主要完成單位及創(chuàng)新推廣貢獻(xiàn)-重慶大學(xué)

1、國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一、項(xiàng)目名稱(chēng)：大型電力變壓器智能化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用二、 推薦單位（專(zhuān)家）意見(jiàn)該項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)外率先提出了大型電力變壓器智能化的體系架構(gòu)， 實(shí)現(xiàn)了智能傳感器自適應(yīng)接入、 網(wǎng)絡(luò)通訊與分布式計(jì)算， 解決了變壓器信息感知、 信號(hào)處理、故障診斷等硬件的一體化技術(shù)難題。 提出了大型電力變壓器狀態(tài)信息的多種智能感知方法，包括發(fā)明了局部放電超高頻智能傳感器、 F46 中空毛細(xì)纖維管及 MQ 型氣體智能傳感器、 繞組暫態(tài)電壓與套管絕緣參數(shù)集成智能傳感器等。 提出了基于混沌振子濾波和最優(yōu)小波去噪的變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息自適應(yīng)去噪新方法； 提出了基于統(tǒng)計(jì)模型、 狀態(tài)模型和壽命模型的大型電力變壓器健康指數(shù)評(píng)價(jià)模型

2、。 在國(guó)內(nèi)外率先提出了基于熱點(diǎn)溫度估計(jì)、 油紙水分平衡和油紙加速老化因子的電力變壓器負(fù)荷調(diào)度輔助決策方法， 實(shí)現(xiàn)了變壓器冷卻系統(tǒng)及在線濾油系統(tǒng)的智能化運(yùn)行控制。項(xiàng)目成果整體具有國(guó)際領(lǐng)先水平。已在廣東、云南、重慶、河南、甘肅、安徽、山西等 20 多個(gè)省市的 200 多個(gè)變電站（升壓站）使用約 1300 多套。近三年，部分成果應(yīng)用單位新增產(chǎn)值約 10 億元，新增利潤(rùn) 1.3 億元，新增稅收6000 余萬(wàn)元，同時(shí)，由于減少停電試驗(yàn)每年可創(chuàng)造間接經(jīng)濟(jì)效益約 30 多億元。經(jīng)形式審查， 該項(xiàng)目符合國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)條例實(shí)施細(xì)則 規(guī)定的推薦資格條件。特推薦該項(xiàng)目申報(bào)國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。三、項(xiàng)目簡(jiǎn)介本項(xiàng)目屬

3、于電氣工程學(xué)科。智能電網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備智能化提出了新的要求。 電力變壓器是變電站設(shè)備智能化最復(fù)雜和最具挑戰(zhàn)的課題，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括狀態(tài)參量智能感知、運(yùn)行狀態(tài)智能評(píng)估、 運(yùn)行維護(hù)智能決策等方面。 電力變壓器智能化對(duì)保障電力變壓器良好的運(yùn)行狀態(tài)，支撐變壓器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。在國(guó)家 973 課題、國(guó)家自然科學(xué)基金、重慶市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目的支持下，本項(xiàng)目通過(guò) “產(chǎn)、學(xué)、研 ”合作，采用 “應(yīng)用基礎(chǔ)研究與工程技術(shù)攻關(guān)”相結(jié)合的方法，為解決目前高壓電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)及產(chǎn)品存在的關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)電力變壓器智能化關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)。 傳統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)存

4、在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在：（ 1）狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)智能化水平較低， 無(wú)法滿足變壓器智能監(jiān)測(cè)一體化設(shè)計(jì)的需要； （2）變壓器狀態(tài)信息多源、評(píng)估模型繁多，缺乏兼顧多源信息的統(tǒng)一建模方法； （ 3）狀態(tài)評(píng)估與運(yùn)行控制相互孤立， 評(píng)估結(jié)果難以支撐變壓器智能運(yùn)行控制。本項(xiàng)目成果比傳統(tǒng)的變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)與綜合評(píng)估系統(tǒng)具有更高的監(jiān)測(cè)靈敏度和診斷準(zhǔn)確性， 同時(shí)具有良好的硬件兼容和靈活的擴(kuò)展能力以及規(guī)范性， 具有對(duì)變壓器智能化運(yùn)行輔助決策的能力。 創(chuàng)新性成果 主要體現(xiàn)在 變壓器智能化架構(gòu)、智能感知方法 、智能評(píng)估方法 和運(yùn)行智能輔助決策 等四個(gè)方面：1、提出了電力變壓器智能化系統(tǒng)架構(gòu) 。研制出一體化智能監(jiān)測(cè)裝置及其軟件

