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科技進步獎推薦項目公示

來源: 雲開 作者: 技術質量部 發布時間: 2019-05-16 浏覽次數: 1674

項目名稱:高壓開關設備機械狀态多元感知關鍵技術研究及應用

主要完成人:馬宏明、錢國超、鄭易谷、程志萬、陳宇民、阮江軍、徐肖慶、龔紹成、周瓊芳、彭兆裕

主要完成單位:雲南電網有限責任公司電力科學研究院;武漢大學;雲南雲開電氣股份有限公司;雲南電網有限責任公司昆明供電局;昆明電器科學研究所;廣西電網有限責任公司電力科學研究院;武漢黉門大維科技有限公司

提名單位:雲南電網有限責任公司

項目簡介:

本項目屬于高壓開關設備狀态監測技術領域。

高壓開關設備作為電網核心設備,數量衆多,開關設備的運行狀态對電網的安全穩定運行至關重要。據統計,開關設備常見缺陷中,機械缺陷占比超過50%以上。開關設備作為剛柔組合動态設備,元件的缺陷既無法現場單獨檢測,也無法靜态檢測,且元件缺陷信息往往被掩蓋在開關運動整體狀态中,難以依靠間接手段或主觀經驗判定。目前國内外研究重點關注開關設備機械狀态定性檢測,其系統性研究不足,缺乏對故障機理、量化檢測、智能診斷等深層次方面的探究,檢測效果有待提升。因此,高壓開關設備機械狀态精确診斷成為亟待攻克的難題。 本項目基于高壓開關設備傳動輸出的可測多元狀态量,從機理仿真、檢測技術、智能診斷、裝置研發、工程應用5個方面開展研究,解決了高壓開關設備機械故障精确診斷和準确定位難的問題。主要創新内容如下:

1)提出了典型缺陷下的開關設備剛柔耦合機電一體化仿真模型,揭示了各典型缺陷與多狀态參量之間的關聯機制,為設備的機械缺陷狀态診斷奠定了技術基礎;(2)提出了隔離開關操作力矩-轉角離線檢測方法、電機輸出功率-轉角在線檢測方法,研制了隔離開關機械特性檢測裝置,實現了隔離開關機械缺陷類型的智能診斷與精确定位;(3)提出了用斷路器彈簧力值、分合閘速度和彈簧儲能電機電流綜合參數診斷斷路器彈簧狀态的方法,研發出斷路器彈簧操動機構狀态在線監測裝置,實現了斷路器彈簧操動機構狀态的準确判斷。 

項目授權專利16項(發明專利5項、實用新型11項),發表論文21篇(其中SCI收錄1篇,EI 檢索8篇),發布團體标準1項。項目成果在雲南的40.5kV550kV開關設備先行應用的基礎上,推廣至廣東、廣西、貴州、海南、湖北、湖南、江西、河南、安徽等省份,創造經濟效益1.56億元。    

項目經中國南方電網組織鑒定,由潘垣院士擔任主任委員的同行專家一緻認為:成果整體達到了國際領先水平,對促進行業發展具有重大推進意義,具有顯著的經濟和社會效益。

 

完成人及完成單位對項目的貢獻情況(推廣應用情況):

本項目所研發的高壓開關設備機械故障成套檢測裝置已在雲南電網大範圍應用,其中昆明、曲靖、玉溪、紅河、大理、楚雄、昭通、保山、迪慶等地區使用效果良好,檢測設備達 291 台,發現隐患 7 起,準确率達 100%,成為高壓開關設備機械故障診斷的技術平台。

    項目研究成果的應用覆蓋多種型式的高壓開關,涉及型号如下所示:

    1)單臂垂直伸縮式隔離開關:

    GW10 型、GW16 型、GW20 型、GW22 型、GW35 型、SPV-550 型;

    2)單臂水平伸縮式隔離開關:

    GW11 型、GW17 型、GW21 型、GW23 型、GW28 型、GW36 型、TP5 型、SPO-550 型;

    3)雙臂垂直伸縮式隔離開關:

    GW6 型、PR5/2 型;

    4)雙柱水平旋轉式隔離開關:

    GW4 型、GW14 型、GW25 型、S2DA/T/2T 型;

    5)三柱水平旋轉式隔離開關:

    GW7 型、GW27 型、DR2 型、S2C 型;

    6)雙柱 V 型旋轉式隔離開關:

    GW5 型;

    7)其他型号隔離開關:

    GW8 型和 GW13 型(多用于變壓器中性點接地);

    8500kV 斷路器産品:

