依托电网规划项目挖掘发明专利申请的案例分析

何真珍 赵志远

（1.国网上海市电力公司技术经济研究院 2.上海科盛知识产权代理有限公司）

依托电网规划项目挖掘发明专利申请的案例分析

何真珍1赵志远2

（1.国网上海市电力公司技术经济研究院 2.上海科盛知识产权代理有限公司）

电网规划报告要求根据电网规划的特点，将电网规划的设计要求归纳为运筹学中的数学规划模型，然后通过一定的优化算法求解，从而获得满足约束条件的最优规划方案。电网规划报告往往具有前瞻性和不确定性，同时也比较宏观，给专利挖掘带来一定的困难。通过深入了解电网规划项目，从项目的现有技术出发，找出需要解决的技术问题并进行分析，有针对性地提出解决该技术问题的技术方案，从而挖掘出具有授权前景的发明专利申请，形成了一套具有鲜明特色的发明专利挖掘方法。

电网规划；负荷预测；专利挖掘；发明专利

0 引言

目前，供电企业在进行城网规划设计时，在完成好社会责任与效益的前提下，应从规划的各个时期、层面做好经济分析工作，使经济效益的观点寓于城网规划之中。只有这样，供电企业的效益才能有机地增长，才能保证供电企业的可持续发展，规划的作用与意义才能充分显现出来。但电网规划需要创新，包括电网规划方法理论与实践的创新、电网规划过程计算方法的创新等，如何从这些创新成果中挖掘发明专利等知识产权，使电网规划走出一条具有中国特色并具有自主知识产权的道路，对我国的电力行业发展和国家电网建设都具有重要意义。但电网规划所产生的技术报告是一个较为宏观的报告，涉及到技术与经济的方方面面，要从中挖掘出发明专利技术方案的难度较大。

1 专利申请—案例一

案例一：从《专用互馈线提高**电网转供能力研究》电网规划技术报告中挖掘发明专利申请。

1.1 总结现有技术，了解报告背景

在电网规划领域中，电网的转供能力研究是重要的组成部分之一，其主要目的是实现电网的经济高效，主要手段是使用当今电网中的高科技和设备，充分满足电网对规划设计的要求。在提出**电网转供能力研究的立项的过程中，分为如下几个阶段：预研阶段、立项阶段、研发阶段、研发结束等等，特别是在研发结束时需要技术人员总结整个项目过程中的数据内容，提交完整的项目总结技术报告，从项目总结技术报告中获得挖掘发明专利申请所需关键技术。

报告阐述了**220kV变电站现状，目前，**市大部分220kV变电站为2～3台主变，报告图示了主接线典型形式，主变容量为240MVA或300MVA。目前，报告提供了**地区220kV变电站周边110kV站点地理接线示意图，周边35kV站点地理接线示意图。

报告还阐述了**110kV变电站现状，早期建设的110kV变电站曾起着电源变电站的作用，降压容量主要供给邻近地区的35kV变电站，少量兼供10kV负荷，110kV侧采用线路变压器组、内桥或单母线分段接线方式，例如逸仙站、老南汇站、老南桥站、干校站等。

目前已建的110kV直降变电站远景均设三台主变，主变容量为40MVA或50MVA，现已开始逐步推广采用更大容量的80MVA主变。110kV侧采用环进环出接线方式，10kV侧采用单母线四分段或六分段接线方式。

由于城市轨道交通的快速发展，“十一五”期间110kV轨道交通用户变电站数量增长较快。部分新增110kV轨道交通变电站电源由原来220kV站直供逐步转为由附近的110kV变电站供电，主变容量为31.5MVA、50MVA和80MVA。

现在110kV配电网接线模式以放射和环进环出接线模式为主，世博园区内已形成了“手拉手”接线。110kV用户供电模式有220kV变电站直供、110kV变电站带出线供用户模式。

