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1、1 中国南方电网有限责任公司科技项目申请书及可行性研究报告项目名称：基于大数据与云计算的配电网设备状态监测与故障诊断关键技术研究申请单位：起止时间：2015.3 2017.3 项目负责人：联系电话：申请日期：2 填 写 说 明一、请严格按照要求填写各项。二、专业类别根据项目所属专业种类中选择。三、项目摘要应简要说明项目研究内容和预期成果，字数要求500字以内。四、项目申请单位指提出项目建议与申请的单位或部门，如总部各部门、直属机构、各分子公司及其所属基层单位等。五、项目分工应主要描述项目申请单位与协作单位的任务划分，项目计划进度安排应按时间段列出研究推进计划，并明确各阶段交付物及标志性里程。六
2、、科技经费预算支出科目具体解释见附件2。七、科技成果的成熟度水平评判标准见附件3。3 项目简表项目名称基于大数据与云计算的配电网设备状态监测与故障诊断关键技术研究项目负责人姓名工作单位性别年龄项目分类 基础性研究 前瞻性研究 应用性研究 发电技术 输电技术 变电技术 配电网技术 用电技术 电网运行技术 信息技术 通信技术 物资管理技术 电网建设 继保自动化 其它项目起止时间2015年 3月 2017年 3月申请经费总额600 是否重点项目是对配电网设备进行在线监测和实施状态检修，可以提高供电可靠性，大幅度降低定期检修所耗费的巨大人力、物力成本。近年来，电网公司针对配电网设备在线监测问题已建成了
3、配电网设备运维基层平台，运行单位逐步结合巡检开展了状态监测，对实施配电网设备在线监测和健康状态评估起到了积极作用。但仍然缺乏一个能够实时智能通讯的平台对配电网设备进行数据收集、实时监测和数据分析，对配电网运行状态评估模型、风险评估模型以及经济评估模型体系的研究也较少。并未真正实现配电网设备的在线监测与优化管理。因此，本项目拟应用云计算技术，以配电网设备振荡波局放检测、超声波与地电波检测、红外测温检测为基础，研究开发配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台，最终实现对配电网设备的数据收集、实时监测、大数据分析、状态评估、故障诊断和一终端可移动检测等功能，为配电网设备的在线监测与优化管理提供技术
4、支持。项目的实施，对提高电网公司配电网设备的供电可靠性和管理水平、保证电网安全、稳定、经济运行，具有重要的理论和实际意义。研究成果可推广应用于电网公司各地、市电网。预期成果成熟度水平 8 级（1-9 级）项目负责人意见：（签字）年月日申请单位意见：（公章）年月日4 总部部门、直属机构、分子公司意见：（公章）年月日项目分工与计划进度安排1、项目相关单位及具体分工单位具体分工项目申请单位协作单位 1 协作单位 2 协作单位 3 2、计划进度安排任务名称开始时间完成时间主要内容及交付项配电网检测装置通讯方式研究2015.3 2015.6 对局内目前使用的主要厂家的检测装置进行调研，制订配电网设备综合
5、检测终端与检测装置间的数据通讯接口，接口方式拟采用WIFI或 USB 接口方式；针对多种检测方式，可考虑增加检测装置数据转换接口。对配电网检测装置通讯方式进行深入研究，最终提交配电网检测装置通讯设计报告。配电网检测装置数据分析算法研究2015.7 2015.8 对相对成熟稳定的数据分析算法进行深入研究，并集成于智能检测终端应用中。5 配电网综合智能检测终端应用研发2015.9 2015.11 对检测终端应用的数据结构、界面 UI、功能架构进行设计，配电网综合智能检测终端将基于Windows平台进行研发，拟研发基本功能包括检测类型管理、检测基本参数管理、数据管理、诊断分析、规范标准查询。带电检测
6、与停电试验数据接入的研究2015.12 2016.2 对平台和检测设备之间的通讯方式、数据传输速度的优化等课题将要做专门研究。满足检测大数据量通信速率；自动化的处理信道冲突：实现通信系统封闭性，保证数据安全。数据模式识别的研究2016.3 2016.5 选用支持向量机分类模型识别超声波局部放电，在前期采集的数据中选取合适的训练集和测试集，采用不同的核函数及参数结合训练集对支持向量机建模，并对已建好的模型利用测试集进行测试，比较各核函数的优劣，选择最佳的核函数：基于控薪函援术实现红外测温图形智能识别应用。基于统计分析算法的规范标准值研究2016.6 2016.7 借助于正态分布、对数正态分布、威
