構建新型電力系統面臨的挑戰來自以下三方面：

一是提升靈活調節能力的挑戰。一方面，隨著新能源占比逐年提高，新能源的波動性、隨機性和反調峰性導致電力系統面臨低谷時段消納難、尖峰時段保供難、波動時段調節難的挑戰。另一方面，用戶側靈活異質資源數量多、體量小、總量大，需“聚沙成塔”才能擔當大任，而目前大量用戶側可調節資源尚未納入電力系統可調控范圍。消納保供的壓力疊加，系統靈活調節的能力亟須提升。以國網冀北電力有限公司（以下簡稱“國網冀北電力”）為例，截至9月29日，冀北電網新能源總裝機容量達到3576.5萬千瓦，占統調裝機比例達70.1%，電量占比達47.7%，新能源逐漸成為冀北電網的裝機主體和電量主體。這使國網冀北電力比其他省級電力公司更早面對能源轉型以及新能源高速發展、高比例接網所帶來的種種挑戰。

二是保障系統可靠穩定運行的挑戰。新型電力系統的本質特征之一是高比例的新能源和高比例的電力電子設備，“雙高”電力系統下可靠穩定運行面臨挑戰，容易出現頻率超限次數增加、暫態過電壓等問題，如張北柔直電網屢次出現過寬頻帶振蕩現象。因此亟須突破現有系統的運行機理，提升頻率的支撐能力、電壓調節能力以及暫態的穩定能力，保障新型電力系統可靠穩定運行。

三是可持續高質量發展的挑戰。隨著新型電力系統建設的推進，儲能、分布式電源、可控負荷、微網等市場主體多元發展，在實現協同高效的過程中矛盾日益突出，亟須加強市場運營體系建設。針對如何將配電和輸電的可持續協調優化控制、如何將多元主體下的市場運營體系協調控制等課題，我國進行了一系列研究與實踐。

構建新型電力系統的痛點之一在于提升系統的靈活調節能力，難點在于如何喚醒電網調度看不到、控不了的用戶側海量靈活異質資源，實現從離散動作的需求響應到連續閉環運營、可調控、可交易的新型電廠的轉變？如何解決能源轉型中低碳、可靠、經濟的三角矛盾？為了解決這些問題，國網冀北電力在國內較早進行了虛擬電廠實踐。

第1章  概  述（WBST-200地下管轄查找儀量身打造，品種齊全）

WBST-200管線綜合探測儀由一臺發射機、一臺接收機及附件構成，用于地下管線路由的精準定位、埋深測量和長距離的追蹤以及對管線絕緣故障點的測量查找。管線綜合探測儀采用了多線圈電磁技術，提高了管線定位定深的精度和目標管線的識別能力，在管線密集復雜的區域也能準確地對目標管線進行追蹤和定位。因而管線綜合探測儀在電信、網通、移動、聯通、鐵通、電力、自來水、煤氣、物探、石化和市政等行業得到了廣泛的應用。

WBST-200管線綜合探測儀提供多種可選附件，從而增加了它們的用途，擴展了它們的應用范圍。

使用管線綜合探測儀之前請閱讀本手冊。

第2章  主要功能、特點和技術指標（WBST-200地下管轄查找儀量身打造，品種齊全）

2.1主要功能

1、測定地下管線的路由

2、測定地下管線的埋深

3、多管線的情況下目標管線的識別

4、檢測并定位管線絕緣故障點

2.2主要特點

1、采用先進的信號處理技術、*新的集成電路元器件以達到優異的測試性能。

2、測量信號的多種發送方式:

（1）注入法：用于有注入點的管線。

（2）鉗夾法：用于被測管線有一段外露，便于鉗夾夾鉗的管線。

（3）感應法：用于無注入點或無外露的管線。

3、多種測量頻率：有480Hz、7.7KHz、31KHz和61KHz四種有源頻率以及電力線纜的50Hz無源頻率；用戶可以根據環境的不同進行選擇（如需要采用特殊測量頻率，請在定貨合同中注明）。

