依托電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目挖掘發(fā)明專利申請的案例分析

何真珍 趙志遠(yuǎn)

（1.國網(wǎng)上海市電力公司技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院 2.上?？剖⒅R產(chǎn)權(quán)代理有限公司）

依托電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目挖掘發(fā)明專利申請的案例分析

何真珍1趙志遠(yuǎn)2

（1.國網(wǎng)上海市電力公司技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院 2.上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司）

電網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告要求根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃的特點(diǎn)，將電網(wǎng)規(guī)劃的設(shè)計(jì)要求歸納為運(yùn)籌學(xué)中的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，然后通過一定的優(yōu)化算法求解，從而獲得滿足約束條件的最優(yōu)規(guī)劃方案。電網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告往往具有前瞻性和不確定性，同時也比較宏觀，給專利挖掘帶來一定的困難。通過深入了解電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目，從項(xiàng)目的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，找出需要解決的技術(shù)問題并進(jìn)行分析，有針對性地提出解決該技術(shù)問題的技術(shù)方案，從而挖掘出具有授權(quán)前景的發(fā)明專利申請，形成了一套具有鮮明特色的發(fā)明專利挖掘方法。

電網(wǎng)規(guī)劃；負(fù)荷預(yù)測；專利挖掘；發(fā)明專利

0 引言

目前，供電企業(yè)在進(jìn)行城網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時，在完成好社會責(zé)任與效益的前提下，應(yīng)從規(guī)劃的各個時期、層面做好經(jīng)濟(jì)分析工作，使經(jīng)濟(jì)效益的觀點(diǎn)寓于城網(wǎng)規(guī)劃之中。只有這樣，供電企業(yè)的效益才能有機(jī)地增長，才能保證供電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，規(guī)劃的作用與意義才能充分顯現(xiàn)出來。但電網(wǎng)規(guī)劃需要創(chuàng)新，包括電網(wǎng)規(guī)劃方法理論與實(shí)踐的創(chuàng)新、電網(wǎng)規(guī)劃過程計(jì)算方法的創(chuàng)新等，如何從這些創(chuàng)新成果中挖掘發(fā)明專利等知識產(chǎn)權(quán)，使電網(wǎng)規(guī)劃走出一條具有中國特色并具有自主知識產(chǎn)權(quán)的道路，對我國的電力行業(yè)發(fā)展和國家電網(wǎng)建設(shè)都具有重要意義。但電網(wǎng)規(guī)劃所產(chǎn)生的技術(shù)報(bào)告是一個較為宏觀的報(bào)告，涉及到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的方方面面，要從中挖掘出發(fā)明專利技術(shù)方案的難度較大。

1 專利申請—案例一

案例一：從《專用互饋線提高**電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力研究》電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)報(bào)告中挖掘發(fā)明專利申請。

1.1 總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)，了解報(bào)告背景

在電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域中，電網(wǎng)的轉(zhuǎn)供能力研究是重要的組成部分之一，其主要目的是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)高效，主要手段是使用當(dāng)今電網(wǎng)中的高科技和設(shè)備，充分滿足電網(wǎng)對規(guī)劃設(shè)計(jì)的要求。在提出**電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力研究的立項(xiàng)的過程中，分為如下幾個階段：預(yù)研階段、立項(xiàng)階段、研發(fā)階段、研發(fā)結(jié)束等等，特別是在研發(fā)結(jié)束時需要技術(shù)人員總結(jié)整個項(xiàng)目過程中的數(shù)據(jù)內(nèi)容，提交完整的項(xiàng)目總結(jié)技術(shù)報(bào)告，從項(xiàng)目總結(jié)技術(shù)報(bào)告中獲得挖掘發(fā)明專利申請所需關(guān)鍵技術(shù)。

報(bào)告闡述了**220kV變電站現(xiàn)狀，目前，**市大部分220kV變電站為2～3臺主變，報(bào)告圖示了主接線典型形式，主變?nèi)萘繛?40MVA或300MVA。目前，報(bào)告提供了**地區(qū)220kV變電站周邊110kV站點(diǎn)地理接線示意圖，周邊35kV站點(diǎn)地理接線示意圖。

報(bào)告還闡述了**110kV變電站現(xiàn)狀，早期建設(shè)的110kV變電站曾起著電源變電站的作用，降壓容量主要供給鄰近地區(qū)的35kV變電站，少量兼供10kV負(fù)荷，110kV側(cè)采用線路變壓器組、內(nèi)橋或單母線分段接線方式，例如逸仙站、老南匯站、老南橋站、干校站等。

