项目名称

智能配电网态势感知与灾害应对关键技术及应用

提名者

沈阳市科学技术局

提名意见

该项目提名材料齐全、规范，符合辽宁省科学技术奖提名条件。

该项目针对针对灾害评估的模糊性、随机性和不确定性等问题提出了基于直觉粗糙集理论的电网灾害实时评估方法，配变负荷的超短期预测态虚拟量测构造方法。基于决策树和复杂事件处理的配电网态势感知方法，以及基于预想事故集的配电网拓扑控制策略。项目成果应用于沈阳、大连、鞍山等14个城市配电网，提升了配电网应对灾害的能力与供电可靠性水平，减少了冰雪等灾害对配电网及重要用户的影响，取得了较大的社会效应和经济效益。该项目的应用，对提高配电网应对灾害的能力，提高供电可靠性水平，减少灾害对电网的损害，具有重要意义，同时对提升坚强配电网，支持国民经济的健康高速发展，是十分有利的。

综上，提名该项目为2018年度辽宁省科学科技进步奖二等奖。

项目简介

该项目属于配电网领域，涉及电力系统自动化、信息技术、气象等多个领域的综合性技术。

配电网是城市生命线之一，为经济发展和人民生活提供基本保障。随着全球气候变化趋势日益凸显，城市配电网面临着自然灾害的严重挑战，系统性开展配电网灾害评估与抗灾规划、状态感知与预警、控制与恢复等研究，提升配电网灾害影响态势感知及防御能力，意义重大，然而面临着灾害影响评估量化分析难、多源海量数据处理难、指标体系不健全、配电网状态数据覆盖率低且不准确、态势模型及感知实现手段缺乏、应灾恢复预案生成效率低等问题。

该项目来源于国网公司科技项目《智能配电网态势感知与灾害应对关键技术研究与开发》（2013-2015），开展了以下研究：在灾害影响及应对能力评估技术方面，研究构建了基于直觉模糊粗糙集的配电网灾害影响模型、配电网停电损失评估模型，提出了配电网应灾能力评估方法，结合配电网的关键环节辨识，有针对性地进行抗灾型配电网规划，提出了基于多智能体的配网应灾恢复协调控制方法；在智能配电网虚拟量测与状态估计技术方面，研究了配电网测点优化配置和虚拟量测技术以提升数据完备性，研究了配电网状态估计技术提升电网基础状态精度，开发了配电网虚拟量测与状态估计系统；在态势感知及预警技术方面，构建了灾害影响态势、生命线负荷态势、配电网运行态势，研究了多维度态势合成技术，提出了基于复杂事件处理的态势感知实现方法；在灾害防御决策支持技术方面，研究了灾害条件下的配电网络拓扑控制策略，开发了智能配电网态势感知与灾害防御决策支持系统。主要技术创新：

1.针对灾害评估的模糊性、随机性和不确定性等问题，提出了基于直觉粗糙集理论的评估指标体系和海量数据约简方法，实现了配电网灾害在线快速评估；

2.针对配电网负荷量测数据不完备的问题，提出了配电负荷超短期预测虚拟量测构造技术，满足了运行态势快速计算对负荷量测数据的需求；

3.针对灾害条件下配电网态势感知的海量数据和复杂规则的分析处理难题，提出了基于决策树和复杂事件处理的配电网态势感知方法，实现了体系架构开放、配置灵活、感知过程可观测、原因可追溯的态势感知及预警；

4.针对配电网灾害快速应对的要求，提出了基于风险指标严重性的预想事故集排序技术，为制定保证生命线负荷持续供电的快速恢复预案提供了技术手段。

申请发明专利18项（已授权10项）；获得软件著作权2项；发表论文18篇（EI收录14篇）。

成果已应用于沈阳、大连、鞍山等14个城市配电网，为配电网灾害快速应对和高可靠供电提供了技术支撑手段，取得了较大的社会效应和经济效益。经中国电机工程学会组织鉴定，项目成果在配电网虚拟量测、态势感知和恢复预案方面达到了国际领先水平。