4、提高測試效率的不同的定位模式和功能：

（1）峰值模式：通過測量信號的極大值來確定路由的位置。

（2）谷值模式：通過測量信號的極小值來確定路由的位置。

（3）路由定向：直觀、迅速地指示路由的方向。

（4）絕緣故障查找（FF）: 查找并定位出管線絕緣惡化導致的故障點。

（5）聽診器：通過聽診頭從眾多管線中識別出信號所加載的管線。

5、輔助功能：

（1）接收增益自動調節：自動調節接收機的增益以使接收機處于優化狀態，免去了手動調節的繁瑣。

（2）聲響功能：接收機通過喇叭發出的音調變化直觀地反映測量的信號大小。

（3）管線狀態檢測：發射機在做注入模式時，首先檢測管線的絕緣電阻，殘余電壓，再將信號施加到目標管線上。當管線上絕緣電阻較小（近于對地短路）發射機將自動退出該模式，當殘余電壓較大時發射機告警，操作人員應立即停止信號的加載，關閉發射機。

（4）電池電量檢測：電池電量的實時檢測，當電量低到保護值時會發出報警自動關機。

（5）節電功能：發射機開機30秒左右未按其它鍵、接收機開機操作后，若10分鐘左右未再按其它鍵時，機器會自動關機，以節省電池電能。

2.3 技術指標（WBST-200地下管轄查找儀量身打造，品種齊全）

2.3.1發射機技術指標

2.3.2接收機技術指標

注:正常情況下指所測試的管線在上述測量范圍內沒有絕緣故障及其它干擾。

2.3.3 環境要求

2.3.4 物理特性

組件一（儀表組合）

用戶可以選配組件：

組件二（故障查找支架）

第三章  工作原理（WBST-200地下管轄查找儀量身打造，品種齊全）

3.1探測儀路由查找原理

根據電磁理論，交變的電流在空間產生一變化的磁場，其關系滿足安培環路定律。如果周圍是均勻介質，加載交流電流的導體足夠長、直時，在該導體周圍產生一個同軸的交流電磁場，磁場強度的大小正比于電流，反比于到導體的距離。如將一線圈置于這個磁場中，在線圈內將感應產生一個同頻率的交流電壓，感應電壓的大小取決于該線圈在磁場中的位置，當磁力線方向與線圈軸向平行時，線圈感應的電壓水平分量呈極大，如圖3.1所示;當線圈軸向與磁力線方向垂直時，感應的電壓水平分量*小，為極小值；如圖3.2所示。探測儀正是利用這一特點實現埋于地下的管線的路由查找。這兩種極大值、極小值的探測方法即對應測量路由的峰值、谷值法。

3.2探測儀埋深測量原理

接收機內有上下兩個相同的水平放置的線圈，它們之間的距離已知。在路由正上方測量得到的上下傳感線圈的信號強度，按照電磁理論，可以反推算出未知的目標管線埋深大小。

假設接收機內兩平行的探測線圈的中心距為L，在路由的正上方檢測到的信號分別為v1、v2，則埋于地下D處的管線理想情況下滿足公式：D=L/（V2/V1-1）

探測儀正是利用這樣的關系實現直讀法測量管線的埋深。

3.3探測儀絕緣故障查找原理

直埋于地下的管線外層多包以絕緣護套，正常的情況下對地應有極高的阻抗，但隨著時間的推移，因種種原因而導致管線的絕緣性能逐步下降，等效的絕緣電阻可降為幾MΩ、幾十KΩ，直至完全對地短路，進一步惡化便可導致管線的斷裂，造成更大的損失。及時地查找出管線的絕緣故障點，是管線維護工作的重要一環。

采用探測儀的絕緣故障查找功能（FF）便可夠迅速及時地檢測出管線的絕緣故障點。發射機采用直接注入工作方式，將故障查找的專用信號加至管線上，如圖3-4所示。信號在故障點處通過大地向外泄漏，電位大小則以故障點為中心，球面型徑向地非線性衰減。將與接收機相連的輔助故障查找支架插入地表面，獲取泄漏的信號特性，即可測量出故障點所在方向。按接收機顯示的指示箭頭，通過多次的反復，*終便可查找出泄漏信號的故障點。