由此，挖掘后的背景技术为：随着社会经济和城市建设的发展，各地区配电系统已显示出负荷密度大、配电网络密集、电缆化率高、通道站址困难和投资费用大等国际化大都市城市电网的特点。近年来各地区电网用电增长呈现趋缓态势，但随着城市经济社会的发展，对电力供应安全可靠的要求日益提高，为了保证各地区电网对供电的可靠性，需要对专用互馈线进行合理的规划设计，以提高各地区电网的转供能力。互馈线具有防止全站停电、使变电站满足检修方式“N-1”（不存在短时失负荷）以及使变电站满足检修方式“N-1”（短时失少量负荷）的作用。

检修方式N-1（即N-1-1）：1台主变或1回线路计划停运情况下，同级电网中相关联的任一元件（不含母线）无故障或因故障断开。计划停运宜安排在不超过70%最高负荷期间。

转供能力：某一供电区域内，当电网元件或变电站停运时，电网转移负荷的能力，一般量化为可转移的负荷占区域总负荷的比例。

互馈线：为保障变电站全站失电后站用电源的恢复供电，连接变配电站中、低压侧，两侧均可送对端终端负荷的电力线路。

1.2 摸清报告所需要解决的问题引出发明专利主题

在“110/35kV互馈线提高转供能力的研究”章节，主要研究220kV变电站主变检修情况下，110kV和35kV互馈线对220kV变电站负荷转供能力的影响。在“10kV互馈线提高转供能力的研究”章节，主要研究110kV变电站主变检修情况下，10kV互馈线对110kV变电站负荷转供能力的影响。

挖掘后的主题为：一种变电站负荷转供方案快速确定的方法。

1.3 给出解决问题所采用的手段作为发明专利申请的技术方案

从报告110kV互馈线章节、35kV互馈线章节、10kV互馈线提高转供能力的研究章节、变电站主接线对转供的限制章节进行挖掘。

挖掘后的技术方案为：一种变电站负荷转供方案快速确定的方法，包括以下步骤：

1）根据变电站类型设置初始负荷转供方案，所述变电站的类型分为220kV变电站和110kV变电站。

所述220kV变电站的初始负荷转供方案分为初始110kV负荷转供方案和初始35kV负荷转供方案，所述220kV变电站的初始110kV负荷转供方案包括设置110kV专用互馈线和与其他220kV变电站联络通道，所述220kV变电站的初始35kV负荷转供方案包括设置35kV专用互馈线和与双电源35kV变电站联络线。

所述110kV变电站的初始负荷转供方案包括设置10kV专用互馈线和10kV联络线。

2）针对220kV变电站，根据采集的与220kV变电站的初始负荷转供方案有关的变电站参数获取最高负荷率下的110kV损失负荷率和35kV损失负荷率。

针对110kV变电站，根据采集的与110kV变电站的初始负荷转供方案有关的变电站参数获取最高负荷率下的10kV损失负荷率。

3）针对220kV变电站，根据最高负荷率下的损失负荷率调整220kV变电站的初始负荷转供方案，并输出相应的调整负荷转供方案，使得最高负荷率下的110kV损失负荷率和35kV损失负荷率均为0。

针对110kV变电站，根据最高负荷率下的转移负荷率调整110kV变电站的初始负荷转供方案，并输出相应的调整负荷转供方案，使得最高负荷率下的10kV损失负荷率为0。

总结：通过对《专用互馈线提高**电网转供能力研究》技术报告内容的总结与提炼，得到背景技术、所解决技术问题和所采用的技术方案，从而挖掘出发明专利申请。

2 专利申请—案例二

案例二：从《110kV“手拉手”接线模式继电保护装置及自愈系统配置方案研究》电网规划技术报告中挖掘发明专利申请。

2.1 确定发明的主题名称

查看此技术报告，当前电网中存在的问题可以从有关章节中得到，同时可得到发明专利的背景技术：110kV手拉手双侧电源供电的供电网络，正常运行时两侧电源同时供电，环网中有一处断开点作为联络开关。环网内的每回线路都配有光纤纵差保护及过流或距离后备保护，在发生线路故障时，线路保护装置能将故障线路两侧开关跳开以隔离故障，但是，如果发生以下情况：①同一个110kV站内的两台主变由同一个220kV变电站供电，而220kV全站失电造成110kV站失电；②同一个110kV站内的两台主变的电源侧的两回110kV线路均故障，造成110kV站失电。以上情况造成了110kV站内两台主变同时停电，会使没有发生故障的区域也被断电，延长了非故障区域的停电时间，扩大了事故影响范围。

