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盛戈皞：为应用引领行业需求
本刊记者 钱朝军
盛戈皞,上海交通大学电子信息与电气工程学院副教授.在华中科技大学电力系统及其自动化专业完成了工学学士、硕士和博士学位,2005年上海交通大学电气工程博士后出站.研究方向为输变电设备状态监测与智能化技术.作为负责人主持和承担国家自然科学基金2项、“973”计划子课题1项、“863”计划课题2项,上海市科技攻关重点项目2项、中国博士后科学基金1项；作为主要参加人员完成国家自然科学基金2项、国家科技攻关重大项目和国家科技部国际合作项目各1项；作为负责人完成国家电网公司和南方电网公司科技项目20余项.
获省部级科技进步奖二等奖4项、三等奖2项及上海交通大学晨星青年学者奖励计划优秀青年教师后备人才一等奖.2015年获上海市科技进步奖一等奖.已在国内外重要学术刊物上发表论文100余篇,其中S C I收录12篇,E I收录80余篇,获得授权发明专利22项.
如何让高压电力设备自己给自己“治病”？让这些设备除了自我评估健康状态,还能自我调整和控制？上海交通大学电子信息与电气工程学院副教授盛戈皞和其团队,在做的正是这样的事情.这个平均年龄只有30多岁的年轻团队,不断创造新的方法和技术,在研究领域取得了一个又一个可喜的成绩.2016年4月,盛戈皞和团队的“高压电力设备智能化关键技术”项目,成功获得了上海市科技进步奖一等奖.
高压电力设备：智能化要靠关键技术
智能电力设备是智能电网建设和发展的基础,其主要作用是实现设备状态的智能感知和运行控制的智能决策,提高设备运行的可靠性,增加设备和电网的利用效率.盛戈皞介绍说,电力设备智能化目前亟待突破的核心技术和难点是设备状态的准确评估和缺陷故障的精确定位.
为了突破这些核心技术和难点,在上海市科委“科技创新行动”以及“973”“863”、国家自然科学基金和国家电网公司多个科技项目的支持下,盛戈皞带领团队与思源电气股份有限公司合作,通过理论分析、仿真试验测试、系统开发和现场应用,研究了基于多物理量传感器阵列实现变压器、气体绝缘组合电器（G I S）等高压电力设备状态监测、故障定位和综合评估诊断的方法,解决了电力设备局部放电精确定位、油中微量气体高效可靠检测、设备多参量融合分析以及智能评估诊断等关键技术难题,取得了多项关键技术创新.
为了提高局部放电信号监测的可靠性和定位的准确性,该项目提出了基于特高频和超声传感阵列实现局部放电监测和故障准确定位的方法,利用声电信号联合分析和阵列信号处理技术有效排除变电站现场干扰；应用高阶累积量理论和双谱估计算法保证多个局部放电传感器信号时延计算的鲁棒性,可完全抑制常见的高斯噪声和窄带周期性干扰的影响,实现了强电磁干扰环境下局部放电信号时延序列的准确提取；提出了基于信号重构及时频参数分析的多源局部放电分离方法,实现了多个放电源和脉冲干扰源的准确辨识和定位.
此外,基于曲流技术研制了适用于变压器和G I S设备不同安装方式的一系列多频段、小型化、高灵敏度特高频局部放电传感器.传感器的尺寸为目前常用的宽频传感器10%～50%,但是灵敏度优于后者（大于10m m）；利用上述技术研制的声电联合局部放电监测I E D和带电检测装置可有效地排除变电站现场干扰,实验室测试和用户现场应用表明：设备绝缘缺陷的定位误差控制在厘米级.
盛戈皞介绍道,该项目还发明了自适应高效真空脱气技术,缩短了脱气时间,提高了脱气效率以及定量脱气的准确性,15m i n的脱气效率大于95%,能及时反映变压器油中的含气量变化,确保检测的准确性.采用全过程定量测试技术,对油路系统和气路系统都进行定量测量,使在线监测数据不受外部环境的影响,同时提出了传感器自动标定和油色谱监测数据有效性在线分析的方法,消除人工标定带来的误差,通过故障特征模型库和传感阵列分布特征分析实现异常数据的在线自动判断,提高了监测数据的稳定性和准确性.