    HPL550B2HPL550TB2 3AP2FILTB1/170/550E1DT2-550F3

    9220kV 斷路器産品

    LW24-252LW25-2523AP1FIFXT14FHPL245B1LTB245E1GL3143AP1FG

    10110kV 斷路器産品

    LW33A-126LW35-126LW36-126LW30-126LW25-126FXT11GL312S1-145LTB1453AP1FG

    同時,本項目研究成果也在雲南以外其他地區的現場檢測中得到廣泛應用。應用區域以雲南為中心,輻射廣東、廣西、貴州、海南、湖北、湖南、江西、河南、安徽等省份,電壓等級覆蓋 35kV110kV220kV500kV,具體的應用單位包含: 1)廣西南甯供電局、2)廣西貴港供電局、3)廣西北海供電局、4)廣西柳州供電局、5)廣東東莞供電局、6)貴州興義局、7)海南檢修中心、8)湖北黃石供電局、9)湖北孝感供電局、10)江西九江供電局、11)河南三門峽風電廠、12)江蘇如高、13)河南平高、14)湖南長高、15)山東泰開。項目應用試驗開展過程中,一共進行高壓開關機械狀态檢測 1024 /次(除雲南地區外),涉及9個主流廠家,26個型号高壓開關。共檢測出缺陷 20 台,檢測準确率達 100%

序号

完成人

貢獻情況

1

馬宏明

項目研發總負責人, 把控項目總體技術研究路線,提出相應技術方案,協調解決項目研發中出現的技術問題,對項目的三個創新點均有貢獻:(1)提出了典型缺陷下的開關設備剛柔耦合機電一體化仿真模型,揭示了各典型缺陷與多狀态參量之間的關聯機制,為設備的機械缺陷狀态診斷奠定了技術基礎;(2)提出了操作力矩-轉角離線檢測方法、電機輸出功率-轉角在線檢測方法,研制了隔離開關機械特性檢測裝置,實現了隔離開關機械缺陷類型的智能診斷與精确定位;(3)提出了用斷路器彈簧力值、分合閘速度和彈簧儲能電機電流綜合參數診斷斷路器彈簧狀态的方法,研發出斷路器彈簧操動機構狀态在線監測裝置,實現了斷路器彈簧操動機構狀态的準确判斷。

2

錢國超

項目技術指導、項目落地實施協調、理論研究; 對以下創新點貢獻:(2)提出了操作力矩-轉角離線檢測方法、電機輸出功率-轉角在線檢測方法,研制了隔離開關機械特性檢測裝置,實現了隔離開關機械缺陷類型的智能診斷與精确定位;(3)提出了用斷路器彈簧力值、分合閘速度和彈簧儲能電機電流綜合參數診斷斷路器彈簧狀态的方法,研發出斷路器彈簧操動機構狀态在線監測裝置,實現了斷路器彈簧操動機構狀态的準确判斷。 

3

鄭易谷

項目示範應用的負責人,組裝負責項目應用在南網五省的開展工作,解決了現場應用中的一些關鍵問題。對以下創新點有貢獻:(2)提出了操作力矩-轉角離線檢測方法、電機輸出功率-轉角在線檢測方法,研制了隔離開關機械特性檢測裝置,實現了隔離開關機械缺陷類型的智能診斷與精确定位。(3)提出了用斷路器彈簧力值、分合閘速度和彈簧儲能電機電流綜合參數診斷斷路器彈簧狀态的方法,研發出斷路器彈簧操動機構狀态在線監測裝置,實現了斷路器彈簧操動機構狀态的準确判斷。

4

程志萬

項目助理、協作項目負責人組織實施工作; 對以下創新點有貢獻:(2)提出了操作力矩-轉角離線檢測方法、電機輸出功率-轉角在線檢測方法,研制了隔離開關機械特性檢測裝置,實現了隔離開關機械缺陷類型的智能診斷與精确定位。(3)提出了用斷路器彈簧力值、分合閘速度和彈簧儲能電機電流綜合參數診斷斷路器彈簧狀态的方法,研發出斷路器彈簧操動機構狀态在線監測裝置,實現了斷路器彈簧操動機構狀态的準确判斷。

5

馬儀

部分項目研究、項目應用實施; 對創新點均有貢獻:(3)提出了用斷路器彈簧力值、分合閘速度和彈簧儲能電機電流綜合參數診斷斷路器彈簧狀态的方法,研發出斷路器彈簧操動機構狀态在線監測裝置,實現了斷路器彈簧操動機構狀态的準确判斷。

6

阮江軍

項目指導、理論研究; 對以下創新點有貢獻:(1)提出了典型缺陷下的開關設備剛柔耦合機電一體化仿真模型,揭示了各典型缺陷與多狀态參量之間的關聯機制,為設備的機械缺陷狀态診斷奠定了技術基礎。

