[01206550]基于云边协同计算的配电网故障诊断定位关键技术及应用

配电网电力电子化趋势明显、复杂度增加、精确量测困难。配电网故障是引起电网大面积停电事件的主要原因之一, 在所有停电事故中约有95%是由配电网异常引起的。我国一个中等城市的配电网平均每年遇到各类异常事件大约5万余次,配电网故障容易引发设备损坏和电网事故,甚至是长时间停电事故。配电网故障一直是电力系统安全稳定运行的严重威胁,随着电网升级扩大,全面提升配电网测量、监测技术水平的需求愈加凸显。 针对配电网同步相量测量精度低、云边协同计算中的同步效率低、故障诊断和定位实时性差的问题,提出配电网故障诊断和定位云边协同计算架构,攻克了高精度同步相量测量、云边协同配电网故障实时诊断定位、高安全软件定义云边端等关键共性技术难题。通过产学研联合,取得了如下创新性成果： （1）创新提出配电网高精度同步相量测量方法,攻克卫星时钟信号丢失情况下的时间同步难题,实现高噪声、宽频带、短距离复杂配电网环境下相量的快速、准确测量,创新研制配电网同步相量测量智能装备。该装备关键指标：动态范围160dB、采样率187.5KHz、分辨率24位、线性误差小于0.05%,优于国外同类产品的指标（120dB、52kHz、16位、0.06%）。 （2）自主提出云边协同图注意力神经网络计算模型,将配电网拓扑结构融入神经网络,攻克配电网故障实时诊断和精准定位,成果应用后大幅降低配电网故障恢复时间,填补国内技术空白。该配电网故障诊断定位系统关键指标：边缘计算设备的及时性300ms,云平台的及时性900-1500ms,误报率为0,漏报率为3%,正确率达到92%,边缘计算设备的定位精度达到百米内。 （3）自主设计云边端固件级自主可信,提出可扩展重构的软件定义云、边、端应用开发模型,创新设计边核和云核的可伸缩、快速、并行算法组件;构建配电网状态评估和故障定位云、边、端组件部署云平台,有效提高了云、边、端核组件的可复用性,大幅度缩短了应用端研发周期。边核间的同步误差大幅度降低（＜0.1μs）,云边间的并行通道扩展到以“1000通道”为单位的量级。云核引擎：1000通道测量系统的计算伸缩时间小于10ms。项目成果已应用于电力、通信、云计算等领域。 项目已获授权国家发明专利20项、实用新型专利26项,登记软件著作权10件,在国内外期刊发表论文30余篇,项目成果通过了国家软件产品质量检测中心和江苏省智能电网技术中心检测。相关技术已在近十家企业进行了推广应用,近三年企业累计新增经济效益达4.7亿元,产生了良好的经济效益和社会效益。 综合中国工程院院士及江苏省计算机学会组织的专家鉴定意见,认为：项目的研究成果具有明显的创新性,在应用人工智能技术进行电力监测及其配电故障检测方法等方面达到了国内领先水平,在应用云边协同计算技术提高故障检测实时性等方面达到了国际先进水平。