市氣象臺數(shù)據(jù)以及雷電智能監(jiān)測風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)，每日9時生成日報，評估24小時內(nèi)中共一大會址區(qū)域有無落雷風(fēng)險，分析電網(wǎng)整體設(shè)備運行風(fēng)險點，并給出相應(yīng)處置建議。同時，上海市區(qū)供電公司與上海電科院聯(lián)動，按照日報分析建議做好運維預(yù)案，實現(xiàn)保電期間中共一大會址區(qū)域的100%可靠供電。
除了實現(xiàn)供電可靠性事前評估預(yù)警，供電可靠性預(yù)測評估系統(tǒng)還可以量化展現(xiàn)配網(wǎng)工程效果。
4月份，上海電科院為市區(qū)4座10千伏開關(guān)站新增加電源進(jìn)線和分段開關(guān)建模，依托供電可靠性預(yù)測評估系統(tǒng)完成開關(guān)站雙電源改造工程的供電可靠性提升成效評估。評估結(jié)果顯示，3座開關(guān)站改造后，其供電臺區(qū)可靠率指標(biāo)均由99.99%提升至99.999%。上海電科院與國網(wǎng)上海市電力公司相關(guān)部門進(jìn)一步開展聯(lián)動分析，差異化評估分析開關(guān)站改造措施，進(jìn)一步提升開關(guān)站改造成效。
（上海電科院供圖）
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