根据报告内容同时结合背景技术可以得知本技术报告的主要涉及110kV变电站的自愈系统及其自愈方法，其目的是在110kV变电站手拉手供电环路发生多台主变同时停电故障时进行网络重构，恢复供电，因此，本发明的主题可以确定为：一种110kV变电站手拉手供电的自愈方法。

2.2 确定独立权利要求和从属权利要求的内容

2.2.1 确定独立权利要求的内容

结合现有技术的缺点，确认本发明的最终目的为在110kV变电站手拉手供电环路发生多台主变同时停电故障时进行网络重构，恢复供电，而根据报告中有关章节的内容可知，本发明是通过设置自愈安稳系统这个技术手段来解决当原有的保护措施没有动作的前提下进行网络重构来解决技术问题的，因此，可以写出本发明的独立权利要求。

1）一种110kV变电站手拉手供电的自愈方法，用以在110kV变电站手拉手供电环路发生多台主变同时停电故障时进行网络重构，恢复供电，其特征在于，包括以下步骤：

a）构建110kV变电站手拉手供电自愈系统；

b）采用自愈系统实时获取整个环路上各回110kV线路的断路器位置信号、交流电流电压量和线路保护动作信号量；

c）当110kV变电站手拉手供电环路发生故障使多台主变同时停电故障，并且110kV变电站内分段自切不动作时，自愈系统进行决策并发出控制指令进行网络重构，将发生故障的位置隔离，保证供电。

2）根据独立权利要求的内容中涉及到的技术，进行进一步的解释、说明和/或分类讨论，完善从属权利要求。

由于独立权利要求中的步骤1）提及了技术词汇“110kV变电站手拉手供电自愈系统”，因此需要对此系统进行进一步的描述限定，即结合报告中“自愈安稳系统配置方案”章节的内容，将自愈系统的结构简要的写明，即权利要求2。

根据权利要求1所述的一种110kV变电站手拉手供电的自愈方法，其特征在于，所述的110kV变电站手拉手供电自愈系统包括一个控制主站和多个控制从站，控制主站通过光通信网络与多个控制从站连接，控制从站分别通过光纤接口获取多个110kV变电站以及两侧220kV变电站的断路器位置信号量、交流电流电压量和线路保护动作信号量。

另外，在独立权利要求中，步骤2）和3）才是本发明主题的主要内容，是具体解决技术问题的方法步骤，即如何通过网络重构解决110kV变电站手拉手供电环路发生多台主变故障失电的问题，因此，结合内容篇幅较多的章节，根据其中的内容可以得知110kV变电站手拉手接线正常运行方式的原理图。

由正常工作的原理也可得知：两侧为220kV电源站A和B,中间是3个110kV变电站C、D、E。正常运行时，有2条供电环网，分别是A1-C1-C2-D1-D2-E1-E2-B1和A2-C4-C5-D4-D5-E4-E5-B2，所有220kV和110kV站的分段开关正常运行断开，分段自切准备中。C2和C5正常运行时断开，作为两条供电环网的母线联络开关。

报告中还列出了以下几种故障运行方式。

1）电源线路出口发生故障。此时线路纵差动作，B1，E2断开，变电站D和E的一号主变停电，如果站内分段自切不动作，此时自愈系统供电分析及智能恢复供电决策模块逻辑启动，合C2，将D和E的一号主变负荷转移至A侧电源站。

2）开关之间线路发生故障。此时线路纵差动作，D2，E1断开，变电站D的一号主变停电，如果站内分段自切不动作，此时自愈系统供电分析及智能恢复供电决策模块逻辑启动，合C2，将D的一号主变负荷转移至另一侧A侧电源站。