5、支持系統(tǒng)，建立了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范， 解決了電力變壓器的信息感知、 信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸、故障診斷等軟硬件的一體化設(shè)計(jì)技術(shù)難題。2、提出了變壓器多狀態(tài)信息智能感知方法 。發(fā)明了金屬摻雜納米氣體智能傳感器、局部放電超高頻智能傳感器、 繞組暫態(tài)電壓與套管絕緣參數(shù)集成智能傳感器，構(gòu)成了多參數(shù)一體化智能傳感系統(tǒng)， 提高了變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器的智能化和一體化水平。3、提出了應(yīng)用于變壓器狀態(tài)智能評(píng)估的關(guān)鍵技術(shù) ?；陔娏ψ儔浩骼@組熱點(diǎn)溫度、油紙水分平衡建立了絕緣加速老化因子評(píng)估模型； 基于多參量信息關(guān)聯(lián)，建立了變壓器剩余壽命多參量評(píng)估模型、 變壓器健康指數(shù)綜合評(píng)估模型。 解決了基于多源信息的變壓器狀態(tài)綜合評(píng)估的

6、難題，為變壓器的運(yùn)行控制提供技術(shù)支撐。4、提出了變壓器運(yùn)行智能輔助決策方法。 基于油紙絕緣加速老化因子評(píng)估模型，制定了變壓器冷卻系統(tǒng)、 濾油系統(tǒng)的在線控制策略； 進(jìn)一步結(jié)合剩余壽命及健康指數(shù)綜合評(píng)估模型，為變壓器的負(fù)荷調(diào)度策略制定提供了輔助。四、客觀評(píng)價(jià)1. 本項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，獲教育部技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)、重慶市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利 16 項(xiàng)，出版專(zhuān)著 1 部，發(fā)表相關(guān)研究論文277 篇，其中 SCI 收錄 64 篇、 EI 核心收錄 213 篇。2. 本項(xiàng)目整體技術(shù)“大型電力變壓器智能化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”通過(guò)了中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)組織的“科學(xué)技術(shù)成果鑒

7、定” 。鑒定意見(jiàn)：, 2、研究解決了大型電力變壓器的信息智能感知、 狀態(tài)智能評(píng)估及輔助決策等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題， 成功研制出變壓器智能化監(jiān)測(cè)及評(píng)估系統(tǒng)。 3、成果的主要?jiǎng)?chuàng)新有： （1）提出了變壓器智能化構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)了變壓器信息感知、數(shù)據(jù)傳輸、信號(hào)處理、狀態(tài)評(píng)估等軟硬件一體化設(shè)計(jì)。（2）發(fā)明了 F46 中空毛細(xì)纖維管油氣分離技術(shù)、 MQ型氣體智能傳感器、三階 Hilbert 分型天線局放超高頻智能傳感器、繞組暫態(tài)電壓與套管絕緣參數(shù)集成智能傳感器。（3）提出了基于混沌振子濾波和最優(yōu)小波去噪的變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息自適應(yīng)去噪新方法，提高了感知信息的信噪比與可靠性；基于統(tǒng)計(jì)模型、狀態(tài)模型和壽命模型， 建立了變壓器

8、健康指數(shù)評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了基于多源信息的變壓器狀態(tài)綜合評(píng)估。（ 4）提出了基于熱點(diǎn)溫度和變壓器油紙絕緣老化因子的評(píng)估方法，實(shí)現(xiàn)了變壓器冷卻系統(tǒng)的智能化運(yùn)行控制。4、研制出的智能監(jiān)測(cè)及評(píng)估裝置在110-500kV 電壓等級(jí)變壓器上得到了廣泛應(yīng)用，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 鑒定委員會(huì)認(rèn)為： 項(xiàng)目研究取得的氣體智能傳感器、熱點(diǎn)溫度和變壓器油紙絕緣老化因子的評(píng)估方法、智能化構(gòu)架及輔助決策等大型電力變壓器智能化關(guān)鍵技術(shù)成果達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。3. 重慶市科技攻關(guān)計(jì)劃重大項(xiàng)目自診斷電力變壓器關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)收結(jié)題意見(jiàn)：研制成功了自診斷電力變壓器、 , ，制訂了相關(guān)技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了 110kV

