张北柔直电网检修创新
检修现场,北京冬奥会期间,“张北的风点亮北京的灯”,一时传为佳话,成为“绿色奥运”的真实写照。鲜为人知的是,张家口坝上随机波动的风电和光伏等清洁能源,经世界首条柔性直流电网工程——张北柔性直流工程,输向北京,点亮了冬奥会场馆,也点亮了万家灯火。张北柔直工程采用我国原创、领先世界的柔性直流输电技术,是连接张家口新能源基地与北京负荷中心的重要输电通道。为保障张北柔直工程持续稳定运行,国网冀北电力公司每年都要对张北柔直电网进行检修工作,以便及时发现和排除设备潜在的隐患和故障。2024年9月的阜诺年度检修现场,澎湃新闻注意到,多项最新科技成果快速提升检修效率,数字化、智能化全面赋能电网检修,“一核三化”军事化管控模式让检修工作更加标准、更加规范。
新科技设备赋能柔直电网智慧检修这是张北柔直工程的第四次年度检修,与往年相比,这次检修现场管控更科学、智能、安全。后奥运时期,张承地区新能源产业持续快速发展,在电网检修工作中,国网冀北电力不断应用新技术、新成果来提升柔直工程的性能和适应性。如更先进的控制技术和测试技术,以提高新能源并网和消纳能力,保障电力系统的稳定运行。作为电网“心脏”的换流站,是此次阜诺年度检修的重中之重。张北柔性直流工程共有四个换流站组成(中都站、康巴诺尔站、阜康站、延庆站),通过“手拉手”的方式组成了“口”字形的直流网络。
在阜诺年度检修中,国网冀北电力引入了国产化保护挂网、电容器挂网以及直流控保测试仪等新设备,精益检修与技术进步交相辉映,确保换流站的安全稳定运行。
在创新方面,他们提出整阀塔子模块功能批量测试。通过新型子模块加压装置对整个阀塔所有子模块进行电容充电,在阀控侧一次性完成一个阀塔(132个)子模块的功能测试与批量化软件升级,实现对全部子模块充电时间、上行通讯功能的检测及旁路开关闭合时间、辅助触头闭合时间的监测。这一技术改变了传统模式下换流阀5%单体子模块抽检方式,实现了对换流阀全部子模块的一次性100%全检测,检测能力提升了17倍。
直流保护系统是换流站内运行设备和站内监视的重要保护装置,相当于换流站的“中枢神经”。为推动直流保护国产化替代研究应用,在±500 千伏张北柔直工程阜康换流站内,部署了正极挂网硬件及极保护、线路保护、母线保护、换流变保护主机及三取二装置。该设备的硬件和软件均为国产,控制保护系统对电网的安全稳定运行发挥着重要支撑保障作用。
为了提高设备可靠性,在检修过程中,他们采用了直流控保测试仪,充分验证了控制保护逻辑,并增加了转折晶闸管,这是国内首次在运换流阀进行此类改造,解决了旁路开关拒动跳闸的问题。此外,还利用新方法、引入新设备和人工智能技术赋能电网检修提“智”增效。
今年的阜诺年度检修多措并举,提高了设备的可靠性。为了掌握控制保护程序,对控制保护逻辑进行了充分验证,并采用了直流控保测试仪进行验证,提高控制保护设备的可靠性。此外,还通过增加转折晶闸管,解决了旁路开关拒动跳闸的问题。
在人工智能技术助力方面,国网冀北电力应用了视觉大模型来管控检修现场智能化。军事化智能管控终端可以在无北斗/GPS信号的情况下实现人员/车辆作业行为、安全距离的实时检测告警,保障了现场作业的安全性。人工智能还开发了国内首个柔直换流阀状态检修决策边缘物联代理平台,对换流阀年度检修进行辅助工作,包含状态分析、故障诊断及健康评估等功能。
该应用能对换流阀重要信息量开展实时监测,并对异常数据进行自动筛选。在年度检修期间,还开展了重点排查,便于检修人员合理安排抽检比例及位置,同时对故障部件进行智能诊断,提前预估消缺时间。
在张北柔直工程的数字化和智能化方面,一直保持着追求卓越的精神。此前,运维团队持续创新运维手段,特别是在换流站阀厅内部署了无人机巡检平台,实现对复杂环境下的设备进行全景无死角监控。平台具备可见光、红外检测等功能,并辅助完成无人化飞行、常态化巡检和数字化决策。人工智能视觉大模型的加持使张北柔直工程更加“智慧”,同时为换流站的大规模年度检修作业提供了全过程立体化安全管控解决方案。
科技创新是确保张北绿电持续稳定供应的重要保障。“今年以来,公司以数字化‘三年登高’统筹引领,聚焦常态高频核心业务,坚持业数融合、场景驱动和问题导向,深度参与国家电网行业大模型研发,有力推动人工智能等数字技术与电网业务的融合。”
“一核三化”军事化管控模式确保检修标准化,阜诺年度检修首次运用该模式,夯实了安全生产的基础。在推进检修作业“三化”的同时,大力开展“反三违、除五害”活动,重点对作业资料文本、人员行为规范和措施落实情况进行督查,并应用智能手段实现精益检修。
“设备主人管理机制”是此次阜诺年度检修的一大亮点,张北柔直电网智慧检修现场按照“依类建队、专家牵头、站间联动、信息共享”的原则开展,建立了8个团队的“设备主人”队伍。通过设备全寿命管理,提高了检修人员的专业水平和工作效率。
在安全管控上,“一核三化”模式下,检修团队采用人工智能视觉大模型,及时发现安全隐患,提升了安全性与凝聚力;换流阀整塔加压测试、直流控保测试仪等新技术新设备的应用使得张北柔直电网检修初步实现数字化智能化。