监测平台

配电物联网是配电自动化系统的扩展、升级与提高，支撑配电网更好的完成能源生产与消费、实现能源流与信息流的双向互动。在配电物联网“云、管、边、端”架构下，各环节的功能定位、部署模式及工作方式与传统配电监控系统“主站-通信网-终端”架构相比发生巨大变化。通过深入研究“云、管、边、端”等层面的安全监测技术，构建统一安全监测平台，强化安全集中监测、事件持续分析，深化网络安全监测预警技术应用，完善全面、立体、智能的配电物联网全景安全监测体系，提升配电物联网网络安全态势感知能力。

10月18日，辽宁电力科学研究院在辽宁省碳结构监测平台上完成中德（沈阳）高端装备制造产业园以及供暖行业、“电碳一张图”等典型应用场景设置，并形成电、水、气、煤等数据驱动的企业碳画像三色图，从而实现对这些行业企业的碳排放监测分析和态势感知。

分布式终端接入数量的增加、电力电子设备的广泛应用会给终端通信网带来较大冲击。文章首先分析了终端通信网现状和电能质量感知问题,然后针对性地提出终端通信网络架构,并介绍其具备的功能;在此基础上提出终端通信网智能感知关键技术,主要有大规模终端高效接入技术、终端通信深度覆盖技术以及终端雾状通信技术等;其次,研发智能采集终端,搭建配电网电能质量监测平台,对配电网电能质量进行在线监测;最后,对5G通信技术在电能质量中应用进行了展望和探讨。文章终端通信网架构及智能感知关键技术,可以有效地提升配电网电能质量感知能力,满足终端业务发展需求,具有一定工程应用价值。

本项目以三一18号厂房申报全球灯塔工厂为契机，以18号厂房为集团试点，实现企业碳排放标准体系建立、碳排放源全面采集、碳排放精准核算以及打造18号工厂碳排放大屏，协助三一制定合理科学的“双碳”实现路径，同时三一的双碳实践经验可输出至工程机械装备行业带动其他企业的绿色低碳转型。本项目投资分为两部分，硬件投资和软件开发。硬件投资包括根据泵车、起重机等特种工程机械生产线分布、重点能耗区域以及节能改造规划，项目组在三一18号厂房将能耗采集到设备级，安装IoT智能传感器如智能电表、智能水表和智能气表等。软件投资，依托互联工业互联网操作系统，将产生碳排放及中和碳排放的数据都接入云端，覆盖水电油气消耗以及可再生能源，可以实时更新的软件平台。

针对城市配电网电缆资产利用率低、风险感知难、运维成本高等问题，围绕“降本增效、高效运维”目标，在电缆及通道运维方面开展大量的创新性探索和研究，在感知层，研发了首个智能电缆及集成装备，实现传统电缆技术突破和一、二次的真正融合。基于数据和模型驱动建立了智能电缆监测平台，实现了运行电缆及通道的状态实时在线监测。首次提出了电缆线路安全运行载流量动态调控、负荷动态保护阈值与裕度分析、隐患点感知及定位多项技术和方法，结合监测平台对电缆通道感知情况，建立了适应多场景的机器人巡检体系，实现机器人自动对电缆通道隐患精准监测和处置，构建了城市配电网智能电缆及通道高效运维体系。

国家电力需求侧管理平台（以下简称“平台”）是国家发改委委托国网公司建设的国家级平台，旨在构建综合性、专业化、开放式的网络应用平台，向政府有关部门、电力企业、电力用户、电能服务商等各类群体提供最全面、最权威的决策支撑和技术服务，促进我国节能减排事业的发展，提升电力安全可靠供应保障能力。平台运用互联网、大数据、分布式存储、云计算、Echarts可视化、爬虫数据抓取、全文检索等先进技术，构建电力经济大数据库，研究科学分析预测方法和模型，开发完成了研究分析平台（9个一级功能模块，48项二级子功能，100余项三级子功能）与成果展示平台（7个主题场景展示）。海量数据处理，多平台数据交互，设备级数据监测。平台实现了全国各地区电力供需形势、有序用电管理、需求响应、企业用电等数据信息在线监测与管理；实现近2万家企业的厂区用电设备负荷、电量、电能质量在线监测；在线监测分析企业用电特点，挖掘需求响应潜力资源，指导企业合理安排生产，支撑需求响应工作开展。首次实现了基于海量用电数据的电力经济关系分析挖掘；首次基于DMSP/OLS夜间灯光影像和电力消耗量，构建地区工业发达指数评价体系；首次实现了对设备级用电数据的实时监测、在线分析；创造性提出企业开工率、住房空置率分析方法模型，基于设备级用能用电数据的行业用电多维分析方法；构建了集电力需求侧管理、有序用电管理、需求响应以及电力供需形势分析等功能于一体的供需平衡分析和监测平台。 平台相关功能已在发改委电力需求侧管理及电力经济运行监测等相关工作中得到有效应用。依据平台：撰写《上半年国家电网经营区主要行业用电量分析》、《国家电网经营区2019年工业企业开工情况》获李克强总理的批示；编制企业开工率分析、住房空置情况分析，定期上报国家发改委，部分成果被中办《每日汇报》和国办《专报信息》采纳；提交受理专利2项，获得计算机软件著作权15项，发表论文9篇。平台架构和功能设计在省级平台及国网系统电能服务平台得到推广应用。平台丰富的数据以及各分析功能模块可通过接口被外部系统调用共享，为电力需求侧管理、有序用电等工作提供支撑。企业用能在线监测平台实现对企业用能数据的在线监测、整合、分析与挖掘，为企业提供能效诊断和节能服务，推动企业能效管理进步。