第四章  操作簡介（WBST-200地下管轄查找儀量身打造，品種齊全）

4.1 發射機操作簡介

發射機的面板圖：

發射機采用了高性能微處理器進行控制，漢字顯示界面，操作直觀方便。具有輸出信號強度記憶保持，注入方式下實時監測輸出電流大小功能。每次按鍵將點亮背光，8秒后自動熄滅，以節省電池能量。

4.1.1 按鍵功能說明

4.1.2 顯示屏功能說明

發射機正常工作時的界面如圖所示，這是注入模式測量下的典型畫面。

其中：

：當前電池狀態，中填柵格分五種圖示表示。一旦檢測到電池電壓低于保護值時即告警并自動關機。

480Hz： 對應當前的頻率選擇，如想修改發射信號的頻率，必須首先退出發射狀態。可能的頻率選擇取決于信號發射模式，請參見技術指標一節。

10%：為信號輸出的強度。通過鍵可以增大或減小調節。范圍從0%至100%。

6mA：對于注入模式，界面上還顯示了當前發射到管線中的電流大小，如圖示的6mA。這一值會因管線傳輸過程中逐漸減小，和遠端接收機的電流測量值可能相差較大。

：  動畫的發射圖符動態地表現了運行狀況。

4.1.3發射機的基本使用方法

發射機有四種工作模式：注入、感應、鉗夾和故障查找。根據測試地點的實際情況和目的選擇其中之一。一般的管線路由查找和埋深測量時，可能的情況下優選注入法，但它必須要能將發射機的金屬線夾（紅色）直接連接到管線上去，例如夾到通信線纜的出線端子、金屬管道連接的螺栓等。鉗夾法的效率居中，但也必須測試管線要有一段暴露在外，如檢查井、人井或進出入房間的管道，鉗夾能夾住管線的地方。*后的方法是感應法，在管線可能經過的上方，打開發射天線，和接收機配合，反復幾次調整，*終確定一個*佳的方位，使得發射的效率*大。而故障查找模式主要用于查找并定位出管線絕緣惡化導致的故障點。

按下發射機鍵后，首先儀器對電池電量測量，由于發射機滿功率工作時耗電較大，事先的檢查給操作人員提供了預算可能工作的時間。

頻率的選擇依模式而不同，可參見技術指標一節。頻率的改變只能在信號未發射的準備狀態進行，換言之，在信號發射已啟動后想改變成其它的頻率，則先要按鍵退出發射后才能再做改動。

四種工作模式下發射機都分別設定了一個基本的發射強度值，分別為10%，80%，50%和10%。無論在準備狀態或發射進行中都可以根據實際情況通過 >發射機默認的工作模式是注入法，通過鍵來增大、減小調節輸出信號的強度。

信號的發射只有在按下鍵后才有功率向外輸出。在這之前的一切準備工作都是可靠的，例如注入法下固定接地插針，將紅色信號輸出夾夾住出線端子等工作，一旦信號發射后，由于輸出電壓可能高達上百伏，這時再去調整發射機的接線狀況就有可能很危險了，切記再次按下 ?式是注入法，通過鍵，確定已退出發射狀態后再進行！