7、布尔分布及指数分布等统计分布曲线，拟合已有历史数据，并评估出设备的局放状态分界点和相关阀值等标准参数。开关柜局放放电超声波检测技术应用2016.8 2016.9 利用语音处理技术对音频信号进行处理，提取表征局部放电的语音特征参数，选取最佳的特征参数组合，作为局部放电音频信号的特征向量，提高局部放电检测效率。基于支持向量机和数据库的局放识别算法应用2016.10 2016.11 利用已有的数据，提取特征参数组成特征向量，建立合适的支持向量机分类模型，新晋检测数据加入到数据库中反哺支持向量机分类模型。在此基础上的局放识别系统，可以及时反映开关柜的局放情况并予以专家评估，便于电力试验工作人员综合分析
8、开关柜的绝缘状况。基于大数据与云计算的配电网设备状态监测与故障诊断关键技术研究2016.12 2017.1 通过无线网络实现带电检测数据，试验数据的采集、管理，建立诊断知识库、应用各类诊断算法，对相关数据进行分析应用，提供数据交互与共享功能，实现经验共享。平台包括数据中心模块、带电检测模块、综合诊断模块、知识库管理模块、统计分析模块等功能。编制结题报告2017.2 2017.3 编制结题报告，准备结题材料。编写要求：1.列出分时间段计划研究内容；2.分时间段提供成果的内容和形式，要求具有可检查性。6 项目组成人员情况序号姓名年龄职称、职务工作单位任 务 分 工张镱议30 博士广西大学系统总体设
9、计韦 化60 副校长广西大学理论分析祝 云40 博士广西大学系统分析李 滨38 副教授广西大学建模及算法李佩杰32 副教授广西大学算法分析陈碧云38 副教授广西大学算法分析阳育德42 副教授广西大学建模及算法张 弛41 工程师广西大学数据接口白晓清45 副教授广西大学数据结构黎静华32 教授广西大学算法分析李如琦55 教授广西大学算法分析7 一、目的和意义1.与项目研究内容紧密相关的公司实际生产力水平和今后的发展方向长期以来，电力企业一直沿用低效的“到期必修”的预防性试验（即定期检修制度）对配电网网设备进行检修，造成了应修隐患设备漏检修，影响了其技术性能和使用寿命，严重的情况下会造成故障或事故
10、，影响供电可靠性；更多的设备不该检修时安排停电检修，从而造成了人力、物力和财力的浪费。近年来，随着配电网网规模的快速发展以及配电网设备质量要求的迅速提升，配电网设备的定期检修制度已不适应电网及设备的管理要求。针对不同设备的具体情况，充分利用配电网设备在线监测系统、巡检、各种试验、检修辅助决策系统等手段，开展科学的配电网网监测和故障诊断势在必行。针对配电网设备状态监测和故障诊断问题，近年来，电网公司已建成了配电网设备运维基层平台，运行单位逐步结合巡检开展了状态监测，分别覆盖设备管理从建设、运维、检修、监测与监控等各个环节的业务。虽然信息化建设开发的运维基层平台对配电网设备监测和故障诊断起到了积极
11、作用，但也暴露出以下方面问题：（1）缺乏专门针对配电网设备健康状态移动检测与诊断技术相结合的数据平台，设备健康状态的总体诊断与评价不够。目前，运行单位逐步结合巡视开展了状态监测，从设备管理、建设、运维、检修、监测与监控等各个环节，已收集了大量的配电网设备相关数据。但针对配电网设备健康状态监测的数据研究的专业化不强，缺乏大数据整合分析、健康诊断、状态评价的平台，数据分类还很薄弱，缺乏从状态评价需要的高度进行专项开发，特别是对不同类8 别，不同单位设备共性、普遍性的东西考虑较少，缺乏整体研究和描述，更没有专家诊断方法的研究与应用。而且，缺乏一个能够实时智能通讯的“云计算平台”对配电网设备进行数据收
12、集、实时监测、大数据分析、状态评估、故障诊断和一终端可移动检测（一个可移动终端可以实施多个设备的操作）。（2）配电网设备状态数据信息模型有待建设目前还没有建立基于配电网设备状态的数据信息模型，仍需要建立配电网运行状态评估模型、风险评估模型以及经济评估模型，提出配电网设备状态、风险、经济等多维度的科学评价方法。难以通过计算机系统实现各类设备数据的统计分析、状态评估、故障预测等高级应用功能。因此，有必要开发一套配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台，并在电网公司进行应用，以提高电网公司配电网设备的管理水平以及经济效益。2.项目成果对现状和技术发展的作用基于大数据与云计算的配电网设备状态监测与故
