数字化赋能现场运维应用技术

汇报单位：国网杭州供电公司 汇报人员：裘愉涛 主讲人介绍 裘愉涛 Qiu Yutao 国家电网首席专家正高级工程师全国劳动模范国网公司继电保护专家组成员IETFellow:lEEESenior Member 主持或参与国网公司、浙江电网40多项重要项目和课题的研究，62次获得省部级以上科学技术奖励，在国内外各类科技期刊上发表论文92篇，授权专利145余项，先后主持或参与标准69项，编写教材24本。 01背景概述02数字图纸模型构建03数字图纸场景应用04建议与展望 目录 背景概述-政策驱动 国家政策：2024年国家能源局在《关于加强电力安全治理以高水平安全保障新型电力系统高质量发展的意见》中进一步提出构建新型电力系统安全责任体系1要求强化设备运维的数字化管理 行业政策：2023年以来电力行业继电保护标委会多次组织召开继电保护数字化设计及应用专题研讨会，从需求、模型、工具等多维度壁画了继电保护及二次回路数字化蓝图，继保标委会立项了多个标准规范 公司政策：2024年国调中心调继【2024】29号文《推进继电保护智能运检技术应用工作方案》，强调二次图纸由图形图纸向数字图纸转变，建立贯通“制造-设计-建设-运检-改造”数字图纸全生命周期维护机制。 中国电机工程学会分支机构发文 国家电网有限公司部门文件 电民线保专话1282170号 关于召开障电保护数字化设计及应用第二次专题研讨会的通知 背景概述-需求驱动 在当今电网安全和保供压力日益增长的形势下，继电保护作为电网安全运行的第一道防线，其高可靠性运行要求与运维人力日益紧张、检修窗口期不断缩短之间的矛盾日益凸显，叠加新型电力系统下继电保护安全运行不确定风险急增数字化转型下对IT填报需求剧增，驱需开发高效应用，辅助运检人员进行科学决策和质效提升，更好促进专业进步、保障电网安全稳定运行。 基层班组人力配置缺额严重，如南网变电继保人员配置缺额23%单贵州电网测定人员490人员、实际295人，缺额达40%。现场调试作业的增加与人员配置及技能的不匹配问题日益突出 背景概述-问题驱动 现有变电站二次回路信息仍以纸质方式呈现，存在设计输出缺之模型信息、工图纸与现场实际接线不一致、运维现场查线困难、技改站图纸丢失等问题，给图档管理、运维检修造成了极大麻烦 图纸查找难题 图纸存放难题 图纸零散，存放占用空间，在传递的过程中易破损，且更新难度大。 图纸的多样性和复杂性导致作业过程中查找效率低直容易出现遗漏重要资料的风险。 技改勘察繁杂 调试质量难保证 传统安措票人工编制模式依赖纸质图纸经验判读，存在效率低、易疏漏等问题但缺之SPD二次实回路安措票自动生成 调试验收依赖人工对照图纸验证回路，系统联调效率低，且测试结果的一致性难以把控 运维检修定位困难 辅助核验缺失 现场工作缺乏专业性的引导，未采用可视化展示方式、智能化故障定位方法，严重依赖运维检修人员专业能力，整体效率低下。 验收阶段，图模物一致性核验工作负荷繁重，自动化辅助验收技术的支撑较为遗之 背景概述-技术驱动 电力系统正经历以数字化、智能化为核心的深刻变革，运检模式在新技术驱动下迎来全面重构。设计作为工程数据库的源头，数字化设计为“制造-设计-建设-运检-改造”全生命周期贯通和人工智能、数字李生的发展提供“数学底座，从底层推动继电保护运检向“智能感知、自主决策、精准执行的方向演进。 构建以数字图纸为核心的变电站二次回路数字描述文件 01背景概述02数字图纸模型构建03数字图纸场景应用04建议与展望 目录 数字化模型构建-总体建模思路 设计过程自动化、设计成果数字化、运维管理智能化、图档全生命周期管控 数字化模型构建1-总体技术方案 二次回路数字化，提出了一套全新的、完整的理论体系和框架，使用了一套与现有模式完全不同的方法论对一次回路进行了模型化、数字化，并以SPD/SDD为核心，串起二次回路全生命周期各环节高效、智能、协同发展。 