是否處于發射狀態，液晶屏上的運行圖符直觀形象地表現了這點。

發射機在大功率發射時（如感應模式下），電池電量注意不要耗到*后的一個柵格，那時雖然還能工作且沒到自動關機狀態，但發射的功率已不穩定，接收機的測量誤差較大。

4.1.4發射機的配件

1、信號輸出線

在注入模式下，通過輸出線將發射機信號直接加載到目標管線上。紅色夾接被測管線，黑色夾接地。

2、接地棒

接地棒用來接地，提供信號回路。

3、鉗夾

對多條同向管線進行識別時，特別是管道里的管線用原有方式很難識別，鉗夾是一種比較好的方法，可以直接套住目標管線進行加載信號。

4、故障查找支架（選配件）

專用的故障查找支架連接接收機可查找出管線絕緣惡化導致的故障點。

4.2 接收機操作簡介

接收機面板圖：

注：接收機同樣用了高性能微處理器進行控制，漢字結合圖符的顯示界面使操作方便直觀。

4.2.1 按鍵功能說明

4.2.2 顯示屏功能說明

路由測量（峰值）時顯示屏狀況如下：

路由測量（谷值）時顯示屏狀況如下：

其中：

99：信號相對增益值，從1至99，手動調節時，按鍵可以修改此值。

A：路由測量自動優化狀態，按鍵后進入手動調節測量狀態，顯示。

路由：當前為路由測量狀態，按鍵可轉入測量埋深。

：峰值測量模式，在路由正上方時測量值*大。如再次按下鍵則轉入谷值測量狀態，圖符切換為。

：谷值測量狀態，在路由正上方時測量值*小。

480Hz：表明當前測量模式下的工作頻率，按鍵可切換，切換順序為：480Hz、7.7KHz、31KHz、61KHz和50Hz。

：為信號的棒圖，長度和相對百分比值一致。

3618：四位數值表明路由信號的實測強度。

45%：在當前增益下的信號相對大小，用百分比值表示。

：定向指示，表明管線在測試者的右（或，管線在測試者的左）側，提高查找路由的效率。

注意：當信號太弱或離管線距離較遠時，定向指示左右不定，所指方向此時無意義。

：表示當前電池狀態，柵格分五種狀態表示。一旦檢測到電池電壓低于保護值時即告警并自動關機。

埋深測量時顯示屏狀況如下：

其中：

s:100cm：埋深測量的統計平均值，它將平滑干擾導致的測量波動，更加接近真實的埋深值。

99： 表示為當前所測埋深值，按下路由鍵后返回峰值測量狀態。

12mA：為電流測量（CM）的顯示值，表明下方管線中流經的信號電流大小。

480Hz：工作頻率。

3280： 當前管線路由值。

：  當前電池狀態。

故障查找時顯示屏狀況如下：

其中：

66：信號相對增益值；從1至99，手動調節時，按鍵可以修改此值。

A：路由測量自動優化狀態，按鍵后進入手動調節測量狀態，顯示。

3210：當前管線故障點泄漏信號大小。

51%：在當前增益下的信號相對大小，用百分比值表示。

：表示故障測試狀態。

：表示故障點在故障查找支架綠桿的前方（或，表示故障點在故障查找支架紅桿的后方）。

4.2.3 接收機的基本使用方法

接收機的主要功能是路由的查找和管線埋深的測量及目標管線的識別和管線絕緣故障點的檢測。通過發射機發射的信號在測試點處的二次輻射，接收機的傳感線圈從周圍的噪聲中識別出該信號，按照前面介紹的電磁理論，判斷出埋在下方的管線位置，進而測量出埋置的深度。由于外界環境狀況的復雜多變，甚至完全捉摸不定，這給地下管線探測帶來了一定的難度。WBST-200型管線探測儀提供了一系列的輔助功能和配件，如路由定向、故障查找專用支架、聲響提示、聽診器等，更有效地實現管線探測定位。

4.2.3.1查找路由

接收機開機后即進入路由測量模式。默認的是峰值測量模式，按鍵可在峰值或谷值模式下切換。峰值測量的精度遠遠高于谷值法，因此，在一般的路由定位工作中都應該使用峰值響應。但谷值法測量時信號的變化率大，即偏離路由正上方時明顯地可觀察到信號的顯著變化，它常用來驗證峰值響應，或進行管線的快速跟蹤。