9、、220kV 的自診斷型高壓電氣設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自診斷高壓電氣設(shè)備的工程技術(shù)體系。 解決了監(jiān)測(cè)單元小型化及監(jiān)測(cè)靈敏度等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題， 進(jìn)行了油中溶解氣體、 局部放電、 鐵芯接地電流等監(jiān)測(cè)單元與變壓器的一體化設(shè)計(jì)，形成了自診斷型電力變壓器制造工藝方案。, 成功研制了電氣設(shè)備故障診斷、 狀態(tài)檢修及管理專(zhuān)家系統(tǒng)； 制訂了重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)自診斷型高壓電氣設(shè)備技術(shù)規(guī)范 （DB50T293-2008）。4. 本項(xiàng)目核心技術(shù)產(chǎn)品：“ NS801 變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置” 、“NS802變壓器局部放電在線監(jiān)測(cè)裝置” 和“NS8000 電氣設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷分析系統(tǒng)” 通過(guò)了

10、中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的產(chǎn)品鑒定。 鑒定委員會(huì)認(rèn)為： , 整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平， 其中采用壓縮空氣現(xiàn)場(chǎng)制造載氣和采用真空脫氣油氣分離的氣象色譜技術(shù)、 傳感器安裝復(fù)用技術(shù)、 局部放電模式庫(kù)和識(shí)別算法、 相位幅值監(jiān)測(cè)技術(shù)等達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。5. 本項(xiàng)目核心技術(shù)產(chǎn)品已通過(guò)中國(guó)電力科學(xué)研究院等國(guó)內(nèi)權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)，獲得“電力自動(dòng)化產(chǎn)品型式檢驗(yàn)合格”注冊(cè)備案證書(shū)。6. 標(biāo)準(zhǔn)制定工作1）本項(xiàng)目提出的有關(guān)變壓器絕緣老化方面判斷方面的研究成果被中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)油浸式變壓器絕緣老化判斷導(dǎo)則 （DL/T 984-201X 報(bào)批稿，代替 DL/T 984-2005 ）所采納。2）作為主持單位，本項(xiàng)目

11、有關(guān)變壓器智能化方面的研究成果已形成重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)自診斷型高壓電氣設(shè)備技術(shù)規(guī)范 （ DB50T293-2008）五、推廣應(yīng)用情況2003 年以來(lái)，本項(xiàng)目通過(guò)合作單位共同努力，完成了“大型電力變壓器智能化關(guān)鍵技術(shù)” 的相關(guān)研究工作， 實(shí)現(xiàn)了變壓器智能化相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。 部分應(yīng)用單位情況如下表所示。表：部分應(yīng)用單位情況經(jīng)濟(jì)效益（萬(wàn)元）應(yīng)用單位名稱(chēng)應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用的起止時(shí)間產(chǎn)值利潤(rùn)稅收江蘇國(guó)電南自海吉科整體技術(shù)2010 年至今2465619671944技有限公司云南電網(wǎng)有限責(zé)任公整體技術(shù)2003 年至今185002505830司特變電工沈陽(yáng)變壓器整體技術(shù)2010 年至今1330045051243集團(tuán)有

12、限公司自動(dòng)化分公司重慶南瑞博瑞變壓器有限公司國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局廣東電網(wǎng)公司珠海供電局山西地方電力電網(wǎng)有限公司重慶市電力公司電力科學(xué)研究院河南電力試驗(yàn)研究院河南省電力公司濟(jì)源供電公司山東達(dá)馳電氣有限公司整體技術(shù)2008 年至今241301086896整體技術(shù)2011 年至今98001900580整體技術(shù)2003 年至今事故處理報(bào)告部分技術(shù)2003 年至今5400810279部分技術(shù)2010 年至今68001020354部分技術(shù)2011 年至今2012 年前的應(yīng)用證明部分技術(shù)2009 年至今

