电力三次装备的基本概念和产业发展

　　一、 电力三次装备概念的提出

　　电网已经成为当今世界覆盖范围最广，结构最为复杂的人造科技系统，作为电网基本组成元件的电力装备可谓种类繁多。按照其所承担的功能进行分类，电力装备可分为一次装备、二次装备和三次装备。

　　一次装备是以电能的生产、传输、分配和变换为主要功能的电力装备，主要包括发电机、变压器、输电线路、断路器、电容器、电抗器、高压换流器等。一次设备的最典型电气特征是高电压、大电流和强功率。以实现与保护、控制、计量等设备的接口而设置的电压互感器、电流互感器、静止励磁系统等，装备管理上常划归为一次装备。

　　二次装备是以满足电力交易、故障切除、运行控制、信息传输等功能为主要目标的装备，包括各类电能计量仪表、继电保护、厂站自动化系统以及必要的通讯设备和电源设备。二次装备的最典型电气特征就是低电压、小电流和微功率。

　　所谓三次装备，就是以设备劣化程度测量为主，对设备自身状态和近场环境状态进行信息采集汇总、数据清洗、统计分析、状态研判和提前预警的设备，这些设备是以增强电力装备可靠性、提升电力设备智能化水平、简化优化电力装备运维以及提高电网企业运营水平为目标的辅助类设备。

　　按照装备的主要用途进行分类，三次装备可细分为：主要目的以改进一次和二次装备状态评价能力的在线监测、带电检测和例行试验类产品。为维护电网企业生命和财产安全的辅助安防系统、微机防误系统等。为提高人力替代的自动巡检类装备，例如自动巡视系统、变电站巡检机器人、变电站与输电线路的视频监控系统、无人机巡线系统等。

　　电力三次装备提供“大、云、物、移、智、链”技术为基础、基于分布式架构、多层管理监测监控的，自动化、智能化管控模式，对于充分解放人力资源，加强运行维护的技术技能手段，保障电力设备稳定运行和机房安全，提高劳动生产率和网络维护水平，提升传统配网设备智能化水平，实现现代能源互联网有重要意义。

　　二、 电力三次装备的市场环境

　　经过数十年的迅猛发展，我国的电力工业将逐步由规模扩张型向精益管理型转变，这是电力三次装备行业迅速发展的市场背景。2016年~2019年我们自行开展的市场调研发现，截至2019年中期，国家电网总资产达40032.51亿元，南方电网总资产达8516.48亿元。国家大电网体系下的配电网资产，运用了大量的新标准、新技术、新装备，电力资产实现有效的管理。电网企业按照法制化、标准化、专业化和规范化管理的标准来管理配电网，开闭所、配电房、配电线路和配电台区做为配网资产主体部分，其良好的设备状态对电力系统的稳定可靠运行起着至关重要的作用。

　　更为庞大的电力资产在用户侧，其配用电资产总额估计约15万亿~20万亿。如此庞大的资产，分散在每个企事业单位和千万个住宅小区。由于电力管理体制的变化，这些庞大的资产几乎处于无维护保养的状态。随着这些电力设备的老化，事故率会逐年上升，而要担负起如此大量设备的智能化运维和管理，非电力三次装备莫属。按照这些设备运维管理所需要的硬件和软件，再加上人力资源费用，每年的营业额总体量约为1500亿元左右。

　　国内配用电客户设备状态管理和运维水平在两个极端之间，呈现出非常不同的景象。一方面有客户的设备是新投运的，而且还有专业值班电工在三班24小时严防死守;另一方面有客户设备老化、表计故障、状态劣化，“人机料法环安”现场6S管控几乎处于全面失控状态;个别客户，电费单上的数据也看不明白。我们认为国内配用电客户的运维服务也需要高效率、高质量、良好的服务体验，也需要“大、移、物、云、智、链”等新技术、新标准、新方案、新成果，也需要社会化、专业化、规范化、智能化管理服务。

　　三、 电力三次装备的目标

　　运维服务，是提供给客户电力资产安全稳定运行的保障服务。运维服务的焦点聚焦在客户电力资产运行参数管理与控制和设备健康状态水平的维持与提升，也就是既要对客户电力资产运行中的各类电力能源消耗的管理与控制，也要对客户的电力资产是否能持续健康运行负责。

　　配用电侧的服务需要对电力设备本身劣化程度和演变进行实时的、整体的、系统的评估。从现有国内外提供运维的项目来看，电力资产运维主要分为在线监测和线下巡视，其中大家不约而同地将在线式的各类监测服务做为提供运维服务的未来重点和发展方向。特别一提的是今年受疫情影响，线下人工服务受限，在线式各类服务广受称赞。

　　电力三次装备的目标就是要对电力设备自身健康状态和近场环境状态进行信息汇总、状态研判和提前预警，采取主动、精准和有效的应对措施，有效地实现更低的故障率、更低的无效检修率和更低的运维成本，实现智能化在线运维。