接收機的頻率選擇是被動的，它必須和發射機的信號頻率保持一致。

在路由測量時，聲音的音調變化直觀地反映了接近路由的情況，這給探測人員減輕了直盯屏幕產生的疲勞。峰值測量時，越接近路由上方，信號越大，聲音越尖銳越急促；反之，越低沉越緩慢。環境嘈雜時可通過鍵，進入音量調節菜單，改變喇叭的聲響強度。

接收到的信號大小由顯示屏的左下角無量綱的表示，它既與發射信號的強度有關，又取決于離管線的遠近。接收機的自動增益優化調節，隨著接收到的信號調節放大增益倍數，同時控制*后的信號模數轉換處于信噪比*佳的區域。屏幕的左上角表明放大增益值，中間區域的百分比值則表明該增益下的信號相對大小。當需要使增益固定而觀察信號大小的變化特性時，按鍵可人為修改放大倍數，同時也使增益調節轉換為手動方式。

谷值測量模式下，考慮到在路由上方信號變化率大，為了能較清楚地觀察到信號的變化，進入此模式下既改為手動增益調節。測試中有可能當偏離路由，信號又較大時，相對值有可能達到99%，進入飽和狀態，或者信號相對百分比過小，這時都需要通過鍵修改放大倍數，使相對值回到適當的范圍。

峰值測量模式下，接收機提供了定向功能。中間的箭頭提示測試人員應該探測的方向，向左移或向右移。離管線太遠、發射信號較小、環境噪聲太大，都會影響定向功能的準確性，表現的就是箭頭指向左右反復不定。定向指示有效的判斷方法是：箭頭指向不變，手持接收機旋轉180度后指示方向相應反轉。

4.2.3.2埋深測量

埋深測量是在路由的正上方，接收機垂直且貼近地面，在路由信號值穩定時按下鍵，進入管線埋深測量。約十秒后屏幕顯示直讀法測量的埋深值，以厘米表示。

測得結果有時無法判斷它是否準確，一個技巧的方法是，回到路由狀態，將接收機垂直提升約20厘米，再次測量埋深，如果結果也相應增大20厘米左右，則測量是可信的。

但由于測量環境存在較大干擾的情況居多，測量的埋深可能有所波動，甚至超過設計技術指標，進入埋深測量后測量連續進行，每次既顯示當前測量值，同時又對已測得數值作統計平均，顯示的平均值將更接近于實際的埋深。

埋深測量時要保證接收機的狀態不能改變，如果發生狀態改變，如此時發射機的信號強度發生了變化，或接收機位置偏移、抬高了，都將導致測量的埋深值不真實，這時應重新回到路由狀態，待路由值穩定后再測量埋深。

4.2.3.3故障查找（FF）

將故障查找支架輸出信號線的航空插頭應可靠地插入接收機聽診器插座。通過面板的鍵進入菜單功能，由鍵選擇故障查找模式。確定后接收機轉入故障查找，屏幕顯示為圖4-8。

測量的前進過程中手持的故障查找支架的綠（Green）桿在前，紅桿（Red）則在后。只有當支架的兩針可靠地插入泥土中讀取的值才為有效。如指示的故障方向箭頭穩定不變時即表明故障點所在的方向，如上圖示，即表明故障點在測試人員行進的前方，反之如是朝下的箭頭，表明故障點在紅桿的一側，即行走的反方向上；通過箭頭的方向的改變點即可判斷出絕緣故障點的發生地。

對測量過程中如檢測到的信號值較小，增益也已*大，但方向箭頭上下不確定地跳變，不能準確地判斷出故障點時其原因可能是：

·發射機的輸出信號調得較小；

.測量點距故障點太遠；

·故障泄漏不明顯，其對地絕緣電阻可能大于幾兆歐以上。

如要回到常規的路由測量模式，必須先打開菜單設定選項，在“故障查找”功能下選擇“退出”方可。

4.2.4 接收機的配件

1．故障查找支架（含專用連接線）

當管線的絕緣性能下降，等效的絕緣電阻降低甚至完全對地短路時，采用探測儀的絕緣故障查找功能（FF）便可夠迅速及時地查找出管線的絕緣故障點。

2．聽診器

對于多根管線，用常規的路由測量方式無法判斷目標管線時，可采用聽診方式查找出目標管線。

1997年，虛擬電廠的概念被提出。從2001年起，歐洲各國就開始開展以集成中小型分布式發電單元為主要目標的虛擬電廠研究項目。2006年至今，北美和歐洲分別進行了以聚合可控負荷和聚合分布式電源為主的虛擬電廠實踐，澳大利亞也在2019年進行了以聚合用戶側儲能為主的虛擬電廠實踐。