13、障诊断关键技术研究研究，主要分为两个课题。课题一，建立“云计算平台”研发智能终端应用，实现一个移动终端对多种检测装置进行数据采集，进行数据控制；课题二，搭建配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台研究（以下简称平台）。平台系统基于4G 网络传输技术，具备检测与试验数据采集，储存，分析，诊断，管理等功能。项目以配电网设备振动波局放检测、超声波与地电波检测、红外测温检测为基础，构建“云计算平台”最终实现对配电网设备进行数据收集、实时监测、大数据分析、状态评估、故障诊断和一终端可移动检测等功能。项目成果可以实现配电网设备数据收集、数据储存，在线监测，故障诊断，设备集成管理等功能，为配电网设备的状态
14、检修工作提供技术支持，9 从而提升电力企业的经济效益。3.成果应用和推广的途径电网公司已建成了配电网设备运维基层平台，并已开展了配电网设备的状态监测，具有了一定的成果应用条件。因此，该项目的成果将首先应用于当地供电局，进而推广至电网公司的各个市县局，最后在南方电网公司内进行全面推广。4.成果推广后的直接和间接效益直接经济效益：美国电科院研究表明，实施配电网设备的状态监测、在线故障诊断、状态检修后，与传统的定期、巡视检修相比，可以提高配电网设备管理的经济效益20-30%。保守估计配电网设备在运行寿命内用于设备检修的费用约为配电网设备购置费用的2 倍。那么电网公司实施配电网设备状态检测和状态检修后
15、，可以得到保守估计的直接经济效益总量为：电网公司配电网设备的购置费220%。间接经济效益：（1）停电预试的经济损失按照 10kV 开关柜 6 年一次停电预试来平均预估配电网设备停电预试验的经济损失。当地供电局所有配电网设备2013 年大约有2000 次停电。假设每次因停电转检修而少送的电量平均为 6000 千瓦时，以平均电价 1.2 元/千瓦时计算，2013 年电费损失 6000 20001.2 1440 万元。（2）配电网设备故障损失和费用若不能及时监测配电网设备状态导致配电网设备发生故障，也会发生停电损失和设备修复损失。按照发生故障后造成停电损失，以及查找故障点、更换设备、试验以及送电操作
16、需要人力物力来估计。根据故障统计数据可知，10kV 配网故障停电时间占平均用户停电时间的10 60%以上。若按此比例进行配电网设备故障损失估计，则可得当地供电局配电网设备故障停电导致的电费损失为960(144060%)万元。（3）停电导致的社会经济损失2014 年当地 GDP属于 GDP较高城市。根据经验可知，GDP 较高城市中，社会因停电产生的损失约为预试停电和故障停电导致的电费损失之和的 10倍。因此配电网设备停电所导致的社会经济损失约为22000（220010）万元。（4）间接经济效益：科学有效的评估配电网设备的健康状态，采用新型的带电测试设备进行检测，能够减少故障和预试的停电时间，从而
17、获得重大的经济效益。若保守估计采用本项目成果后，可减少50%的社会经济损失。根据经验可知，GDP 较高城市中，社会因停电产生的损失约为预试停电和故障停电导致的电费损失之和的10 倍，那么本项目成果在当地供电局进行全面应用后，一年的间接经济效益为1.1（2.2 50%）亿元。二、项目研究的背景1.国内外研究水平的现状和发展趋势国内电力企业一直沿用“到期必修”的预防性试验（即定期检修制度）对配电网网设备进行检修，造成了应修隐患设备漏检修，影响了其技术性能和使用寿命，严重的情况下会造成故障或事故，影响供电可靠性；更多的设备不该检修时安排停电检修，从而造成了人力、物力和财力的浪费。近年来，随着配电网网
18、规模的快速发展以及配电网设备质量要求的迅速提升，配电网设备的定期检修制度已不适应电网及设备的管理要求。针对不同设备的具体情况，充分利用配电网设备在线监测系统、巡检、各种试验、检修辅助决策系统等手段，开展科学的配电网网监测和故障诊断势在必行。11 国内外不少研究机构对配电网设备的在线监测和故障诊断开始了积极的研究。1970 年开始，美国的杜邦公司（I DOuinn）就首先提出了配电网设备状态检修概念。八十年代开始，日本和许多欧洲国家都开始了对检修体制的改革，其发展趋势均为状态检修。例如Integrated Maintenance System 软件系统，就应用了Intranet、Internet
19、 和 GIS(地理信息系统)等新型计算机技术，较为明显地改变和提高了配电网设备的监督管理水平。但是国外在局部放电在线监测和集成化管理、设备健康状态监测集成化平台化的研究较少。在国内，河北、山东、浙江、江苏、湖北等电力公司开展了配电网设备状态检修试点工作，支撑和推动了当地的配电网网设备状态检修工作。福建省内部分城市开展了一些配电网网设备状态检修的初步工作，但总体水平相对滞后，处于起步阶段。目前全国已全面启动了配网状态检修工作，已建立起较为完善的配网状态检修管理体系、技术体系和执行体系。2011 年，浙江金华公司、山东青岛公司、江苏无锡公司、河北邢台公司、湖北荆州公司成为了五个首批配网状态检修试点