　　四、 电力三次装备的发展

　　得益于中国电力装备事业的迅猛发展，电网的自动化水平大幅提高，变电站智能化及无人值班已经普及。输、变、配等现场已经安装部署了大量的智能化的三次装备，为一次装备提供辅助安全防护、在线监测、自动巡检、环境监测和智能运维等各类保障。这些电力三次装备还收集保有大量的一次装备在运行中的数据，进而为一次装备的检修及全寿命周期管理、全局决策管理提供依据。

　　虽然系统中已经大量使用了电力三次装备，但电力三次装备行业整体依然处于发展的起步阶段。从电力装备运维以及企业运营效率的角度，大量的电力三次装备缺少互联互通，产生的数据独自传输到云端后，云计算结果很少能直接被现场其他类型设备自动运用。从技术角度分析，电力三次装备行业技术门类范围宽广，技术路线复杂多变，至今没有形成具备普遍适用性的技术路线和产品规格。从产业格局来说，电力三次装备行业缺乏领军型骨干企业，产品孤岛现象明显，缺乏系统性解决方案提供商。不同的三次装备需求造就不同的生产企业，即使是同种需求也会因为技术路线的差异而造就不同的生产企业。

　　随着智能电网建设上升为国家战略，以电力装备智能化为主要目标的电力三次装备市场逐渐形成，特别是以优化电力设备状态评价体系为目标的带电检测和在线监测技术更是发展迅速，成为电力系统不可或缺的重要组成部分。

　　2017年，中国继电保护专家杨奇逊院士对电力三次装备将电力系统安全关口前移到故障发生之前表示赞赏，高度评价说：“三次装备，前途无限!”;同年10月，国家电网公司主办的《电力设备》第25期全文刊登了《电力三次装备的基本概念和产业发展》;2018年，中国电气之都——许昌市成立了“电力三次装备工程技术研究中心”;同年11月，在德国柏林举办的“中德(许昌)电力科技创新论坛”上， “电力三次装备”的基本概念得到国内外专家、学者的广泛认同;2019年，“河南省智能电力设备制造与运维服务工程研究中心”在纪年科技产业园建立起来。

　　五、 电力三次装备面临的问题

　　电力三次装备的行业现状就是厂家众多，可替代性差，缺乏具备普遍性的原理和技术以及相应的解决方案。三次装备虽然前途无限，但还处于成长的初期，还需要长期的投入，还有很长的路要走。目前还有非常繁多的重要问题尚未解决：

　　电力设备运行中有多种电磁效应引发的信息外泄，如声、光、电、磁、热、电化学分解物、合成物等，对设备状态通常也就有了有多种量测评估方式、方法、手段。例如当前在配网中常见的高压开关柜中，电缆头的测温传感器、开关仓室的温湿度传感器、超高频局部放电传感器、SF6气体泄漏传感器和SF6密度微水传感器等，都分别描述了高压开关柜设备的局部参数指标，都部分地反映了设备状态。

　　配用电设备运维服务需要对电力设备本身劣化程度和演变进行实时的、整体的、系统的评估，也就要求对电力设备的协调、统一、层次化的评估。如何有效地设置电力三次装备体系架构，使电力三次装备通过多传感器组合/联合，在一个较为统一的模型下，较为准确地进行设备状态定性定量描述，成为当前主要问题之一。

　　由于电力三次装备大量使用各类各型的传感器来监测电力系统一二次设备及其近场环境，不可避免地要产生大量的数据，从这些海量的数据中深层次地挖掘有用的和有效的信息，大数据技术的应用就必须满足电力系统的行业要求、规范和标准。

　　诸如此类已有的尚未完全掌握的设备故障早期模型和故障隐患发展规律，多态异构数据如何整合利用，三次装备是否需要统一的理论模型来面对多种多样的需求等等问题，都有探讨空间。

　　此外，电力三次装备有些装备必须安装在人力难以达到的位置，有些装备是一次性安装后就无法拆卸，有些设备必须工作在极端电场强度下，有些设备必须能检出痕量物质，诸如此类的要求还有很多。这反映了三次装备必须适应电力系统复杂的应用环境条件外，自身还要有非常强的适用性、经济性、可靠性、安全性、可维修、鲁棒性等要求。我国传感器的科研和制造水平大大落后与世界先进水平，传感器的寿命短于一次设备寿命，是电力三次装备必须面对的现实。

　　电力三次装备技术涉及的技术领域跨度大、门类广、产业多，如电磁学、电工学、电子学、电化学、材料学、光学、声学等等，在电力装备行业甚至还可以使用到核技术、气象学、流体力学等一些以前较少引起广泛注意到的学科门类。对于某个具体的测量或检测需求，三次装备可以有丰富的技术手段满足这些复杂多变的需求。