目前已建的110kV直降變電站遠(yuǎn)景均設(shè)三臺主變，主變?nèi)萘繛?0MVA或50MVA，現(xiàn)已開始逐步推廣采用更大容量的80MVA主變。110kV側(cè)采用環(huán)進(jìn)環(huán)出接線方式，10kV側(cè)采用單母線四分段或六分段接線方式。

由于城市軌道交通的快速發(fā)展，“十一五”期間110kV軌道交通用戶變電站數(shù)量增長較快。部分新增110kV軌道交通變電站電源由原來220kV站直供逐步轉(zhuǎn)為由附近的110kV變電站供電，主變?nèi)萘繛?1.5MVA、50MVA和80MVA。

現(xiàn)在110kV配電網(wǎng)接線模式以放射和環(huán)進(jìn)環(huán)出接線模式為主，世博園區(qū)內(nèi)已形成了“手拉手”接線。110kV用戶供電模式有220kV變電站直供、110kV變電站帶出線供用戶模式。

由此，挖掘后的背景技術(shù)為：隨著社會經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展，各地區(qū)配電系統(tǒng)已顯示出負(fù)荷密度大、配電網(wǎng)絡(luò)密集、電纜化率高、通道站址困難和投資費(fèi)用大等國際化大都市城市電網(wǎng)的特點(diǎn)。近年來各地區(qū)電網(wǎng)用電增長呈現(xiàn)趨緩態(tài)勢，但隨著城市經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，對電力供應(yīng)安全可靠的要求日益提高，為了保證各地區(qū)電網(wǎng)對供電的可靠性，需要對專用互饋線進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，以提高各地區(qū)電網(wǎng)的轉(zhuǎn)供能力?；ヰ伨€具有防止全站停電、使變電站滿足檢修方式“N-1”（不存在短時失負(fù)荷）以及使變電站滿足檢修方式“N-1”（短時失少量負(fù)荷）的作用。

檢修方式N-1（即N-1-1）：1臺主變或1回線路計(jì)劃停運(yùn)情況下，同級電網(wǎng)中相關(guān)聯(lián)的任一元件（不含母線）無故障或因故障斷開。計(jì)劃停運(yùn)宜安排在不超過70%最高負(fù)荷期間。

轉(zhuǎn)供能力：某一供電區(qū)域內(nèi)，當(dāng)電網(wǎng)元件或變電站停運(yùn)時，電網(wǎng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷的能力，一般量化為可轉(zhuǎn)移的負(fù)荷占區(qū)域總負(fù)荷的比例。

互饋線：為保障變電站全站失電后站用電源的恢復(fù)供電，連接變配電站中、低壓側(cè)，兩側(cè)均可送對端終端負(fù)荷的電力線路。

1.2 摸清報(bào)告所需要解決的問題引出發(fā)明專利主題

在“110/35kV互饋線提高轉(zhuǎn)供能力的研究”章節(jié)，主要研究220kV變電站主變檢修情況下，110kV和35kV互饋線對220kV變電站負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力的影響。在“10kV互饋線提高轉(zhuǎn)供能力的研究”章節(jié)，主要研究110kV變電站主變檢修情況下，10kV互饋線對110kV變電站負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力的影響。

挖掘后的主題為：一種變電站負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案快速確定的方法。

1.3 給出解決問題所采用的手段作為發(fā)明專利申請的技術(shù)方案

從報(bào)告110kV互饋線章節(jié)、35kV互饋線章節(jié)、10kV互饋線提高轉(zhuǎn)供能力的研究章節(jié)、變電站主接線對轉(zhuǎn)供的限制章節(jié)進(jìn)行挖掘。

挖掘后的技術(shù)方案為：一種變電站負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案快速確定的方法，包括以下步驟：

1）根據(jù)變電站類型設(shè)置初始負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案，所述變電站的類型分為220kV變電站和110kV變電站。

所述220kV變電站的初始負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案分為初始110kV負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案和初始35kV負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案，所述220kV變電站的初始110kV負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案包括設(shè)置110kV專用互饋線和與其他220kV變電站聯(lián)絡(luò)通道，所述220kV變電站的初始35kV負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案包括設(shè)置35kV專用互饋線和與雙電源35kV變電站聯(lián)絡(luò)線。