数字化模型构建-二次回路建模 口全站一二次物理回路建模体系：基于一二次装置、屏柜及全站物理回路建模方法，建立贯通“制造-设计-建设-运检-改造数字图纸全生命周期维护机制。采用面向对象建模技术，实现一二次设备、屏柜连接及功能特性和电、光回路中模拟信号转化为数字信号的全链路信息关联过程完整刻画 口图模伴生技术的图模一体化设计：基于二次数字图纸模型标准，通过回路功能图形符号与通用连接模板库的图模库映射方法，实现二次系统图模伴生智能设计和图纸数据模型化移交，从源头保障图纸、模型的一致性。 数字化模型构建-数字化设计工具 口基于A/识图的高效数字化建模应用 增量站主要由屏柜集成商提交屏柜模型，设计院完成全站数字化模型集成，存量站通过“A/识图+智能审核”技术将图纸数据或实物图像视频转换为场站数字化模型数据，有效解决无现场屏柜模型、图纸缺失、图实不一致情况下模型构建问题，实现存量站高效、准确数字化建模 01背景概述02数字图纸模型构建03数字图纸场景应用04建议与展望 目录 数字图纸场景应用-全生命周期应用 围绕生产制造、调试检验、施工验收、运维检修等全生命周期关键场景，通过数字化技术集成与应用创新构建形成覆盖二次系统全流程的应用解决方案，实现二次系统建设高效化、运检便利化、改造智能化。 数字图纸场景应用-生产制造 屏柜自动布线/下线：通过CPD模型自动生成布线路径、布线长度，屏柜导线从裁剪-标签套管-压接冷压头均由机器全自动完成，实现下线效率提升60%，正确性100%，接线可靠性100%。 屏柜外观自主检查：通过对屏柜各类标识、文字等进行视觉识别，并将识别结果与CPD模型比对检查，解决人工检查耗时且易出错遗漏的问题，构建了全流程质量追溯体系，综合收益提升30%。 智能指导辅助试验：解析CPD与SPD模型信息自动生成屏柜试验方案，通过文字和语音播报引导操作并实时反馈调试结果，实现高效、规范的自动试验，解决了“人工记录数据、试验标准不统一“的问题 数字图纸场景应用-调试检验 虚实回路同源维护：基于SCD及SDD模型，自动建立了二次设备虚、实全回路模型信息关联，降低了变电站集成工作量还避免了“信号描述与实际回路不匹配”的风险，为后续调试莫定了模型基础。 二次回路离线仿真验证：进场测试前，基于SPD及SDD模型构建数字虚拟测试环境，结合标准化回路规则对虚实二次回路、交换机转发配置等设计产物进行自动/半自动检查，提前发现设计问题 现场自动测试验收：通过现场测试仪在相关通道加量，依据SPD文件定位信号开入端子，检测相关遥信变位情况，完成保护间隔、跨间隔的闭环自动测试以及验收，提高变电站系统联调效率及质量 数字图纸场景应用-施工验收 口实现“现场采集-智能分析-实时校核-当场处置”的闭环验收 人工验收向自动验收转变：采集现场屏柜端子排、各类标识文字的照片或视频，基于A/识别数据与图纸数据、模型数据进行比对校验，实现图纸、模型、现场接线一致性自动验收，校核时间缩短70%。 图纸“一处修改、多处同步”：通过数字图纸的“可视化一在线编辑-关联同步”，设计人员根据校核报告在线修改图纸信息，基于图模互逆更新机制保证图模一致性100%，显著提高响应和沟通效率，减少施工停摆时间。 数字图纸场景应用-运维检修 口全回路可视化，解决纸质图纸“看图纸、香回路“不便痛点 大幅提升二次回路查看速度：基于SPD自动生成屏柜线缆连接图、缆芯连接图、信号全回路图、交换机通讯拓扑图、信号全回路图等，通过SDDSCD模型文件映射：实现二次系统回路全景可视化展示：看图效率综合提升6O%以上 显著提升图纸关联搜素效率：基于模型的拓扑关系信息，实现回路、端子级别精准查询，图中元素自动跳转相关图纸实现静态图纸活化应用 数字图纸场景应用-运维检修 口回路运维由经验判别向智能分析转变 二次回路运行状态可视化展示：通过SPD/SCD模型信息融合结合录波器数据实现二次回路运行状态可视化展示及稳态运行监视。 