供配電實驗研究共享智能數(shù)字云平臺
智能供配電實驗研究共享數(shù)字云平臺(簡稱研究平臺)由供電系統(tǒng)智能故障模擬系統(tǒng)、高低壓智能供電系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、云控制系統(tǒng)、客戶端等子系統(tǒng)組成。實驗者授權后,開展線上+線下供配電系統(tǒng)的操作實訓、系統(tǒng)實驗;研究者授權后開展線上“云計算、大數(shù)據(jù)處理、人工智能”在供配電系統(tǒng)中的應用研究,賦能供配電行業(yè)經(jīng)濟數(shù)字化。
一、系統(tǒng)功能
研究平臺提供供電一次系統(tǒng)故障源,如過電流、過欠電壓、三相不平衡等故障種類。提供供電二次系統(tǒng)運行信息,包括微機繼電保護輸出信息和開關柜體運行信息。如電壓、電流、功率、頻率、電能、絕緣電阻、溫度、濕度等模擬量;斷路器分閘、斷路器合閘、手車工作位、手車實驗位、接地刀合位、儲能位等開關量;短路、過流、過負荷、過壓、欠壓、漏電、絕緣監(jiān)視、照明、閉鎖等保護信息;開關的分閘、合閘、復歸、試驗、溫濕度等控制信息。事件和故障的數(shù)據(jù)等事件記錄信息。
研究平臺具有人機會話、數(shù)據(jù)顯示、記錄查詢、參數(shù)修改、控制操作等功能,設有就地操作、上位機操作、客戶端云操作等操作方式,提供數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、云組態(tài)等功能,使分布式用戶分享系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源與控制資源。
二、系統(tǒng)特征
研究平臺集供配電系統(tǒng)的能量流與信息流有機融合。以實驗裝置為中心,輻射分布式、遠程眾多客戶端,共同分享實驗平臺資源。提供了一個從構思、設計、實施、驗證、評價等全方位線上+線下研究場景。服務于本科生的實踐教學,研究生、科研人員的項目研究。
(1)、平臺集成度高、安全可靠。平臺硬件裝備包括供電系統(tǒng)智能故障模擬裝置與智能測試裝置,智能高壓進線與出線開關柜,智能低壓進線與出線開關柜,組成一個有機體系。系統(tǒng)工作電壓為交流380V,高壓開關主回路為交流380V,總功率小于10KW,安全保護性高。
(2)、搭建共享智能數(shù)字研究空間。研究者在客戶端自定義供電系統(tǒng)一次運行工況后,獲取相應的二次信息,共同分享數(shù)據(jù)資源?;跀?shù)據(jù)挖掘、機器自學習等人工智能方法,設計軟件算法,研究供配電的運行趨勢研判、故障診斷和預測、運行預警等的控制方案,提升供配電系統(tǒng)自主識別能力,提升供配電系統(tǒng)安全和經(jīng)濟運行水平。
(3)、營造分布式融合教學研究空間。在不同地域的實驗室、單位、高校,線上線下同步進行開展教學研究工作。同時,研究平臺吸納異地企業(yè)、科研院所、高校的優(yōu)質(zhì)硬件資源。基礎資源一邊建設、一邊分享,合作資源共建共享,跨區(qū)域融合,實現(xiàn)滾動式發(fā)展。
三、實驗與研究內(nèi)容
1、高低壓供配電實訓操作系統(tǒng)。完成低壓供配電與高壓供配電等系統(tǒng)操作;高壓開關柜機械聯(lián)動與低壓開關柜閉鎖聯(lián)動等系統(tǒng)原理實訓;高壓繼電保護與低壓繼電保護等系統(tǒng)參數(shù)整定實訓;高壓一次系統(tǒng)與低壓一次系統(tǒng)故障模擬等實訓操作。
2、研制供電+控制設備一體化無人值守系統(tǒng),遠程監(jiān)控現(xiàn)場裝備的運行狀況、系統(tǒng)操作、以及運行管理。適用于油田、沙漠等野外無人值守場所,可用手機、平板電腦、電腦等終端設備遠程監(jiān)控與操作。
3、研制無人值守變電站,用手機可以監(jiān)視設備運行工況、操作設備運行。
4、研制分布式變電站集群化管理系統(tǒng)。實現(xiàn)社區(qū)、企業(yè)變電站分布式管理與遠程自動化監(jiān)控有機融合,能夠跨區(qū)域集群化監(jiān)控,完成眾多變電站的運行監(jiān)控、故障預判、檢修預警、故障排查、遠程急停電、遠程送電、運行電費監(jiān)管等業(yè)務。
5、研制供配電損耗分析系統(tǒng)。分析線路損耗、變壓器損耗,有效診斷竊電、攤派電損、電價估算等。
6、研制供配電虛擬仿真系統(tǒng)。研究高壓開關、變壓器、電纜運行、繼電保護、倒閘操作等虛擬仿真系統(tǒng)。
7、研制供用電協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。研究風光互補控制、用電協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、光伏發(fā)電+負載協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、風力發(fā)電+負載協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)等協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。
8、研制設備遠程控制系統(tǒng)。如農(nóng)業(yè)灌溉、供排水、抽油機、景觀燈等遠程控制系統(tǒng)。
四、適用對象
1、實驗教學:電氣工程及其自動化專業(yè)、電子信息專業(yè)、計算機專業(yè)、計算機軟件專業(yè)、測控技術與儀器專業(yè)、機械設計專業(yè)等本科專業(yè)。
2、實訓與培訓:電氣控制技術人員、供配電技術人員、供配電運行人員等。
3、軟件系統(tǒng)開發(fā):自動控制系統(tǒng)軟件、供配電系統(tǒng)軟件。
4、算法驗證:自動控制系統(tǒng)算法,供配電調(diào)度系統(tǒng)、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)算法等。
中國地質(zhì)大學(北京)
2021-05-10