所述110kV變電站的初始負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案包括設(shè)置10kV專用互饋線和10kV聯(lián)絡(luò)線。

2）針對220kV變電站，根據(jù)采集的與220kV變電站的初始負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案有關(guān)的變電站參數(shù)獲取最高負(fù)荷率下的110kV損失負(fù)荷率和35kV損失負(fù)荷率。

針對110kV變電站，根據(jù)采集的與110kV變電站的初始負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案有關(guān)的變電站參數(shù)獲取最高負(fù)荷率下的10kV損失負(fù)荷率。

3）針對220kV變電站，根據(jù)最高負(fù)荷率下的損失負(fù)荷率調(diào)整220kV變電站的初始負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案，并輸出相應(yīng)的調(diào)整負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案，使得最高負(fù)荷率下的110kV損失負(fù)荷率和35kV損失負(fù)荷率均為0。

針對110kV變電站，根據(jù)最高負(fù)荷率下的轉(zhuǎn)移負(fù)荷率調(diào)整110kV變電站的初始負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案，并輸出相應(yīng)的調(diào)整負(fù)荷轉(zhuǎn)供方案，使得最高負(fù)荷率下的10kV損失負(fù)荷率為0。

總結(jié)：通過對《專用互饋線提高**電網(wǎng)轉(zhuǎn)供能力研究》技術(shù)報(bào)告內(nèi)容的總結(jié)與提煉，得到背景技術(shù)、所解決技術(shù)問題和所采用的技術(shù)方案，從而挖掘出發(fā)明專利申請。

2 專利申請—案例二

案例二：從《110kV“手拉手”接線模式繼電保護(hù)裝置及自愈系統(tǒng)配置方案研究》電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)報(bào)告中挖掘發(fā)明專利申請。

2.1 確定發(fā)明的主題名稱

查看此技術(shù)報(bào)告，當(dāng)前電網(wǎng)中存在的問題可以從有關(guān)章節(jié)中得到，同時可得到發(fā)明專利的背景技術(shù)：110kV手拉手雙側(cè)電源供電的供電網(wǎng)絡(luò)，正常運(yùn)行時兩側(cè)電源同時供電，環(huán)網(wǎng)中有一處斷開點(diǎn)作為聯(lián)絡(luò)開關(guān)。環(huán)網(wǎng)內(nèi)的每回線路都配有光纖縱差保護(hù)及過流或距離后備保護(hù)，在發(fā)生線路故障時，線路保護(hù)裝置能將故障線路兩側(cè)開關(guān)跳開以隔離故障，但是，如果發(fā)生以下情況：①同一個110kV站內(nèi)的兩臺主變由同一個220kV變電站供電，而220kV全站失電造成110kV站失電；②同一個110kV站內(nèi)的兩臺主變的電源側(cè)的兩回110kV線路均故障，造成110kV站失電。以上情況造成了110kV站內(nèi)兩臺主變同時停電，會使沒有發(fā)生故障的區(qū)域也被斷電，延長了非故障區(qū)域的停電時間，擴(kuò)大了事故影響范圍。

根據(jù)報(bào)告內(nèi)容同時結(jié)合背景技術(shù)可以得知本技術(shù)報(bào)告的主要涉及110kV變電站的自愈系統(tǒng)及其自愈方法，其目的是在110kV變電站手拉手供電環(huán)路發(fā)生多臺主變同時停電故障時進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，恢復(fù)供電，因此，本發(fā)明的主題可以確定為：一種110kV變電站手拉手供電的自愈方法。

2.2 確定獨(dú)立權(quán)利要求和從屬權(quán)利要求的內(nèi)容

2.2.1 確定獨(dú)立權(quán)利要求的內(nèi)容

結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，確認(rèn)本發(fā)明的最終目的為在110kV變電站手拉手供電環(huán)路發(fā)生多臺主變同時停電故障時進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，恢復(fù)供電，而根據(jù)報(bào)告中有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容可知，本發(fā)明是通過設(shè)置自愈安穩(wěn)系統(tǒng)這個技術(shù)手段來解決當(dāng)原有的保護(hù)措施沒有動作的前提下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)來解決技術(shù)問題的，因此，可以寫出本發(fā)明的獨(dú)立權(quán)利要求。