　　在电力系统使用三次装备，必然要综合考虑多种环境条件和经济条件，也要考虑所应用传感器的性能精度极限能力等约束。面对电力系统中的一个具体设备，我们或许可以很方便的找到解决办法，但是面对幅员辽阔的祖国大地，面对复杂多变的电力系统，还是需要在多个技术领域里同时开展相关工作，三次装备必然要在多个技术领域实践跨越式发展。

　　六、 纪年科技的使命与担当

　　2020年3月，中央政治局常务委员会会议强调“加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度，将新基建推向全社会共同关注的新高度。年初，国家电网印发的2020年重点工作任务明晰，电力物联网仍是工作重点，积极拓展人工智能在设备运维、电网调度、智能客服等方面的应用。电力三次装备在“新基建”和电力物联网的帮助扶持下，必将迎来大发展。

　　为促进中国电力装备行业的均衡发展，打赢智能电网建设攻坚战的全面胜利，纪年科技股份有限公司，由原许继集团董事长、国家电网中电装备公司党组书记、副总经理王纪年先生发起成立，以创建全球能源互联网电力三次装备领域著名品牌为目标，打造“中华电气网—中国电工行业智慧供应链服务平台”、“配电智能运维服务平台”“建筑电气EBIM设计服务平台”等互联网公共服务平台。

　　纪年科技股份有限公司，根据电力三次装备 “技术跨度大、需求范围广”的行业特点，秉承“以诚信合作为灵魂、以用户需求为核心、以研发营销为两翼、以企业联盟为载体、以信息网络为基础、以共赢发展为目标”的经营理念，努力打造适合电力三次装备发展的“平台型企业”运营模式，成为本领域技术创新、市场营销、资本与实业融合、甚至科技工作者实现自主创业梦想的高效运营平台。

　　纪年科技将以纪年高新技术产业园为企业运营管理平台，以中华电气网系统为平台支撑，采取“创、引、扶、并”的经营策略，以自主性产品和技术创新为根本，努力研发和提供适合电力企业设备状态评价、资产管理和辅助安防等需求的智能仪表、在线监测和辅助监控系统。同时，以产品和技术引进、创新企业孵化和扶持以及企业并购为途径，实现电力三次装备行业技术和产业的高度融合，打破影响本行业长足发展的信息、技术、产品和企业壁垒，促进电力三次装备行业逐步走向规范化、标准化和规模化经营的新阶段。

　　王纪年，1949年生，北京人，经济学硕士，研究员。曾任许继集团有限公司董事长、总裁、党委书记，国家电网电力技术装备公司党组书记、副总经理。现任纪年科技股份有限公司董事长、中航建设集团成套装备公司总经理。享受政府特殊津贴专家，全国杰出专业技术人才、全国劳动模范、全国“五一”奖章获得者。曾任中共十四大代表，九届、十届、十一届全国人大代表，中共河南省委候补委员。曾受到习近平、李克强、江泽民、胡锦涛等党和国家领导人的亲切接见。

　　主要荣誉

　　1987年4月被授予全国优秀经营管理者和全国五一劳动奖章;

　　1988年1月获全国首届经济改革人才奖;

　　1989年获当代河南人才奖;

　　1989年4月获首届河南人才开发奖;

　　1989年1月被授予河南省优秀青年企业家;

　　1989年8月被授予河南省劳动模范;

　　1989年9月被授予全国劳动模范;

　　1990年10月被授予河南省优秀企业家;

　　1996年5月被评选为河南省十大新闻人物;

　　1997年中国机械优秀科技专家;

　　1998年第二次获国家级有突出贡献的专家;

　　2001年12月获第二届蒋一苇企业改革与发展学术基金企业家创新奖;

　　2002年4月8日被授予首届中国企业家　获创业杯。

　　2002年7月8日被授予全国杰出专业技术人才奖。

　　2003年3月十届全国人大代表。

　　2004年荣获亚洲企业管理创新奖。

　　行业地位

　　在王纪年的组织领导下，1985年以来许继先后在全国同行业争创了十个第一：

　　第一个进入国家520户重点企业;

　　第一个进入全国综合经济效益评价500优企业，排名第197位;

　　第一个进入中国机械百强企业，排名第46位;

　　第一个获首届“中国机械”十大杰出企业之一;

　　第一家被列入国产化装备生产基地之一;

　　第一个成为首批40家国家认定企业技术中心之一;

　　第一个成为企业博士后工作站之一;

　　第一家通过ISO-9001国际质量体系认证的企业;

　　第一家股票上市公司;

　　第一家荣获全国先进基层党组织称号和全国思想政治工作优秀企业称号;销售收入、利润等主要经济技术指标连续20年居国内机械同行业第一位，成为国内同行业品种、规格类型最全、配套能力最强的企业。