供电可靠性提升0.04%背后的11年:破解三大难题的“一体化测温装置”|市科技进步奖提名项目特别报道

来源:劳动观察 作者:张锐杰 发布时间:2024-04-23 09:14

摘要: 纵观沈晓峰在电力系统的足迹,创新是一个离不开的话题。

配电网是电力系统中联系千家万户的神经网络,其重要性不言而喻。大量配网数据显示,电缆终端头、配电变压器、低压配网等三类设备故障占比高达92%。能否对配网高风险设备开展技术创新,降低其事故率?来自国网上海市电力公司青浦供电公司副总经理沈晓峰,立足岗位,将11年的成果凝缩在“面向配电网供电可靠性提升的状态感知与诊断关键技术及应用”项目中。该项目应用以来,配网高发故障设备导致的用户停电降低为原来同期的52%,为上海电网供电可靠性由2013年的99.9587%提升到了2020年的99.9923%提供了重要支撑。近日,该项目经市总工会推荐提名,参评上海市科技进步奖。记者采访了项目第一完成人沈晓峰,了解用电可靠性提升0.04%背后的故事。


从入职早期的变电检修班员、继保班班员、变电运行班技术员、设备运行部变电运行专职、设备运行部变电主管、运检部党总支书记到后来的运检部主任和公司副总工程师……纵观沈晓峰在电力系统的足迹,创新是一个离不开的话题。


“十年磨一剑”提升供电可靠性


“2012年的一起电缆头事故,让我们认识到实现对电缆头状态监测的重要性。”说起这项发明的初衷,沈晓峰坦言,配电网是电力系统中联系千家万户的神经网络,大量配网故障数据显示,电缆终端头、配电变压器、低压(400V)配网等三类设备故障占比高达92%。“我们就从电缆终端头考虑,能否加强监测,降低故障率呢?”


电缆头包在电缆里面,看不见、摸不着,传统的巡视方法无法实时动态掌握量大面广的电缆头健康状态。为此,沈晓峰和团队开始研究,是否可以通过科技手段解决这一难题?为此,团队在头脑风暴的同时,积极走出单位,向上海交大及上海电大的教授求教,设想了一种接触式、一体化成型制造的电缆终端头测温装置,通过及时掌握温度,防止因设备过热导致的绝缘损坏。


“我们当时面临三个难题:一是感知芯片装在哪里?直接与电缆头接触,但不能影响电磁场强。二是要解决感知芯片的电源问题。不能使用锂电池,因为锂电池时效短,更换电池就要停电,而中间停电是不允许的。三是测温装置装进去,如何解决金属电磁屏蔽的问题,信号怎么传出来?”难题面前,沈晓峰和团队成员、大学导师展开课题研究,最终提出了一体化成型设计方案,将感知芯片嵌入电缆头绝缘塞内,解决了直接接触测温的难题,同时采用非电磁屏蔽通信通道设计,解决信号难题。


装置电源难题的突破体现了团队的创新能力。如果使用传统电池,不仅面临需定期更换的问题,每次更换还需要停电,造成人力、物力等资源的浪费。为了解决这一问题,团队多次开展讨论。一次在讨论中,沈晓峰突发奇想,能否让设备自己提供电能呢?“设备本身就处于电场环境中,通俗地说我们就是通过电容储能技术,让设备在电源不足时候自动回收电能,从而实现设备的无源测温(即不需要额外的电源器件)。”本着这样的思路,团队研发了基于电容储能的电压型供电技术,研制成功了电缆终端低功耗、一体化成型制造测温传感装置,完美地解决了电缆头无源测温的技术难题。


纸上的圆容易画,生产技术上的圆难求。从最初的想法到最终成功应用,项目前后经历了11年,可谓“十年磨一剑”。这项诞生于一线、应用于一线的创新项目,带来了显著的效益。目前,项目成果已在上海电网全面应用,并推广至东方电子股份有限公司、江苏吴江变压器公司等6家单位,近三年以来,取得了显著的经济效益,配网高发故障设备导致的用户停电降低为原来同期的52%。在保障配电设备安全可靠运行,为城市提供可靠稳定的电源的同时,极大节省了公司的人力物力。不仅如此,该装置还推广应用于铁路、城市轨道交通等领域,对保障配电网安全可靠运行发挥显著作用,对优化营商环境、建设世界一流城市配电网具有重要作用。中国电力企业联合会鉴定委员会一致认为:项目成果达到国际领先水平。


把创新成果写在一线班组


以这次创新为起点,沈晓峰所在的青浦供电公司成立了职工创新成长工作室和先锋创智平台,依托工作室和平台,汇聚更多创新力量。


2015年,沈晓峰负责变电运行工作。“那时,市民经常通过95598供电服务热线来电,对停电现象颇有微词,我们发现高压配网网架很坚强,但低压配网比较薄弱。”低压配网分为三级,小区有配电站,到楼栋有分支箱,到用户有电表箱,故障时,很难短时间内找准故障位置,造成停电时间较长,引发居民不满,如何精准快速定位故障所在的区段非常困难。因此,故障跳闸时,传统的方式是采用重新试送的办法,但是会造成用户多次失电,如果没有查清楚真正的原因,过一段时间又会跳闸,容易引发市民不满,还会造成社会影响。


最初,工作室把故障定位技术用于低压片区,发现并不可行:一是感知器送过来,安装过程要停电,用户不满意。二是如果安装永久的感知器,费用相当高,而利用率却很低。三是居民区网络客户比较复杂,特别是老城区,架空线纵横交错,错综复杂,难免会有遗漏点。经过反复调查研究,群策群力,工作室最终研发了低压配网监测终端,通过“一夹一吸一碰”,仅需三分钟就能完成带电安装或者拆卸。在此基础上,青浦供电公司建立了配网高发故障设备健康智能化管理平台,实现了对低压故障的智能定位及诊断。


用创新为国家战略落地注入“绿色引擎”


青浦区是进博会的永久举办地,而作为辖区内供电公司,青浦供电公司务必要确保进博会供电保障万无一失。


沈晓峰坦言,进博会保障的历史,也是技术创新不断应用的历史。他本人有幸见证并参与其中。“首届进博会供电保障工作开展过程中,青浦供电公司压力非常大,成立了前线指挥中心,组织大量工作人员参与,主要还是采取拼人力的人海战术办法。”他说,创新从第二届进博会开始凸显,那一年,公司采用创新驱动智慧保电的策略。到第五届进博会,就完全采用数字化保电手段,充分应用5G、北斗导航、智能感知、大数据分析、人工智能、图像识别等技术,持续推进设备、人员、业务、装备数字化转型,建成了“全景看、全息判、全程控”的智慧大脑,让保电工作的开展更加智能、高效、便捷。


用好跨区资源,搭建青吴嘉三地供电公司交流平台,助力长三角区域水乡客厅建设。在公司举办的首届“长三角一体化发展示范区电力产业工人技能竞赛”中,沈晓峰作为青浦公司的总教练,联合三地制定选手培训方案和竞赛方案,确保了技能竞赛的顺利开展,公司荣获团体第一名和个人第一名的好成绩。


责任编辑:李成溪
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