防护关键技术

近几年，宁夏地区自然环境逐年好转，乌类种类和数量大幅增长，导致输电线路鸟害故障较为严重。随着宁夏地区超高压输电线路的快速发展，乌害问题已严重威胁到330kV输电线路安全。2011年以来，宁夏地区330kV输电线路鸟害跳闸23次，占各电压等级乌害故障跳闸总数的26.7%，严重威胁超高压电网安全运行，需进一步引起重视，开展相关研究，采取防护措施，降低乌害故障跳闸次数，经调研，宁夏地区乌害故障具有以下特征：“I”型串闪络19次，占比73.1%，“V”型串闪络4次，占比26.9%；多集中于春季4月，时间集中于凌晨1:00到6:00；③星夜温差较大，相对湿度在50%RH以上，多有雾或凝露现象发生；①宁夏地区乌害引起输电线路跳闸同比国内平均水平比例更高，仅次于外力破坏，排名第二位；乌害故障随机发生，难以预测，极大威胁输电线路安全运行。 项目主要通过对宁夏地区乌类种类分布及活动习性开展调研分析，对330kV输电线路鸟害闪络机理及影响因素进行研究，对部分新型防鸟害装置进行仿真分析和效能评估，针对不同地域、不同鸟类和不同季节情况，因地制宜制定防鸟害综合策略，开发防乌害预警系统，有效指导宁夏电网防鸟害工作，确保电网安全稳定运行。

项目按照“硬件可信、系统免疫、框架统一、软件可控”的总体研究思路，围绕硬件、操作系统、基础软件、业务软件强化工控本体安全防护手段。基于安全可信机制、控制机制、保障机制等方面保障信息安全和功能安全，从而实现了从硬件到操作系统，再到工控软件功能安全和信息安全融合的本体安全解决方案。项目成果均通过第三方检测、验收、查新。经中国电机工程学会鉴定，鉴定委员会一致认为，项目成果具有自主可信、安全可靠、广泛适用等特点，所突破的自主可控技术及所研制的自主可控产品的成功应用对国家关键信息基础设施的安全可靠技术的研究、应用与发展起到了很好的带头示范作用，整体达到国际领先水平。本项目研制的瑞盾安全操作系统与可信计算模块等产品，已应用于多元异构环境下的电力工控终端，，并在700余家发电厂和3000多座变电站进行了规模化应用。

本成果属电气工程领域输电线路防雷综合技术，项目立足电网输电线路防雷重大需求，从自然雷电的综合观测、人工引雷试验、雷电冲击试验出发，重点对输电线路雷击暂态特性在线检测技术、雷电绕击防护技术、雷电反击防护技术等进行深入研究，通过开发集成化防雷分析系统、编制防雷系列标准规范、制定防雷综合策略等，实现雷电防护新理论和新技术在输电线路中的得到有效实用，近年来推动南方电网输电线路雷击跳闸率稳步下降，为电网安全稳定发挥了重要作用。 通过项目实施有效改善了南方电网防雷技术工作，推动线路雷击跳闸次数的明显降低，由2013年的2176次降低至2018年的1549次（降低近30%），同时也有效推动近年来全网220kV及以上同塔双回线路雷击同跳次数由43次降低至24次（降低近45%），大幅提升了线路安全可靠性。 项目研究成果多次应用于南网系统内重大雷击事件，推动了全网雷击事故事件率的有效降低，2013年和2014年雷击引起的四级及以上事件为80次和38次，到2017年和2018年降低至17次和6次，事故事件概率降低了近80%，大幅提升了电网安全稳定性。 项目成果对南网防雷设计、防雷改造、防雷运行维护及设备选型和管控起到了良好的指导作用，提高了我国在雷电基础领域的研究水平及电网雷电监测与防护水平，提升南方电网在防雷设施检测方面的技术实力，有效降低了输电线路雷击跳闸率和事故事件概率，减少了雷击强迫停运造成的设备损害及其它经济损失、提升了防雷资金的利用效率。本项目已取得授权专利31项，发表论文28项，软件著作权5项，发布企业标准3项。

电网作为我国关键基础设施，其安全性成为国家安全的重要组成部分。与封闭、孤立的传统电网相比，现代能源互联网面临海量异构终端安全防护难度大、部分电网互联控制业务安全认证机制缺失、定制化/高级持续性攻击智能预警技术手段缺乏等难题。 在国家863计划、天津市自然基金和国家发改委信息安全专项的支持下，依托“产学研用”协同创新模式，本成果攻克了面向能源互联的电网信息安全智能防护关键技术难题，研制了系列国际领先水平的安全防护装备，对提高天津电网安全可控运行起到了重大推进作用。