如果此种故障情况下，线路纵差拒动，则E1的过流保护作为后备保护会E1跳开，此时自愈系统供电分析及智能恢复供电决策模块逻辑应该先将故障区域隔离，即断开D2，再合C2。

3）电源侧母线发生故障。此时220kV电源侧站内母差动作，A1断开，变电站C的一号主变停电，如果站内分段自切不动作，此时自愈系统供电分析及智能恢复供电决策模块逻辑启动，断开C1，合C2，将C的一号主变负荷转移至另一侧B侧电源站。

4）220kV电源侧A站全站停电。此时不会有任何保护动作（低压保护除外），A站内母线失压，A1，A2没有电流，自愈系统供电分析及智能恢复供电决策模块逻辑启动，跳开A1，A2，合上C2，C5，将变电站C内负荷全部转移至B侧电源站内。

5）110kV变电站内母线故障，线路过流动作，D2断开，此时自愈系统供电分析及智能恢复供电决策模块不动作。防止将开关D1合于故障。

由以上内容可知，共有5种常见的问题能够造成果110kV站内两台主变同时停电，可以将以上情况分成3类，对应三个从属权利要求的内容进行撰写，同时，由于对应的情况均以实施例的形式给出，因此需要上位总结后进行撰写从权：

1）根据权利要求1所述的一种110kV变电站手拉手供电的自愈方法，其特征在于，所述的步骤3）中，停电故障包括两侧220kV变电站电源线路出口发生故障、相邻的110kV变电站开关之间线路发生故障、220kV变电站电源侧母线发生故障、220kV变电站电源侧全站停电和110kV变电站站内母线故障。

2）根据权利要求3所述的一种110kV变电站手拉手供电的自愈方法，其特征在于，当一侧220kV变电站全站停电导致联络开关与220kV变电站之间的110kV变电站全部主变失电时，则跳开失电110kV变电站与一侧220kV变电站之间的断路器，同时闭合联络开关，恢复失电110kV变电站的供电。

3）根据权利要求3所述的一种110kV变电站手拉手供电的自愈方法，其特征在于，当110kV变电站的主变两侧的电源线路发生220kV变电站电源线路出口发生故障和/或相邻的110kV变电站开关之间线路发生故障导致110kV变电站的多台主变失电故障时，跳开故障线路或220kV变电站电源线路出口处的断路器，同时闭合联络开关，恢复失电110kV变电站主变的供电。

4）根据权利要求3所述的一种110kV变电站手拉手供电的自愈方法，其特征在于，当110kV变电站站内母线故障导致时，仅断开110kV变电站站内母线所在进线的断路器，联络开关不动作，确保隔离故障线路。

2.3 完善整个发明专利文本

根据报告中的实例以及相应的优点部分，改正其中不符合专利法要求的内容，并且将优点部分结合现有技术的缺点与每项权利要求的内容一一对应，适当修改附图，将报告中对应的内容作为具体实施方式的实施例内容，确保公开充分并使权利要求书得到说明书的支持，最终完成撰写。

3 结束语

电网规划是以负荷预测和电源规划为基础，确定相应的最佳电网结构，以满足经济可靠地输送电力的要求。电网规划报告要求根据电网规划的特点，将电网规划的设计要求归纳为运筹学中的数学规划模型，然后通过一定的优化算法求解，从而获得满足约束条件的最优规划方案。电网规划报告往往具有前瞻性和不确定性，同时也比较宏观，给专利挖掘带来一定的困难。但只要我们通过深入了解电网规划项目，从现有技术中找出需要解决的技术问题，提出解决该技术问题的技术方案，并能够获得有益效果，便可以挖掘出具有授权前景的发明专利申请。今后，国网上海市电力公司将进一步与专利代理机构合作，从电网规划报告中，采取科学的方法挖掘出更多有质量的专利技术建立自主知识产权，进一步提升企业的核心竞争力。

2017-06-22）