20、单位，目前已全部通过验收，为实现设备检修机制的根本转变奠定了较好的基础。配电网网状态检修大大改善了设备健康状况，提升了配网精益生产管理水平，未来几年将会有很大的发展前景。测试配电网设备的局部放电是当前对配电网设备进行状态监测和故障诊断的首选方法。配电网设备在长期运行中必然存在电的、热的、化学的及异常状况下形成的绝缘劣化，导致电气绝缘强度降低，甚至发生故障。近年来许多配电网网突发事故，多是由于配电网设备局部放电所致。因此研究测试配电网设备的局部放电特征是目前预防电气设备故障的一种最佳方法。目前，为获取配电网设备的绝缘信息，通常进行离线的周期性试验。由于检测是在停电状态下进行的，因而无法展现绝缘状
21、态在电场、热场和机械应力作用下发生渐变而劣化的过12 程，因而不能对配电网设备的维护检修提供合理的建议，造成了大量的人力、物力和财力的浪费，甚至造成误判，形成大的停电事故。为弥补周期性试验的缺陷，新近发展起来的在线监测方法已受到国内外研究人员和工程技术人员的重视。了解局部放电发射能量的方式能够为局部放电在线监测新方法提供技术支持。研究表明，局部放电采用下列方式发射能量：电磁能量：无线电波、光、热；声能：声音、超声波；气体：臭氧、氮氧化物。因此，局部放电检测按检测的物理量性质分有电检测法和非电检测法。根据局部放电过程中所产生的各种放电现象，相应的出现了基于电磁波产生的瞬时接地电压检测法、超声波检
22、测法、光测法、红外检测法、化学检测法、射频检测法等检测方法，并初步在电网中进行了应用。但是，由于局部放电检测技术受到现场噪音的影响比较大，难免出现误判的情况。因此有必要研究综合超声波，地电波，红外，振荡波，超高频等多种检测方式的局部放电故障诊断方法，在不停电的情况下监测到配电网设备的健康状况，及早发现带病运行的设备，实现配电网设备的在线监测和故障诊断。由上述分析可知，在现阶段进行配电网设备的局部放电测试需要检修人员同时利用多个设备进行操作，对检修人员的专业操作水平要求高，而且由于配电网设备众多，检修人员需要进行检修的工作量大，检修工作总行程公里数非常大。而且，目前对配电网设备健康状态进行监测没
23、有建立统一的存储和分析平台，供电企业之间一般采用移动储存设备等方式进行所需计算数据的传送。该方法存在着数据占用空间大、传送效率低、不易进行数据管理、无法进行资源共享等诸多不足。同时，对上报的数据，需要花费大量人力进行手动校核、录入等工作，工作效率不高。随着电网的不断发展，迫切要求配电网设备状态监测和故障诊断由单人单设备多次工作模式向智能综合系统工作的模式转变。“云计算”（Cloud Computing）是一种高可靠、高性能且绿13 色经济的新型计算模式，是实现集中建设、集中管理、全局应用要求的创新道路。它可根据客户需要伸缩，通过网络进行访问和使用的计算资源的共享池（例如，网络，服务器，存储，应
24、用程序服务）。它还用最少的管理付出以及与服务供应方在最少的交互，实现了将各种计算资源迅速动态的配置、部署、使用、释放等工作。在此基础上，云计算使建设与运行维护工作集中到数据中心端，并将软、硬件进行大量虚拟化操作，由此带来的创新建设和管理模式将极大减少相关人力资源的使用量与电力、场地、安保等方面的消耗，带来长远的经济效益。同时，云计算作为计算服务网络分发的新模式，改变了传统C/S模式带来难于维护、难以远程协作等弊端，也避免了B/S 模式漏洞百出之不足，大大简化了基于云计算架构的大规模协同工作软件开发，提高了运行性能及用户体验。因此应用云计算技术，以配电网设备振动波局放检测、超声波与地电波检测、红
25、外测温检测为基础，研究开发配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台，最终实现对配电网设备进行数据收集、实时监测、大数据分析、状态评估、故障诊断和一终端可移动检测等功能，对于提高电网运行的经济性，实现节能降耗具有非常重要的意义。同时，该“云”平台低运行成本，低管理成本，高可靠性能和极佳的二次拓展性能使本项目具有极高的性价比。综上所述，创新性地进行配电网设备状态监测与故障诊断“云”平台的开发，可以为配电网设备的状态检修工作提供技术支持，从而极大地提高电力企业的经济效益。2.国外研究机构对本项目的研究情况国外不少研究机构对配电网设备的在线监测和故障诊断开始了积极的研究。1970 年开始，美国的杜邦