1）一種110kV變電站手拉手供電的自愈方法，用以在110kV變電站手拉手供電環(huán)路發(fā)生多臺主變同時停電故障時進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，恢復(fù)供電，其特征在于，包括以下步驟：

a）構(gòu)建110kV變電站手拉手供電自愈系統(tǒng)；

b）采用自愈系統(tǒng)實(shí)時獲取整個環(huán)路上各回110kV線路的斷路器位置信號、交流電流電壓量和線路保護(hù)動作信號量；

c）當(dāng)110kV變電站手拉手供電環(huán)路發(fā)生故障使多臺主變同時停電故障，并且110kV變電站內(nèi)分段自切不動作時，自愈系統(tǒng)進(jìn)行決策并發(fā)出控制指令進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，將發(fā)生故障的位置隔離，保證供電。

2）根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的內(nèi)容中涉及到的技術(shù)，進(jìn)行進(jìn)一步的解釋、說明和/或分類討論，完善從屬權(quán)利要求。

由于獨(dú)立權(quán)利要求中的步驟1）提及了技術(shù)詞匯“110kV變電站手拉手供電自愈系統(tǒng)”，因此需要對此系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的描述限定，即結(jié)合報(bào)告中“自愈安穩(wěn)系統(tǒng)配置方案”章節(jié)的內(nèi)容，將自愈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡要的寫明，即權(quán)利要求2。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種110kV變電站手拉手供電的自愈方法，其特征在于，所述的110kV變電站手拉手供電自愈系統(tǒng)包括一個控制主站和多個控制從站，控制主站通過光通信網(wǎng)絡(luò)與多個控制從站連接，控制從站分別通過光纖接口獲取多個110kV變電站以及兩側(cè)220kV變電站的斷路器位置信號量、交流電流電壓量和線路保護(hù)動作信號量。

另外，在獨(dú)立權(quán)利要求中，步驟2）和3）才是本發(fā)明主題的主要內(nèi)容，是具體解決技術(shù)問題的方法步驟，即如何通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)解決110kV變電站手拉手供電環(huán)路發(fā)生多臺主變故障失電的問題，因此，結(jié)合內(nèi)容篇幅較多的章節(jié)，根據(jù)其中的內(nèi)容可以得知110kV變電站手拉手接線正常運(yùn)行方式的原理圖。

由正常工作的原理也可得知：兩側(cè)為220kV電源站A和B,中間是3個110kV變電站C、D、E。正常運(yùn)行時，有2條供電環(huán)網(wǎng)，分別是A1-C1-C2-D1-D2-E1-E2-B1和A2-C4-C5-D4-D5-E4-E5-B2，所有220kV和110kV站的分段開關(guān)正常運(yùn)行斷開，分段自切準(zhǔn)備中。C2和C5正常運(yùn)行時斷開，作為兩條供電環(huán)網(wǎng)的母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

報(bào)告中還列出了以下幾種故障運(yùn)行方式。

1）電源線路出口發(fā)生故障。此時線路縱差動作，B1，E2斷開，變電站D和E的一號主變停電，如果站內(nèi)分段自切不動作，此時自愈系統(tǒng)供電分析及智能恢復(fù)供電決策模塊邏輯啟動，合C2，將D和E的一號主變負(fù)荷轉(zhuǎn)移至A側(cè)電源站。

2）開關(guān)之間線路發(fā)生故障。此時線路縱差動作，D2，E1斷開，變電站D的一號主變停電，如果站內(nèi)分段自切不動作，此時自愈系統(tǒng)供電分析及智能恢復(fù)供電決策模塊邏輯啟動，合C2，將D的一號主變負(fù)荷轉(zhuǎn)移至另一側(cè)A側(cè)電源站。

如果此種故障情況下，線路縱差拒動，則E1的過流保護(hù)作為后備保護(hù)會E1跳開，此時自愈系統(tǒng)供電分析及智能恢復(fù)供電決策模塊邏輯應(yīng)該先將故障區(qū)域隔離，即斷開D2，再合C2。

3）電源側(cè)母線發(fā)生故障。此時220kV電源側(cè)站內(nèi)母差動作，A1斷開，變電站C的一號主變停電，如果站內(nèi)分段自切不動作，此時自愈系統(tǒng)供電分析及智能恢復(fù)供電決策模塊邏輯啟動，斷開C1，合C2，將C的一號主變負(fù)荷轉(zhuǎn)移至另一側(cè)B側(cè)電源站。