项目属于火力发电技术中金属专业领域，经中国电机工程学会鉴定，成果居国际领先水平。 项目从火电机组调峰运行引起的高温管道失效问题出发，建立了高温管道应力实时在线监测平台，实现了高温管道应力在线测试及远程调用，掌握了调峰参数和管道焊接接头应力波动的关联性规律，用以评估调峰对机组安全运行的影响。对粗晶镍基焊缝无损检测技术及其发现缺陷后的分级评定等方面开展了系统研究，开发了镍基焊接接头的相控阵超声检测技术，实现了镍基焊缝缺陷的准确检测，并提出了裂纹动态性快速评价技术。为保障调峰机组的安全运行提供了有力的技术支撑。

为了解决光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wires,OPGW)电力光缆接头盒在无公网风灾区无法有效监测的问题,文章提出一种基于北斗三代的电力光缆接头盒监测系统。该系统采用柔性太阳能光伏组件与锂电池充放储能技术,有效解决设备长期自供电问题。通过详细设计智能终端软硬件,完成接头盒的三维姿态、温度、开盖状态、位置信息等数据的采集,并利用北斗短报文技术将采集的数据回传至监测平台实现接头盒可视化监测。研究成果应用表明,该系统能够为电力光缆接头盒远程监测、故障预警、故障定位、运维决策等提供有效支撑。

本项目面向高压电缆运行故障预警以及安全在线监测的技术需求，突破了常规光纤传感技术只监测单一参量的局限，取得了如下创新成果：提出了同轴双包层结构局放声发射振动传感光纤技术，解决了信号高灵敏度和宽频带监测相互制约的难题。基于光纤内干涉技术，克服了传统光纤干涉仪参数不易控制的问题，实现400kHz的监测带宽，能够覆盖局放声发射监测的主要信号频段，构建了高压电缆高性能监测的敏感“神经”体系。研制了高泊松比硅橡胶灵敏度增强的光纤传感器，突破了光纤检测微弱局部放电声发射信号的难题，基于弹性体增强技术，实现了1.7rad/(m·Pa)的声发射振动探测灵敏度，为高压电缆实时监测局部放电预警提供了超敏“感官”。提出了分布式光纤传感系统的高精度信号提取技术，形成了多物理量交叉互验的事件分析定位方法，有效克服了由于信号衰落而导致误报的难题，建立的“点-线”结合的电力电缆多参量监测系统，实现了基于振动、温度、局放等多参量智能监测平台，为电力基础设施的安全预警提供了智慧“大脑”。该项目授权发明专利11项，软件著作权1项，电力行业标准1项，发表论文15篇，经查新“……该项目综合技术达到国际先进水平……”，特别是“在光纤弹性体局部放电传感灵敏度增强方面”经鉴定“……处于国际领先水平。”本项目提高了高压电力电缆局放等多参量信号远程在线监测和诊断的智能化水平，高度契合能源互联网企业建设电网运行状态智慧监控与诊断的技术需求。项目成果可推广到架空地线、相线、杆塔、变压器、开关等输变电设施温度、应力的监测，乃至石油测井、油气管道监测等能源领域，产业化前景显著。

传统电网架构中，能量单向流动，储能环节薄弱，负荷调节手段单一，不适合波动性较大的可再生能源大规模接入。能源互联网将实现可再生能源，尤其是分布式可再生能源的大规模利用和共享，通过更好地利用广域分布式电源的时空互补性以及储能设备与需求侧可控资源之间的系统调节潜力，做到“横向源-源互补，纵向‘源-网-荷-储’协调控制”，从而平抑分布式可再生能源间歇特性对局部电网的冲击。能源互联网系统下将大幅降低弃风弃光现象。 国网河南电科院积极履行社会责任，以助理打赢蓝天保卫战为目标，协同河南电力凋控中心发挥电网在能源调度供应链中的枢纽作用，以政府授权为基础，以污染物排放和能源数据监测为主要手段，全国首创基于能源供应链的绿色调度管理。河南电力发挥在电力调度、数据监测方面的技术优势，搭建 “燃煤机组污染物排放信息”、“供热机组供热信息”、“工业企业用电信息”、“储能、新能源运行信息”四大在线监测平台；经省政府授权对污染物排放较多的火电机组、热电联应急组以及高污染企业进行污染物排放监测，对新能源发电和上网进行监控，优化和重构电力调度供应链关键环节的数据流，通过全省现场监测和核查，提高能源数据准确率和传递效率；制定内外协作、合作共管的电网绿色调度管控机制，压缩超标排放火电机组发电时长，监控超限企业停运期间用电情况，通过电网调度的核心枢纽作用，在提升新能源发电并网比例的同时，有效降低高污染企业的污染物排放。 河南电力通过基于能源供应链的绿色调度成果实施应用，2018年至2019年，统调燃煤机组的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物平均排放浓度大幅下降，远低于国家标准，分别是国家标准的26%、48%、61%。两年减排烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别为1.18万吨、3.08万吨、3.13万吨。在全省年发电耗煤约占煤炭消耗总量46%的情况下，燃煤发电三项大气污染物排放总量仅占全社会排放总量的5%。 两年来，低排放、大容量机组年发电利用小时数较低效机组平均高出近500小时，累计节煤115万吨；秋冬季大气污染攻坚阶段，基于平台开展电力绿色调度，减少京津冀大气污染传输通道城市燃煤机组发电26亿千瓦时，减少电煤消耗120万吨。以平台为依托，按照政府要求，秋冬季污染应急管控期间，累计配合实施停限电7152次，配合到位率100%。累计压减重污染高排放企业用电量59亿千瓦时，相当于在能源消费终端减少散烧煤370万吨、减排二氧化碳673万吨、减少污染物排放205万吨。河南电力绿色调度取得了广泛的社会效益，彰显了责任央企形象。