26、公司（I DOuinn）就首先提出了配电网设备状态检修概念。八十年代开始，日本和许多欧洲国家14 都 开 始了 对检修 体 制 的改革，其发 展 趋势均 为 状态检 修。例如Integrated Maintenance System 软件系统，就应用了Intranet、Internet 和 GIS(地理信息系统)等新型计算机技术，较为明显地改变和提高了配电网设备的监督管理水平。但是国外在局部放电在线监测和集成化管理、设备健康状态监测集成化平台化的研究较少。虽然美国和日本对“云计算”政府信息平台建设进行了大规模的投资，但尚未有基于大数据与云计算的配电网设备状态监测与故障诊断关键技术研究的研究见于
27、报道。3.国内研究机构对本项目的研究情况在国内，河北、山东、浙江、江苏、湖北等电力公司开展了配电网设备状态检修试点工作，支撑和推动了当地的配电网网设备状态检修工作。福建省内部分城市开展了一些配电网网设备状态检修的初步工作，但总体水平相对滞后，处于起步阶段。目前还没有建立基于配电网设备状态的数据信息模型，需要建立一套关于配电网运行状态评估模型、风险评估模型以及经济评估模型体系，提出配电网设备安装状态、风险、经济等多维度的科学评价方法。在局部放电在线监测和集成化管理、设备健康状态监测集成化平台化方面的研究较少。尚未有基于大数据与云计算的配电网设备状态监测与故障诊断关键技术研究的研究见于报道。4.项
28、目研究的技术关键与难点（1）与电网公司现有的检测设备数据通讯项目在多种装置通讯方式的解析上，面临着多种检测方式、检测装置、厂家、通讯协议，造成在多种检测通讯方式解析过程中较大的工作量，同时，由于各厂家协议开发程度不同，又给各通讯方式解析带来了一点困难。在项目实施过程中，本项目会与各检测装置厂家进行技术交流，保证各仪器检测通讯方式的统一，减低通讯方式解析风险。15（2）各类检测数据算法的解析由于本身项目设计的算法的跨专业性与集成性，需要对各类检测算法进行深入分析，因此本项目的具体实施过程，需要和有一定研发能力、有配电网设备检测经验的厂家合作完成，保证各类检测算法的有效性，避免智能检测终端，仅完成
29、数据采集，而无法进行数据高级分析的处境。(3)诊断技术模型的建立诊断技术模型的建立包括研建立配电网设备健康状态评估模型、风险评估模型以及经济评估模型，提出配电网设备按照状态、风险、经济等多维度进行评估的科学评价方法。1)配电网设备健康状态评估模型的建立针对配电网设备特点，建立基于配电网线路的数据模型，将地理信息、设备位置、设备台帐、健康状态检测数据等进行集中呈现，统一调度；并对设备的状态进行状态、风险评估。2)配电网设备健康状态多维度评估方法的研究配电网设备的运行可靠性有了很大提高，但随着社会生产的不断发展，负荷的不断增加，设备故障也时有发生。为了更好的保证配电网设备安全可靠的运行，结合各类分
30、析模型与分析方法，对配电网设备在状态、风险、经济等多个角度进行评估。(4)“云平台”信息系统开发云系统开发涉及到通讯协同、虚拟桌面、数据存储、计算服务、系统维护、数据汇总、大数据分析、算法管理、权限管理、基本信息维护、软硬件协同开发、云计算平台监控等关键技术，涉及的技术面广、所需投资大、开发时间长、开发难度大。16 三、项目申请单位具备的研究基础和条件编写要求：1.项目负责人的情况介绍，专业、特长、工作量和在本项目中的作用；2.项目申请单位在相关研究领域曾开展的工作、曾取得的科研成果、曾获得的荣誉；3.项目申请单位在相关研究领域已有的软硬件平台、理论研究环境、实验室条件等。项目申请单位,项目协
31、作单位广西西大优能电气科技有限公司，成立于2014年 10 月，注册资本 1050 万元，前身是具有30余年历史的广西大学电力系统最优化研究所。公司主要从事电力系统最优运行及相关技术研发与工程应用，涉及：在线最优潮流、水火电力系统最优潮流、满足互联电网 CPS新标准的最优AGC控制、电力系统最优稳定控制、电力系统运行极限、电压稳定、状态估计、无功优化、基于Internet的新一代县级电网调度自动化技术、配电网网自动化、智能电网与新能源开发、发电厂经济调度、并行与分布计算技术等。依托广西大学多学科综合优势，公司组建了一支由教授、博士以及年轻教师、工程师构成的专业化队伍。公司现有员工97 人，其中
32、教授 2 名，副教授 5 名，博士 15 人，硕士 78 人。公司依托广西大学建立的研发中心拥有RTDS 实时数字仿真器，电力云计算平台，电网调度自动化实时仿真与在线监控一体化平台，电力系统高级应用软件开发平台，以及BPA、PSASP、EMTDC 等先进仿真分析软件，可为电力系统安全稳定和经济运行提供强有力的技术支持。广西大学电力系统最优化研究所有着多年的调度自动化项目开发17 和维护经验，所开发的新一代电网调度自动化系统采用最先进的Internet 中间件技术和中间件技术，面向县级调度及中小型地调，在统一的平台上集调度自动化、配网自动化、电网分析软件、调度管理及配网管理等功能于一体，是新一代