13、2013 年前的應(yīng)用證明部分技術(shù)2007 年至今2012 年前的應(yīng)用證明部分技術(shù)2008 年至今2012 年前的應(yīng)用證明部分技術(shù)2011 年至今提供使用報(bào)告部分技術(shù)2011 年至今提供運(yùn)行報(bào)告本項(xiàng)目產(chǎn)品已在廣東、云南、甘肅、安徽、山西等 20 多個(gè)省市的 200 多個(gè)變電站（含發(fā)電廠升壓站）安裝使用約 1300 多套。部分提供應(yīng)用證明的單位， 2011 年以來(lái)新增產(chǎn)值 102586 萬(wàn)元，新增利潤(rùn) 13793 萬(wàn)元，新增稅收 6126 萬(wàn)元，直接經(jīng)濟(jì)效益顯著，因減少主變停電時(shí)間，每年可創(chuàng)造間接經(jīng)濟(jì)效益約30 多億元。截至 2014 年底，僅云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司就已發(fā)現(xiàn)變壓器鐵芯故障、套管故障、

14、油色譜超標(biāo)等缺陷 10 余例，發(fā)現(xiàn)了及時(shí)避免了變壓器事故的發(fā)生，保證了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。六、主要知識(shí)產(chǎn)權(quán)證明目錄知識(shí)產(chǎn)權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)具體名稱(chēng)類(lèi)別基于局部放電特征參量發(fā)明專(zhuān)利的油紙絕緣老化狀態(tài)評(píng)估方法發(fā)明專(zhuān)利用于油氣自動(dòng)分離的中空纖維透氣膜的制備方法發(fā)明專(zhuān)利電力變壓器絕緣在線監(jiān)測(cè)用傳感器安裝裝置發(fā)明專(zhuān)利局部放電超高頻檢測(cè)分形天線及其制備方法授權(quán)號(hào) 或申請(qǐng)?zhí)枡?quán)利人發(fā)明人廖瑞金 ;楊麗君 ;周湶 ;ZL200810233096.0重慶大學(xué)李劍 ;杜林 ;陳偉根 ;張曉星 ;孫才新 ;汪可 ;周天春 ;ZL200810069293.3重慶大學(xué)陳偉根 ;王有元 ;杜林 ;廖瑞金 ;陳明英

15、;李劍 ;孫才新 ;唐炬ZL200810069340.4重慶大學(xué)王有元 ;陳偉根 ;杜林 ;廖瑞金 ;陳明英 ;李劍 ;孫才新 ;唐炬 ;CN101557035B重慶大學(xué)李劍 ;杜林 ;王有元 ;廖瑞金 ;陳偉根 ;唐炬 ;張曉星 ;周湶發(fā)明專(zhuān)利變壓器繞組溫度分布特性多通道溫度采集系統(tǒng)發(fā)明專(zhuān)利變壓器油紙絕緣電熱老化試驗(yàn)及局部放電一體化檢測(cè)裝置發(fā)明專(zhuān)利檢測(cè)變壓器繞組形變的脈沖響應(yīng)分析測(cè)試裝置及方法發(fā)明專(zhuān)利超高頻局部放電監(jiān)測(cè)采集方法、裝置和系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟南自海吉 NS800I 電力設(shè)件著作權(quán)備智能綜合處理裝置軟件 V1.0CN102023059B重慶大學(xué)陳偉根 ;李劍 ;王有元 ;杜林 ;唐炬 ;奚

16、紅娟 ;蘇小平CN101408579B重慶大學(xué)周湶 ;廖瑞金 ;楊麗君 ;王有元 ;杜林 ;張曉星 ;李劍 ;孫才新 ;周天春 ;ZL200910191463.X重慶大學(xué)李劍 ;杜林 ;廖瑞金 ;王有元 ;陳偉根 ;唐炬 ;張曉星 ;夏珩軼 ;ZL201010157377.X重慶大學(xué)杜林 ;李劍 ;王有元 ;唐炬 ;張曉星 ;姚陳果 ;米彥 ;顏涼欽2013SR001190江蘇國(guó)電南李志軍 ;唐平 ;賀楓 ;自海吉科技胡銦 ;陳果 ;宋起振 ;有限公司朱清華 ;盧應(yīng)強(qiáng)七、主要完成人情況廖瑞金，李劍，陳偉根，王耀龍，李金忠，謝志迅第 1完成人：廖瑞金，教授，副校長(zhǎng)，工作單位：重慶大學(xué)，完成單位：