4）220kV電源側(cè)A站全站停電。此時不會有任何保護(hù)動作（低壓保護(hù)除外），A站內(nèi)母線失壓，A1，A2沒有電流，自愈系統(tǒng)供電分析及智能恢復(fù)供電決策模塊邏輯啟動，跳開A1，A2，合上C2，C5，將變電站C內(nèi)負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移至B側(cè)電源站內(nèi)。

5）110kV變電站內(nèi)母線故障，線路過流動作，D2斷開，此時自愈系統(tǒng)供電分析及智能恢復(fù)供電決策模塊不動作。防止將開關(guān)D1合于故障。

由以上內(nèi)容可知，共有5種常見的問題能夠造成果110kV站內(nèi)兩臺主變同時停電，可以將以上情況分成3類，對應(yīng)三個從屬權(quán)利要求的內(nèi)容進(jìn)行撰寫，同時，由于對應(yīng)的情況均以實(shí)施例的形式給出，因此需要上位總結(jié)后進(jìn)行撰寫從權(quán)：

1）根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種110kV變電站手拉手供電的自愈方法，其特征在于，所述的步驟3）中，停電故障包括兩側(cè)220kV變電站電源線路出口發(fā)生故障、相鄰的110kV變電站開關(guān)之間線路發(fā)生故障、220kV變電站電源側(cè)母線發(fā)生故障、220kV變電站電源側(cè)全站停電和110kV變電站站內(nèi)母線故障。

2）根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種110kV變電站手拉手供電的自愈方法，其特征在于，當(dāng)一側(cè)220kV變電站全站停電導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)開關(guān)與220kV變電站之間的110kV變電站全部主變失電時，則跳開失電110kV變電站與一側(cè)220kV變電站之間的斷路器，同時閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)，恢復(fù)失電110kV變電站的供電。

3）根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種110kV變電站手拉手供電的自愈方法，其特征在于，當(dāng)110kV變電站的主變兩側(cè)的電源線路發(fā)生220kV變電站電源線路出口發(fā)生故障和/或相鄰的110kV變電站開關(guān)之間線路發(fā)生故障導(dǎo)致110kV變電站的多臺主變失電故障時，跳開故障線路或220kV變電站電源線路出口處的斷路器，同時閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)，恢復(fù)失電110kV變電站主變的供電。

4）根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種110kV變電站手拉手供電的自愈方法，其特征在于，當(dāng)110kV變電站站內(nèi)母線故障導(dǎo)致時，僅斷開110kV變電站站內(nèi)母線所在進(jìn)線的斷路器，聯(lián)絡(luò)開關(guān)不動作，確保隔離故障線路。

2.3 完善整個發(fā)明專利文本

根據(jù)報(bào)告中的實(shí)例以及相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)部分，改正其中不符合專利法要求的內(nèi)容，并且將優(yōu)點(diǎn)部分結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與每項(xiàng)權(quán)利要求的內(nèi)容一一對應(yīng)，適當(dāng)修改附圖，將報(bào)告中對應(yīng)的內(nèi)容作為具體實(shí)施方式的實(shí)施例內(nèi)容，確保公開充分并使權(quán)利要求書得到說明書的支持，最終完成撰寫。

3 結(jié)束語

電網(wǎng)規(guī)劃是以負(fù)荷預(yù)測和電源規(guī)劃為基礎(chǔ)，確定相應(yīng)的最佳電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以滿足經(jīng)濟(jì)可靠地輸送電力的要求。電網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告要求根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃的特點(diǎn)，將電網(wǎng)規(guī)劃的設(shè)計(jì)要求歸納為運(yùn)籌學(xué)中的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，然后通過一定的優(yōu)化算法求解，從而獲得滿足約束條件的最優(yōu)規(guī)劃方案。電網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告往往具有前瞻性和不確定性，同時也比較宏觀，給專利挖掘帶來一定的困難。但只要我們通過深入了解電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目，從現(xiàn)有技術(shù)中找出需要解決的技術(shù)問題，提出解決該技術(shù)問題的技術(shù)方案，并能夠獲得有益效果，便可以挖掘出具有授權(quán)前景的發(fā)明專利申請。今后，國網(wǎng)上海市電力公司將進(jìn)一步與專利代理機(jī)構(gòu)合作，從電網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告中，采取科學(xué)的方法挖掘出更多有質(zhì)量的專利技術(shù)建立自主知識產(chǎn)權(quán)，進(jìn)一步提升企業(yè)的核心競爭力。

2017-06-22）