33、电力企业自动化应用支撑平台。系统不仅完全具备国标县级电网调度自动化功能规范所规定的各项功能，满足电力系统调度运行的要求，还增加了用户管理、地理信息、系统对时、短信服务、移动办公等功能。该系统获得4 项专利：2010.12.08 ZL 200810073867.4 实现电网调度自动化方法发明专利2009.07.29 ZL 20082113506.3 电网调度自动化控制装置实用新型2009.07.29 ZL 20082113507.8 网络单向通信控制装置实用新型2009.08.05 ZL 20082113429.1 调度子站通信集成服务器实用新型2011.03.16 ZL 20110038985
34、.3 实现电力系统暂态稳定域可视化的方法发明专利配网自动化是研究所专注的重要领域，所承担的智能配电网网系统关键技术研究项目，配合广西电网公司已有和拟建的配电网网信息、生产管理系统，对比各个系统的特点，研究整合配电网网智能化运行的生产管理系统关键技术，提出一套配电网网生产管理系统建设实施方案，开发一套智能配电网网生产管理系统数据测试分析软件。该项目成果已应用于广西电网钦州供电局的配网管理自动化系统。研究所对电力高级应用软件的开发也有着诸多经验，其中与清华大学卢强院士团队共同研发的上海电网AEMS 系统首次实现了最优潮流的在线应用，并被美国著名的GE 公司嵌入其EMS 系统中，走向世界。开发的 7
35、 个优化应用软件还嵌入南瑞OPEN-3000EMS 系统，应用于苏丹国家电网调度中心，是中国电力行业首个出口软件，项目实施过程中接受了世界上著名的德国监理拉梅尔国际咨询公司（Lahmeyer International）的监督、考核，并获得了SAT（现场测试）证书，通18 过了后期 AVT（可靠性测试）。此外，研究所还围绕交直流水火电力系统安全、稳定、经济运行和新能源开发利用等广西电力工业急需解决的重大技术问题，在电力系统最优运行的新理论及相关技术、大规模复杂电力系统的可靠性和稳定控制、大规模新能源接入智能电网关键技术等方向进行了原创性的学术和应用研究，取得了一系列可喜的成果。四、项目研究内容
36、、技术路线与实施方案1.项目研究内容的详细说明主要研究内容1.1 配电网设备综合智能检测终端技术研究(1)配电网检测装置通讯方式的研究对局内目前使用的主要厂家的检测装置进行调研，制订配电网设备综合检测终端与检测装置间的数据通讯接口方式；针对多种检测方式，研究检测装置数据转换接口方式；对配电网检测装置通讯方式进行深入研究，并对配电网检测装置通讯方式进行设计研究。(2)配电网检测装置数据分析算法研究对相对成熟稳定的数据分析算法进行深入研究，研究开发智能设备集成检测终端。(3)配电网综合智能检测终端应用研发对不同的作业模式进行业务分析；对检测终端应用的数据结构、界面 UI、功能架构进行研究和设计；研
37、发基于Windows平台的配电网综合智能检测终端。研究检测类型管理（切换到相应的检测方式，应用将自动切换通讯方式）、检测基本参数管理、数据管理、诊断分析（包括各检测方式的单一诊断，针对同一设备的不同检测方式的综合诊断）、规程标准查询（提供国际、国家、行业、企业各种行业规范、试验流程查询）等基本功能在检测终端的实现。1.2 配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台研究1.2.1带电检测与停电试验数据接入的研究研究如何通过 4G网络技术实现远程数据采集，研究检测装置的接入标准；对平台和检测设备之间的通讯方式、数据传输速度的优化等进行专门研究。研究自动化的处理信道冲突，实现通信系统封闭性，保证数据
38、安全的方法。考虑系统未来的扩展性，对智能检测装置、非智能检测装置的数据结构进行研究。1.2.2专家诊断方法的研究19（1）数据模式识别的研究对信号特征参数的提取和数据模式识别进行研究；研究支持向量机分类模型识别超声波局部放电的方法；研究基于控制图技术的红外测温图形智能识别技术。（2）基于统计分析算法的规范标准值研究在收集大量历史数据的基础上，利用统计分布曲线，拟合已有历史数据特性，研究配电网设备的局放状态分界点和相关阀值等标准参数。（3）关柜局部放电超声波检测技术研究应用语音处理技术对音频信号进行处理，研究表征局部放电的语音特征参数提取方法，以提高局部放电检测效率。(4)基于支持向量机和数据库