回路级故障定位及消缺指引：实时数据结合专家知识库及二次回路模型，在故障发生或人工触发诊断时快速研判，定位至具体回路或回路段，实现故障回路级定位，如控制回路断线告警等 故障全过程回溯与推演仿真：模拟回路断线、虚接、接地短接等故障态，通过数字化模型关联查找行生回路，并带入仿真运算，实现故障状态的回路推演 数字图纸场景应用-辅助安措 口人工拟票转换为智能出票，并辅以安措作业风险管控，保障现场作业安全 基于数字化模型文件提取二次回路物理信息，结合SCD虚回路信息及从SSD文件提取一二次关联关系，实现按安措作业类型自动生成工作票和安措票，大幅缩短现场作业资料准备时间。安措热行过程中依托智能录波器、软硬压板监测系统及智能锁具等多源数据，通过多源数据校核和数据分析，动态评估作业风险，实时监控安措执行与恢复状态，杜绝安措热行不到位。常规安措票编制及校核时间缩短50%以上 数字图纸场景应用-三维设计 口以“智能组装”为核心，三维屏柜快速建模与批量应用 以设备/元件为基础对象，建立可版本化、可参数化、可复用的三维模型库。解析变电站数字化设计模型文件，抽取所属关系与连接关系，基于标签与动画、布局参数，实现参数化封装+自动布局+标签替换+动画预置，输出可直接用于工程交付的三维屏柜。 数字图纸场景应用-文件管控 口签入签出的模型文件安全管控，结合模型智能校核及版本比对确保二次回路正确性 二次回路修改与校对协同作业机制，实现数字化设计模型文件全生命周期版本安全管控，针对验收阶段及改扩建阶段的模型文件语义语法智能校验、SPD与SCD一致性校验、版本差异可视化确保二次回路信息安全与逻辑正确性。 模型管控技术手段 模型管控管理手段 模型校验/比对 唯一标签同源性校验：确保数据同源性，取回路的关键信息经CRC算法计算所得。 角色访问权限控制：提供严格的权限管理技术确保数据修改的安全性，并支持灵活的权限控制 信息安全技术：数字签名加密算法、操作防误逻辑算法 数字图纸场景应用-工程实际应用概述 国网工程应用 南网工程应用 数字化设计应用已在深圳110kV后海三变、贵州110干伏白岩站广西220kV金葡变、云南昆明110kV石虎关变、东莞220kV赵林变等站点进行推广应用，目前广东省逐步开展大批量推广应用。 截至自前，山东、河北、翼北、浙江、安徽、河南、湖北、江西等8个省公司已完成或计划开展共计16座220kV变电站和28座110kV变电站的数字图纸试点工作。 服务于现场运维，查图纸看回路综合效率提升60%以上，安措票编制时间大幅降低，加快现场作业效率 从现场试点应用反馈，全回路可视化、图实校验、辅助安措、故障定位等在“提升标准化水平、保障电网安全”方面成效显著，切实实现“为基层减负、为管理赋能”，试点项目应用也验证了数字化设计整体方案 01背景概述02数字图纸模型构建03数字图纸场景应用04建议与展望 目录 CONTENTS 建议与展望-建议加大数字化设计推广力度 口为基层减负、为管理赋能，提升数字化设计技术与经济效果 坚持以人为本，从解决基层工作面临的实际问题出发，充分考虑技术的实用性和各单位的地域差异性，科学合理推广数字化设计应用，切实为基层班组减负，真正做到“从基层出发、对基层负责、为基层服务” 建设期降本：通过AI自动成图与模型生成技术，使二次回路设计周期缩短40%以上，减少30%以上的人工校核成本，典型变电站设计费用可降低25-35万元 作业模式变化：传统的纸质或者电子图纸作业，质变成无纸化作业 运维期增效：基于缺陷智能诊断与安措自动化技术，可将消缺响应时间压缩至30分钟内，单站年故障停电时间减少120小时以上，直接提升供电可靠性收益约80万元/站/年 交互模式变化：静态图纸变成动态交互图纸 全生命周期价值：通过图模物一致性管理，延长设备寿命周期3-5年，减少因接线错误导致的设备损坏（年均节约维护成