可信计算发展进程、主动免疫与安全云架构

电站流体机械（水轮机过流部件、汽轮机通流部件等）运行工况恶劣，多泥沙流域水电站普遍存在磨蚀损伤，汽轮机叶片易在水蚀作用下导致叶片型线缺损，传统处理方法为被动防护与修复，存在修复量大、防护效果差、防护范围小等问题，尤其无法满足窄间隙部位及狭窄空间等现场抗磨蚀防护要求。针对上述问题，本项目开展对不同水力条件、不同结构形式水轮机过流部件磨蚀损伤状况进行调研及失效机理分析。通过 CFD 计算研究水力条件对水轮机损伤影响，提出降低水轮机磨蚀损伤的主动预防措施，研究开发水轮机过流部件损伤小型化 HVOF 抗磨蚀涂层防护技术。通过汽轮机叶片用钢焊接和喷涂工艺试验、模拟试验等，开发出一整套适合于现场的汽轮机叶片小型化 HVOF 抗磨蚀涂层防护技术。 该技术已应用于华能澜沧江水电公司、华能四川水电公司等全国 50 余台水电机组及华能平凉、丹东电厂等全国 10 余台火电机组的流体机械抗磨蚀防护，运行至今各项技术指标良好，取得满意工程应用效果，经济和社会效益显著，尤其适用于我国高泥沙、高水头水电机组以及灵活性改造火电机组，具有广阔的市场推广应用前景。掌握具有自主知识产权的电站流体机械抗磨蚀小型化 HVOF 涂层防护关键技术，延长部件使用寿命。该技术具有防护后不破坏原有的振动特性、转动特性和强度特性等优点，达到国际先进技术水平，提升了我国电站流体机械表面防护技术水平。

2008年以来，该项目通过创制面向智能电网的安全通信协议以及多重动态安全加解密计算方法，在网络安全大数据资源管理技术方面取得重要突破，创建了基于可信计算的网络安全自适应防护系统。 该项目获得发明专利13项，软件著作权16项，出版著作2部，申请国外发明专利多项。该项目通过西电东送应用于香港、澳门、越南、老挝、缅甸的电力互联网络及系统安全，保护范围超过大汇公河次区域电力交易总量的98%。应用于智能充电服务平台安全防护，成功保障华南5省、香港、澳门6万辆电动汽车、624座充电站、10万个充电桩的互通数据传输安全。成功保障1万余台重要系统服务器的正常稳定运行，主动拦截攻击240万次。人力成本节省60%，安全防护工作效率提高75%。

项目按照“硬件可信、系统免疫、框架统一、软件可控”的总体研究思路，围绕硬件、操作系统、基础软件、业务软件强化工控本体安全防护手段。基于安全可信机制、控制机制、保障机制等方面保障信息安全和功能安全，从而实现了从硬件到操作系统，再到工控软件功能安全和信息安全融合的本体安全解决方案。项目成果均通过第三方检测、验收、查新。经中国电机工程学会鉴定，鉴定委员会一致认为，项目成果具有自主可信、安全可靠、广泛适用等特点，所突破的自主可控技术及所研制的自主可控产品的成功应用对国家关键信息基础设施的安全可靠技术的研究、应用与发展起到了很好的带头示范作用，整体达到国际领先水平。本项目研制的瑞盾安全操作系统与可信计算模块等产品，已应用于多元异构环境下的电力工控终端，，并在700余家发电厂和3000多座变电站进行了规模化应用。

全国在运干式电抗器数量超25万台，是抑制电网谐波、实现无功平衡、限制短路电流的重要设备。近年来，干式电抗器匝间短路故障频发，常引发严重火灾及恶性短路事故。针对困扰电抗器行业多年的匝间缺陷检测灵敏度低、在线预警难、匝绝缘易受潮、投切过电压损伤严重等问题，项目组历经十年攻关与工程实践，构建了干式电抗器匝间绝缘检测、监测、预防全方位技术体系，实现了产业化，并开展规模化应用。成果在国家电网和南方电网近6000台电抗器中大规模应用。开展1100余台干式空心电抗器匝间绝缘缺陷检测；完成超3000台电抗器全绝缘包封改造；在1200余台电抗器安装过电压吸收装置。成果的应用实现了近40起电抗器匝间绝缘缺陷的有效检出，大幅降低了匝间绝缘问题带来的电网运行风险，成功杜绝了由于操作过电压导致的电抗器损坏事件。3项技术入选国网、南网新技术推广应用目录，项目产品在全国销售1300余套，销售合同额4.7亿元，总经济效益达8.97亿元，推广应用前景广阔。经雷清泉院士为主任委员的专家组鉴定，成果“有效降低了干式电抗器故障风险，延长了使用寿命，处于国际领先水平”。