39、的局放识别算法研究研究相关数据库的构建方法；研究建立合适的支持向量机分类模型，使得新晋检测数据加入到数据库中反哺支持向量机分类模型。(5)配电网设备诊断知识库功能的研发研究检测数据库井动态更新方法；研究数据信息的归档和整理方法，以达到智能分析电力设备绝缘状态的目的。1.2.3配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台的研发研究通过无线网络实现对配电网设备的带电检测；研究建立诊断知识库、应用各类诊断算法，对相关数据进行分析处理，研究数据交互与共享能力实现的方法；研究平台的关键功能模块，包括数据中心模块、带电检测模块、集合诊断模块，知识库管理模块、统计分析模块等功能。2 主要技术难点（1）与电网公
40、司现有的检测设备数据通讯项目在多种装置通讯方式的解析上，面临着多种检测方式、检测装置、厂家、通讯协议，造成在多种检测通讯方式解析过程中较大的工作量，同时，由于各厂家协议开发程度不同，又给各通讯方式解析带来了一点困难。在项目实施过程中，本项目会与各检测装置厂家进行技术交流，保证各仪器检测通讯方式的统一，减低通讯方式解析风险。（2）各类检测数据算法的解析由于项目设计的算法具有跨专业性与集成性的特点，需要对各类检测算法进行深入分析，因此本项目的具体实施过程，需要和有一定研发能力、有配电网设备检测经验的厂家合作完成，保证各类检测算法的有效性，避免智能检测终端，仅完成数据采集，而无法进行数据高级分析的处
41、境。(3)诊断技术模型的建立诊断技术模型的建立包括研建立配电网设备健康状态评估模型、风险评估模型以及经济评估模型，提出配电网设备按照状态、风险、经济等多维度进行评估的科学评价方法。(4)“云平台”信息系统开发云系统开发涉及到通讯协同、虚拟桌面、数据存储、计算服务、系统维护、数据汇总、大数据分析、算法管理、权限管理、基本信息维护、软硬件协同开发、云20 计算平台监控等关键技术，涉及的技术面广、所需投资大、开发时间长、开发难度大。2.项目研究拟采用的技术路线2.1 总体架构系统总体采用平台化结构，基于IEC 61970 标准和 SOA 架构，在基础平台上构建不同业务应用的系统框架，并实现平台和应用
42、的匹配以及备应用的一体化建设，应用功能采用模块化方式开发，在统一接口标准的基础上，实现应用功能在支撑平台上的“即插即用”，同时能把应用包装成服务功能，为其他应用提供功能服务。用户访问定制开发服务云服务器数据压缩服务数据中转服务诊断分析服务专家知识库支持数据中心管理检测管理公司内部网络数据采集模块选择设备模块信号处理模块无线网络模块云检测模块数据管理模块应用设备模块功能显示模块专用网络专用网络超声波检测仪振荡波检测仪,平板设备USB通讯接口图 1 配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台部署架构平台系统基于 4G网络传输技术，具备检测及试验数据采集、储存、21 分析、诊断、管理等功能，制定配电
43、网设备检测统一接口标准，与检测装置直接通讯，获取现场检测数据；通过行波定位法、双端定位法、支持向量机分类识别、红外图像识别等算法为现场检测人员提供辅助分析的方法；同时，平台将搭建知识库模型，以实现通过多维度数据检测信息的综合诊断功能；平台将通过南网标准接口与配电网生产系统通讯，获取设备台账数据。平台通过信息化手段有效的管理带电检测数据、停电试验数据，进行检测专业化数据分析、诊断。主要包括设备数据中心、故障预警、专家诊断、专家诊断、决策模块、数据采集模块。其结构如图1 所示。配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台包括设备数据中心（包括震荡波局放检测数据、超声波局放检测数据、地电波局放检测数据
44、、红外测温数据）、故障预警模块（包括设备故障识别、设备状态判断）、专家诊断模块（包括诊断结果、设备运维建议）、决策模块（包括专家级决策知识库、诊断分析）如图2 所示设备数据中心振荡波局放检测数据超声波局放检测数据雷电波局放检测数据红外测温数据数据采集模块无线数据接入决策模块专家级决策知识库诊断分析故障预警故障识别设备状态预判专家诊断诊断结果设备运维建议图 2 配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台功能架构2.2 研究技术路线22 主要的技术路线是研究两大部分：配电网设备综合智能检测终端技术研究和配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台研究。2.2.1 配电网设备综合智能检测终端技术研究方