我國的虛擬電廠發展歷程始于2016年，江蘇率先從需求側管理的層面進行嘗試，開展了全球單次規模*大的需求響應，實現毫秒級的快速精準穩控切負荷。

2019年，國網冀北電力的虛擬電廠（以下簡稱“冀北虛擬電廠”）示范工程投運，參與華北（京津唐）調峰輔助服務市場。同年，上海建設了黃浦智能樓宇，參與需求側管理。今年，深圳也建成了虛擬電廠管理平臺。

目前我國江蘇、上海開展的虛擬電廠實踐處于應用模式的第1階段——邀約型，主要服務于需求響應，開展需求側管理。國網冀北電力正在探索第2階段——市場型虛擬電廠，旨在提升系統的靈活調節能力，實現連續閉環調控和市場運營，面向源荷儲各類可調節資源。第3階段的虛擬電廠有很強的自主性，因此被稱為自主型虛擬電廠，可以在成熟電力市場環境下長期商業運營。

2019年年底，經國家能源局批復，華北能源監管局印發了《第三方獨立主體參與華北電力調峰輔助服務市場規則（試行）》，冀北虛擬電廠作為我國第1個以市場化方式運營的虛擬電廠示范工程投運。

冀北虛擬電廠是按照云、管、邊、端的技術架構進行建設的。用戶側智能終端能進行建模、計量、通信和控制，邊緣智能網關負責數據存儲、分析和計算。虛擬電廠通過用戶側智能終端和邊緣智能網關來實現高效采集和控制，并進行用戶資源的聚合。在通信網絡上，虛擬電廠采用的是4G、5G、光纖等原有的電力網絡、無線通信網絡。虛擬電廠的核心，也就是虛擬電廠的大腦，在虛擬電廠智能管控平臺。虛擬電廠智能管控平臺是基于物聯網云平臺進行構建的，它的主要功能應用包括聚合優化調控、交易結算、運營綜合分析等。虛擬電廠智能管控平臺通過大數據和人工智能進行數據分析和挖掘，可以進行能源托管、能源資產組合、運營監測與評估等服務。由于涉及海量資源，在冀北虛擬電廠的建設中，筑牢保障體系也是非常重要的一環，全方位的可靠架構策略為資源提供了保障。

國網冀北電力還研發了基于公有云和邊緣協同的虛擬電廠智能管控平臺，建立調度、交易、營銷與用戶側的數據交互接口，實現虛擬電廠持續在線響應電網自動發電控制（AGC）調控指令。虛擬電廠智能管控平臺支持海量資源標準化接入、聚合優化、協同調控、市場交易等，并為用戶側提供方便接入的手段，譬如通過手機軟件接入，從而實現能源資產托管和資源優化控制。

智能管控平臺具有四個基礎支撐：海量接入、能力開放、方便可靠和生態合作。所謂海量接入，不僅是指海量資源（包括多種類型終端和應用）的標準化接入，還包括智能管控平臺支持彈性擴展億級連接消息并發處理的能力。能力開放，指的是管控平臺具備豐富的應用程序編程開放接口，能實現應用高效集成和業務快速上線。方便可靠，指的是云化部署能為虛擬電廠提供可靠的保障，對業務進行全方位監測和防護。生態合作，指的是虛擬電廠智能管控平臺從應用、平臺、網關、設備四個層次打造全方位的生態開放系統。目前智能管控平臺主要應用于協同異步通信、精細化建模、人工智能調控決策和分布式微服務四個方面。

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