17、重慶大學(xué)。在項(xiàng)目中負(fù)責(zé)研究總體方案、 制定技術(shù)路線定和協(xié)調(diào)項(xiàng)目順利完成； 在該項(xiàng)目研究中投入的工作量占本人總工作量的 80%。其創(chuàng)造性貢獻(xiàn)主要有： 建立電力變壓器多參數(shù)一體化監(jiān)測(cè)方案及智能化電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)； 提出了變壓器絕緣老化狀態(tài)的局部放電特征量及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與證據(jù)理論的融合的變壓器診斷方法，提出了基于集對(duì)分析法的變壓器絕緣狀態(tài)評(píng)估策略。第 2完成人：李劍，教授，電氣工程學(xué)院副院長(zhǎng)，工作單位：重慶大學(xué)，完成單位：重慶大學(xué)。在項(xiàng)目中負(fù)責(zé)協(xié)助項(xiàng)目研究總體方案、制定技術(shù)路線、協(xié)調(diào)項(xiàng)目完成；在該項(xiàng)目研究中投入的工作量占本人總工作量的80%。其創(chuàng)造性貢獻(xiàn)主要有：開(kāi)展了超高頻Hilbert 分形天線研究，提

18、出了自適應(yīng)最優(yōu)小波的故障信號(hào)分層去噪方法及局部放電超高頻信號(hào)多尺度網(wǎng)格維數(shù)的提取方法；提出了變壓器絕緣老化局部放電新特征量及模糊聚類(lèi)老化診斷方法；提出了局部放電灰度圖像模式識(shí)別方法。第 3完成人：陳偉根，教授，工作單位：重慶大學(xué)，完成單位：重慶大學(xué)。在項(xiàng)目中負(fù)責(zé)協(xié)助研究總體方案、 制定技術(shù)路線、 協(xié)調(diào)項(xiàng)目完成； 在該項(xiàng)目研究中投入的工作量占本人總工作量的 80%。其創(chuàng)造性貢獻(xiàn)主要有： 發(fā)明油中溶解氣體高分子透氣膜及油氣自動(dòng)分離中空纖維膜及一體化的傳感器接口單元、 繞組變形分析測(cè)量方法、 過(guò)電壓監(jiān)測(cè)傳感器及采集方法；協(xié)助建立電力變壓器多參數(shù)一體化監(jiān)測(cè)方案及智能化電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)。第 4完成人：王耀

19、龍，高級(jí)工程師，安監(jiān)部主任，工作單位：云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司，完成單位：云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司。在項(xiàng)目研究中投入的工作量占本人總工作量的60%。其創(chuàng)造性貢獻(xiàn)主要有：收集大量電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)，為建立變壓器絕緣狀態(tài)評(píng)估模型提供依據(jù)，負(fù)責(zé)本項(xiàng)目成果在云南電網(wǎng)的推廣應(yīng)用。第 5完成人：李金忠，高級(jí)工程師，中國(guó)電科院高壓所變壓器室主任，工作單位：中國(guó)電力科學(xué)研究院， 完成單位： 中國(guó)電力科學(xué)研究院。 在項(xiàng)目研究中投入的工作量占本人總工作量的 70%。其創(chuàng)造性貢獻(xiàn)主要有：其創(chuàng)造性貢獻(xiàn)有：收集大量電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)，為建立變壓器絕緣狀態(tài)評(píng)估模型提供依據(jù)，負(fù)責(zé)本項(xiàng)目成果的推廣應(yīng)用。第 6完成人：謝志迅，高級(jí)工程師，自動(dòng)化分公司總經(jīng)理，工作單位：特變電工沈陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司， 完成單位： 特變電工沈陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司。 在項(xiàng)目研究中投入的工作量占本人總工作量的 60%。其創(chuàng)造性