客观评价

一、鉴定意见

2017年3月4日，中国电机工程学会组织了对项目成果的鉴定，由王成山、张祖平等9位专家组成的鉴定委员会鉴定意见如下：本项目以提升智能配电网灾害条件下的供电保障能力为目标，在灾害影响与应对能力评估、虚拟量测、灾害态势感知和预警、灾害防御决策支持等方面开展了研究，研制了智能配电网态势感知与灾害防御决策支持系统，并完成工程应用，项目研究成果为配电网灾害快速应对和故障处理提供了技术支撑手段，可有效提高配电网的安全可靠供电水平，在配电网虚拟量测、态势感知和恢复预案方面达到了国际领先水平。

二、科技查新

根据国网信通公司查新报告，项目下列技术要点在所检索的国内外相关文献中未见报道：

1.基于直觉模糊粗糙集理论，提出配电网灾害实时评估方法；

2.基于终端负荷及历史数据，提出配电网超短期预测态虚拟量测方法；

3.基于决策树和复杂事件处理技术，提出配电网态势感知实现方法；

4.基于预想事故集，提出配电网供电恢复预案制定方法。

三、测试报告

2016年4月22日至29日，国家信息中心软件评测中心依据GB/T25000.51-2010《软件工程 软件产品质量要求与评价（SQuaRE）商业现货（COTS）软件产品的质量要求与测试细节》，对配电网虚拟量测与状态估计系统软件开展了功能与性能测试工作，测试过程共执行测试用例13项，测试需求覆盖100%，用例执行率100%。通过测试及分析，配电网虚拟量测与状态估计系统软件满足规定的需求。

2016年4月11日，沈阳计量测试院依据GB/T25000.51-2010《软件工程 软件产品质量要求与评价（SQuaRE）商业现货（COTS）软件产品的质量要求与测试细节》等规范，对智能配电网态势感知与灾害防御决策支持系统进行了测试，使用测试用例82项，涵盖了全部软件模块，软件的功能符合性、可靠性、易用性符合软件产品鉴定测试项的要求。

四、应用单位评价

2017年2月22日，国家电网报（总第2016期）头版以“国网辽宁电力加强配网改变灾害主动防御技术研究”为题进行了相关报道：传统配电自动化系统应对雷击、强风、暴雨、覆冰等灾害天气能力较弱，仅能在故障发生后依靠事后抢修恢复供电。以发展主动型灾害防御技术、提升灾害条件下重要用户供电保障能力为目标，国网辽宁电力联合中国电科院、华北电力大学等机构联合攻关，研究开发了智能配电网态势感知与灾害防御决策系统，通过采集电网、气象和社会环境等方面数据，在自然灾害发生前对配电网故障及时预警，生成供电恢复方案实现配电网优化调度，有效提高了配电网的灾害态势感知及防御能力。

2015年5月，本项目研制的智能配电网态势感知与灾害防御决策支持系统在国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司投入试运行。试运行期间，系统运行正常，能够按照规定完成灾害态势感知、重要用户风险预警、故障后供电恢复方案制定等各项功能，为运行人员正确处理灾害紧急情况提供了重要帮助。

推广应用情况

2015年，项目成果智能配电网态势感知及灾害防御决策支持系统在辽宁沈阳、大连、鞍山等多个地市所在城市配电网成功应用，有效提高了配电网应对灾害的感知与应用能力，减少了冰雪等灾害对配电网及重要用户的影响。