45、案基于 Windows 平台研发配电网设备综合检测终端应用，该终端应用于平板电脑，通过平板USB接口或 WIFI 与现场检测设备进行通讯互联，兼容超声波、地电波、红外、振荡波、超高频等多种检测方式、诊断算法于一身；检测人员只需更换检测设备便可实现1 终端对多类检测方式的操作。同时，平板电脑通过无线网络与检测相关后台进行数据通讯，保证数据管理有效性、共享性。(1)配电网检测装置通讯方式研究方案通过对配电网检测的整体调研，充分了解目前配电网检测的主要检测方式，包括振荡波、超声波、地电波、红外检测方法等，并理解其检测技术的原理；对局内目前使用的主要厂家的检测装置进行调研，制订配电网设备综合检测终端与
46、检测装置间的数据通讯接口，接口方式拟采用 WIFI 或 USB接口方式；针对多种检测方式，可考虑增加检测装置数据转换接口。本项目对配电网检测装置通讯方式进行深入研究，最终提交配电网检测装置通讯设计报告。(2)配电网检测装置数据分析算法研究方案本项目将通过对主流检测方式的确定，对相对成熟稳定的数据分析算法进行深入研究，并集成于智能检测终端应用中，例如：振荡波行波定位、带通滤波算法、小波滤波算法、基于支持向量机的超声波模式识别、红外图像识别算法。(3)配电网综合智能检测终端应用研发方案配电网综合智能检测终端应用，将引入不同的作业模式，并对不同的作业模式进行业务分析。包括巡视过程、试验过程，同时，对
47、检测终端应用的数据结构、界面UI、功能架构进行设计，配电网综合智23 能检测终端将基于Windows 平台进行研发，拟研发基本功能包括检测类型管理（切换到相应的检测方式，应用将自动切换通讯方式）、检测基本参数管理、数据管理、诊断分析（包括各诊断方式的单一诊断、针对同一设备的应用不同检测方式的综合诊断）、规范标准查询（提供国际、国家、行业、企业各种行业规范、试验流程查询）。2.2.2 配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台研究方案研究多种配电网检测装置通讯方式（包括振荡波、超声波、地电被、红外测温等），通过 4G 网络技术实现远程数据采集，并提出检测装置接入标准：课题结合检测业务、数据管理，
48、融合行波点位算法，向量机算法识别、红外图像分析等多种检测算法，建立智能检测知识库，提出综合诊断方法；搭建配电网设备状态监测与故障诊断“云计算”平台，提供数据分析与诊断服务，减低现场检测对人员的专业化要求，提高检测效率。(1)带电检测与停电试验数据接入的研究方案基于配电网设备带电检测及试验数据集成，应用4G网络技术实现数据无线通讯，建立数据中心是本项目的工作重点。数据采集与数据管理功能可实现对众多智能前端检测单元的数据采集包括（荡波局放检测数据、超声波局放检测数据、地电波局放检测数据、红外测温数据）；对平台和检测设备之间的通讯方式、数据传输速度的优化等课题将要做专门研究。满足检测大数据量通信速率
49、；自动化的处理信道冲突：实现通信系统封闭性，保证数据安全。项目考虑系统未来扩展性，对智能检测装置、非智能检测装置的数据结构进行研究，信息平台将提供对数据源文件的解析功能，支持离线数据本地导入功能；针对在线监测装置接入平台数据接口，为配电网设备检测工作提供良好的数据支持。(2)专家诊断方法的研究与应用方案24 1)数据模式识别的研究方案为了对数据进行模式识别，从而更为高效地采集数据和建立诊断知识库，提取信号特征参数，选用支持向量机分类模型识别超声波局部放电，在前期采集的数据中选取合适的训练集和测试集，采用不同的核函数及参数结合训练集对支持向量机建模，并对已建好的模型利用测试集进行测试，比较各核函
50、数的优劣，选择最佳的核函数：实现红外测温图形智能识别应用。2）基于统计分析算法的规范标准值研究方案在收集大量历史数据的基础上，利用统计分析算法，借助于正态分布、对数正态分布、威布尔分布及指数分布等统计分布曲线，拟合已有历史数据，并评估出设备的局放状态分界点和相关阀值等标准参数。3）开关柜局部放电超声波检测技术应用方案本项目结合国内外的相关先进经验并在此基础上进行创新，利用语音处理技术对音频信号进行处理，提取表征局部放电的语音特征参数如短时平均幅度差（AMDF)、高过零率比、均方根值（RMS）、24 维美尔倒谱系数(MFCC)、带宽、子带能量比等参数，选取最佳的特征参数组合，作为局部放电音频信号