如何实现设备状态评估诊断的个性化和差异化,提高设备状态评估和故障诊断的及时性和准确性？盛戈皞和团队从多个状态参量变化的关联关系出发,开发了“基于海量信息融合分析的多参量设备状态评估诊断技术”.该技术体系提出采用半监督学习、关联规则挖掘、主成分分析、时间序列分析等大数据挖掘分析技术对各类设备状态数据进行多参量、多维度融合分析的方法,实现了多维设备状态异常快速检测、设备健康状态综合评估和故障诊断.
该项目共申请专利51项,其中发明专利授权12项,实用新型专利授权18项；获得软件著作权5项；发表S C I/E I学术论文42篇,其中S C I收录12篇.研究成果整体达到国际先进水平,在应用多物理量传感器阵列提高设备状态评估和缺陷定位准确性、真空脱气技术、全过程定量测试技术、传感器自动标定技术等方面达到国际领先水平.
创新的意义在于推广应用
“电力行业比较传统,不能为了创新而创新.要有应用性的创新,要经常跟电网公司探讨跟企业交流,要根据需求创新.”盛戈皞表达出了创新的真正意义——推广应用.
在“高压电力设备智能化关键技术”项目中,盛戈皞团队利用多项关键技术的研究成果研制了局部放电监测I E D、油色谱监测I E D、气体状态监测I E D等关键智能组件装置,开发出多参数协同分析的高压电力设备状态评估和故障诊断软件, 形成了变压器和G I S多参量状态监测智能组件、局部放电检测传感器、带电检测装置以及传统组合开关设备升级改造的智能化G I S等一系列产品,在智能变电站建设和传统变电站改造中获得大量应用.
经第三方权威检验机构测试和用户现场应用表明,与国内外主流的技术和产品比较,该项目主要优势是局部放电检测定位结果不受现场干扰的影响,定位精度达到厘米级；油中气体在线监测数据的准确性和稳定性更高,监测数据的重复性相对标准偏差小于3%,并且可以实现系统的自动标定；设备状态评估诊断采用了多参量融合分析技术提高了设备状态评估准确性,评估诊断准确率超过90%.
盛戈皞介绍说,项目的技术成果及产品已在电网公司和发电企业1000多个智能变电站和常规变电站改造中应用,遍布全国31个省区市,同时出口印度、韩国、菲律宾等国家,包括1000k V特高压变电站等国家重大工程以及上海轨道交通牵引变电站等重要设施.
同时,项目也带来了巨大的经济与社会效益.项目研制的相关产品近三年新增产值20.32亿元,新增利润6.25亿元.项目技术和产品的推广应用在上海、山东、安徽等电网检测定位出30余个电力设备故障隐患,避免了停电事故和设备损坏引起的经济损失,提高了电网供电可靠性和设备利用效率,有力地推动了智能电网的建设和传统电力设备产业的升级.
任何成绩的取得,背后都有不为人知的汗水和付出.不论是寒冬还是酷暑,盛戈皞和每一个团队成员都会到现场采集数据,在实验室做大量反复实验,面对这样量大又相对比较枯燥的工作,盛戈皞说：“一定要有责任心和动力.”
谈到做科研,盛戈皞也表达了自己多年的心得和体会：“首先要找准方向,应花大量时间去发现应用趋势；二是要坚持,半途而废不可取；三是要踏实,不能一知半解,要有刨根问底的精神；四是要多关注和注重新的方法和新的技术.”
谈到下一步计划,盛戈皞说：“将继续设备智能化方向和技术的推广应用,更重要的是要提高检测和评估的经济性和可靠性.大量应用要控制成本还有可靠性,做到这些才能更好地推广.”而谈到未来目标,盛戈皞则充满信心地回答到：“我们要从顺应国家电力公司的需要,到引领整个行业的需求”.相信这个年轻的团队,在不断努力和创新中,定会如愿！
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