随着配电自动化与智能电网的建设发展，城市配电网的高可靠供电需求逐渐提高，配电网应对自然灾害的需求日益迫切，该项目的成果将具有非常广阔的应用前景。

主要知识产权证明目录（不超过10件）

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

（地区）

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

发明专利

一种基于直觉模糊粗糙集的电网灾害实时调控装置及方法

中国

ZL201310479209.6

2016-12-07

2307454

国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，东北大学

王芝茗；刘鑫蕊；刘富家；孙秋野；赵庆杞；张瑶瑶；张化光；杨珺；

王智良

有效

发明专利

一种用于配电网区段划分的并行搜索方法

中国

ZL201310613339.4

2016-04-20

2039277

国家电网公司；中国电力科学研究院有限公司；国网辽宁省有限公司

马康；

刘军；

刘海涛；吕广宪

有效

发明专利

一种基于实时预想事故集的配电网故障恢复方法

中国

ZL201410149232.3

2016-01-20

1895268

国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司；华北电力大学；国家电网公司

王英男；王增平；李朝顺；俞隽亚；云辰太

有效

软件著作权

智能配电网态势感知及灾害防御决策支持系统软件

中国

2016SR023521

2015-12-15

1202138

华北电力大学

无

有效

发明专利

基于改进AHP-反熵权的电力系统受灾影响的预测方法

中国

ZL201410301386.X

2017-07-14

2552898

国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，东北大学

郭昆亚；？刘鑫蕊；冯喜强；？？孙秋野；刘文娟；李悦悦；王洋；

韩金洋；付倩；

张化光；杨珺；

陈清淼

有效

发明专利

一种基于模糊故障率的电网变压器运行风险评估方法

中国

ZL201410158406.2

2017-01-18

2346540

国家电网公司，清华大学，国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司

吴文传；张伯明；孙宏斌； 郭昆亚； 宁辽逸；王英男； 汲国强；黄哲洙；郭庆来

有效

发明专利

一种基于抗灾变性指标扩展配电网的装置及方法

中国

ZL201310744177.8

2016-11-30

2299840

国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，东北大学

牟景旭；孙秋野；葛维春；刘鑫蕊；张宏宇；胡冰；

张化光；杨珺；

侯欣明

有效

发明专利

一种基于核密度估计的配电网伪量测生成方法"

中国

ZL2014108152074

2017-09-19

2630078

国家电网公司，

清华大学，国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司

吴文传；吴越强；郭昆亚；张伯明；孙宏斌；王英男；黄哲洙；金鹏；

郭庆来

有效

发明专利

一种基于区段的配电网可靠性评估状态标记法

中国

ZL201310085504.3

2016-04-20

2039171

国家电网公司，中国电力科学研究院有限公司，国网山东省电力公司，国网山东省电力公司青岛供电局

马康；刘军；刘海涛；苏剑

有效

发明专利

基于多智能体的配网应灾恢复协调控制方法及装置

中国

ZL201510303253.0

2017-06-13

2514459

国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，东北大学，国家电网公司

郭昆亚；刘鑫蕊；姜万超；李悦悦；孙秋野；金鹏；

王一鸣；黄哲洙；齐亮；

张化光；杨珺；

刘爽

有效

完成人情况

1.刘富家：第1完成人，副总经理，高级工程师，工作单位和完成单位均为国网辽宁省电力有限公司，建立了多类型灾害下的配电网典型供电恢复方案，提出了含分布式电源的大规模智能配电网状态估计算法，进行了智能配电网态势感知及灾害防御决策支持系统的验证。

2.苏剑：第2完成人，副所长，高级工程师，工作于中国电力科学研究院有限公司配电所，完成单位为中国电力科学研究院有限公司，制定项目的总体技术路线，并对智能配电网虚拟量测与状态估计及配电网态势感知与灾害预警课题提供技术指导，并制定配电网态势感知与灾害预警技术路线，基于高精度数值型灾害预报的影响态势预测模型的主要设计者。

3.王增平：第3完成人，副校长，教授，工作单位和完成单位均为华北电力大学，建立信息集成平台；开发了具备可视化功能和人机交互功能的“智能配电网态势感知与灾害防御决策支持系统”；提出基于负荷停电风险的配电网供电恢复预案制定方法，建立等效负荷模型；研发了基于GIS界面的智能配电网态势感知与灾害防御决策支持系统。