7

徐肖慶

項目具體實施; 對以下創新點有貢獻:(3)提出了用斷路器彈簧力值、分合閘速度和彈簧儲能電機電流綜合參數診斷斷路器彈簧狀态的方法,研發出斷路器彈簧操動機構狀态在線監測裝置,實現了斷路器彈簧操動機構狀态的準确判斷。

8

龔紹成

項目具體實施及研究; 對以下創新點有貢獻:(2)提出了操作力矩-轉角離線檢測方法、電機輸出功率-轉角在線檢測方法,研制了隔離開關機械特性檢測裝置,實現了隔離開關機械缺陷類型的智能診斷與精确定位。

9

周瓊芳

項目具體實施; 對以下創新點有貢獻:(1)提出了典型缺陷下的開關設備剛柔耦合機電一體化仿真模型,揭示了各典型缺陷與多狀态參量之間的關聯機制,為設備的機械缺陷狀态診斷奠定了技術基礎。

10

彭兆裕

項目具體實施及研究; 對以下創新點有貢獻:(2)提出了操作力矩-轉角離線檢測方法、電機輸出功率-轉角在線檢測方法,研制了隔離開關機械特性檢測裝置,實現了隔離開關機械缺陷類型的智能診斷與精确定位。

 

第一完成單位  南方電網科學研究院有限責任公司

項目主導單位及主要完成單位,主要完成以下内容:開關設備多體動力學機電一體化仿真技術及缺陷模拟方法研究;高壓開關設備機械狀态檢測技術研究;高壓開關設備機械缺陷智能診斷技術研究;高壓開關設備機械狀态檢測成套裝置研發及規模化應用。

第二完成單位  武漢大學

主要完成理論研究、仿真計算和技術開發,提出高壓開關設備多體動力學機電一體化仿真技術及缺陷模拟技術,研究高壓開關設備機械狀态檢測技術,研究高壓開關設備機械缺陷智能診斷技術。配合完成檢測裝置的開發。

第三完成單位  雲南雲開電氣股份有限公司

項目部分成果研究單位、主要實施單位及應用單位。配合完成:高壓開關設備機械狀态檢測技術研究;高壓開關設備機械缺陷智能診斷技術研究,成套檢測裝置的研發。

第四完成單位  雲南電網有限責任公司昆明供電局

項目部分成果研究單位、主要實施單位及應用單位。配合完成:高壓斷路器機械狀态檢測技術研究;高壓斷路器機械缺陷智能診斷技術研究;高壓斷路器機械狀态檢測成套裝置研發及規模化應用。

第五完成單位  昆明電器科學研究所

部分成果成果檢測與應用單位。配合完成:隔離開關機械狀态檢測技術研究;斷路器機械狀态檢測技術研究。

第六完成單位  廣西電網有限責任公司電力科學研究院

部分成果完成單位、成果應用單位。配合完成:隔離開關機械狀态檢測技術研究;隔離開關機械缺陷智能診斷技術研究;隔離開關機械狀态檢測成套裝置研發及規模化應用。

第七完成單位  武漢黉門大維科技有限公司

部分成果完成單位、成果應用單位。配合完成:隔離開關機械狀态檢測技術研究;隔離開關機械缺陷診斷裝置的研發。

 

獲得知識産權及曾獲獎勵情況:本成果申請發明專利16項,其中授權國家發明專利5項,授權實用新型專利11項,主持編寫團體标準1項,發表SCIEI檢索論文9篇,2018年獲得雲南電網有限責任公司科技進步一等獎。典型知識産權如下:

序号

類型

知識産權名稱

專利号

1

發明專利

一種高壓隔離開關主軸轉角檢測裝置

ZL201710074456.6

2

發明專利

一種斷路器操動彈簧儲能狀态的檢測方法

ZL201610096003.9

3

發明專利

一種斷路器儲能彈簧狀态監測設備與方法

ZL201610086549.6

4

發明專利

一種基于螢火蟲優化算法的斷路器可靠性評估方法

ZL201510477549.4

5

發明專利

一種現場斷路器插拔力檢測裝置及檢測方法

ZL201610676490.6

6

實用新型專利

一種隔離開關機械故障診斷裝置

ZL201621274584.2

7

實用新型專利

一種用于在線監測的隔離開關轉角測量系統

ZL201621277143.8

8

實用新型專利

一種戶外高壓隔離開關防護裝置

ZL201621277155.0

9

實用新型專利

一種隔離開關防倒轉裝置

ZL201621277129.8

10

實用新型專利

一種隔離開關分合閘檢測裝置

ZL201621276532.9