4.刘军：第4完成人，高级工程师，工作于中国电力科学研究院有限公司配电所，完成单位为中国电力科学研究院有限公司，主要面向态势感知的智能配电网虚拟量测与状态估计技术研究子课题，利用综合等效模型、等效电源模型，实现多电压等级、含分布式电源的大规模配电网的分层静态/动态虚拟量测方法的主创人，设计开发了智能配电网测点优化配置技术，是智能配电网虚拟量测与状态估计系统的主要开发人员

5.张宏宇：第5完成人，副处长，高级工程师，工作单位和完成单位均为国网辽宁省电力有限公司，对项目进行技术指导以及示范应用，进行了智能配电网态势感知及灾害防御决策支持系统的验证，进行了基于高精度数值型灾害预报的影响态势预测模型的研究。

6.金鹏：第6完成人，高级工程师，工作于国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，完成单位为国网辽宁省电力有限公司，对项目进行总体设计，统筹项目开展的各项事务并组织实施，建立了基于高精度数值型灾害预报的影响态势预测模型，提出基于负荷停电风险的配电网供电恢复预案制定方法。

7.曹丽娜：第7完成人，处长，高级工程师，工作单位和完成单位均为国网辽宁省电力有限公司，主要参与面向生命线保障的智能配电网灾害防御决策支持研究与系统开发子课题，参与研究了灾害条件下的配电网络拓扑控制策略与决策支持技术，开发了智能配电网态势感知与灾害防御决策支持系统，对创新点4做出贡献。

8.孙秋野：第8完成人，副院长，教授，工作于东北大学信息科学与工程学院，完成单位为东北大学，主持面向生命线保障的配电网灾害影响及应对能力评估技术子课题，确定具体技术路线，构建了基于直觉粗糙集理论的电网灾害实时评估方法，建立不同类型用户在灾害影响下的停电损失模型及多类型灾害下的配电网典型供电恢复方案。

9.吴文传：第9完成人，教授，工作于清华大学电机系，完成单位为清华大学，发明了适用于大规模智能配电网的网络拓扑检错方法；发明了含分布式电源的大规模智能配电网状态估计算法；开发了配电网状态估计可执行程序。

完成单位

及创新推广贡献

1.国网辽宁省电力有限公司，国网辽宁省电力有限公司作为第一完成单位，组织开展了含分布式电源的大规模智能配电网状态估计算法的研究，以及配电网风险评估和安全预警等相关技术的研究，完成了智能配电网态势感知与灾害防御决策支持系统的建设及验证工作，提出了基于直觉粗糙集理论的配电网灾害实时评估方法，实现了灾害影响评估指标体系化，提出了终端负荷的超短期预测态虚拟量测的构造方法，配合中国电科院研发了配电网虚拟量测与状态估计系统并完成部署及验证工作，解决了各系统之间的接口问题，负责项目的推广应用。

2.中国电力科学研究院有限公司，中国电力科学研究院有限公司作为第二完成单位，开发了考虑多电压等级、含分布式电源的大规模智能配电网的基于内点法的配电网抗差状态估计技术；在此基础上建立了综合利用电压幅值量测、功率量测和电流量测，适用于辐射状或弱环网配电网，对于坏数据具有抗差能力的当前态/超短期预测态虚拟量测技术。开发了基于高精度灾害信息建模及融合技术、配电网运行态势构建技术、重要用户态势构建技术、灾害影响态势及态势合成技术的构建的知识及推理的态势感知引擎，根据复合事件检测模型，集成CIM模型、遥信与遥测实时数据、检修计划数据，负荷预测数据，以及设备健康状况、市政施工等要素数据，外部气象/地质等系统集成高精度数值型预报数据，形成灾害影响态势感知，配电网络态势感知，基于Petri网、基于匹配树、基于图以及基于自动机的检测等方法，分析数据变化趋势，得到态势预测。

3.华北电力大学，华北电力大学作为第三完成单位，完成了面向生命线保障的智能配电网灾害防御决策支持研究与系统开发的研究。进行了信息集成技术的研究，建立信息集成平台，将PMS、配电自动化、调度自动化、GIS信息及气象信息进行集成并统一数据格式，实现了离线数据、在线数据的多源融合；提出了基于负荷停电风险的配电网供电恢复预案制定方法，建立等效负荷模型，减小了故障恢复过程中的计算量、提高了搜索效率，并能反映故障恢复前后配电网的潮流分布，能够得到根据DG的容量和负荷重要等级，尽量保证生命线负荷的持续供电制定孤岛划分方案；研发了基于GIS界面的智能配电网态势感知与灾害防御决策支持系统，该系统支持可视化功能和人机交互功能，能够满足在线应用的要求，为调度人员在应对灾害时提供辅助支持。

4.东北大学，东北大学作为第四完成单位，负责面向生命线保障的配电网灾害影响及应对能力评估技术研究，建立考虑各类灾害的配电网影响因素体系及其影响模型；提出配电网灾害应对能力评估指标体系和评估方法；提出不同类型用户在灾害影响下的停电损失计算模型和评估方法；建立抗灾型配电网规划模型和方法；提出多类型灾害下的配电网典型供电恢复方案。

5 清华大学，清华大学作为第五完成单位，研究了含分布式电源的大规模智能配电网状态估计算法，方法适用于以支路电流幅值量测为主的配电网，与基于等效支路电流量测转换的状态估计方法相比，不存在量测转换及其引起的转换误差问题，采用指数型目标函数进行状态估计，具有很强的抗差能力。

完成人合作关系说明

该成果依托国家电网公司科技项目“智能配电网态势感知与灾害应对关键技术研究与开发”，各完成人之间的合作关系如下:

东北大学与国网辽宁省电力有限公司共同完成课题1，国网辽宁省电力有限公司的金鹏，曹丽娜，与东北大学孙秋野合作，共同提出了配电网灾害应对能力评估指标体系和评估方法，形成提出的配电网灾害应对能力评估指标体系和评估方法具备对雷电、覆冰、洪灾等灾害的评估能力，研究了多类型灾害下的配电网典型供电恢复方案，形成多类型灾害下的配电网典型供电恢复方案报告，形成提出的抗灾型配电网规划关键技术和典型供电恢复方案使可恢复型灾害下重要用户停电时间缩短20%以上。

中国电力科学研究院有限公司，国网辽宁省电力有限公司与清华大学共同完成课题2，中国电力科学研究院有限公司的苏剑、刘军，国网辽宁省电力有限公司的刘富家，与清华大学的吴文传合作研究了满足实时运行要求的针对大规模配电网的拓扑搜索算法和针对开关状态遥信量，基于上述拓扑搜索算法和配电网运行态的拓扑约束，研究配电网结线状态估计算法，研究旨在提升量测数据质量，考虑多电压等级、含分布式电源的大规模智能配电网的状态估计技术，充分利用冗余量测实施状态估计，提升量测数据质量。

中国电力科学研究院有限公司与国网辽宁省电力有限公司共同完成课题3，中国电力科学研究院有限公司的苏剑，与国网辽宁省电力有限公司的刘富家、金鹏， 共同研究生命线负荷预测、负荷削减与自支撑潜力的趋势预测技术，提出了提出考虑负荷预测、可削减与自支撑能力等因素的生命线用户态势预测模型。

华北电力大学，国网辽宁省电力有限公司，中国电力科学研究院有限公司共同完成课题4，国网辽宁省电力有限公司的张宏宇，中国电力科学研究院有限公司的苏剑，与华北电力大学的王增平合作，开发具备灾害态势可视化与人机交互，以及灾害防御辅助决策功能的智能配电网态势感知与灾害防御决策支持系统，支持1000条馈线规模的大中城市配电网，并支持基于地图的高精度数值型天气/地质预报数据集成，具备基于 GIS 和时空演变的灾害影响与配网态势可视化功能。