智能变电站简要介绍-2

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1、智能变电站研究与建设,国网电力科学研究院 2009年11月,目录,智能变电站技术导则介绍,热点问题,1 变电站自动化现状-常规变电站,采集资源重复、设计复杂 变电站内存在多套系统 数据采集要求不一致 大量设备都有数据采集单元 系统、设备之间互操作性差 通信规约繁杂 缺乏一致性测试、权威认证 线性点表传输割裂了数据之间的联系,信息不标准不规范，难以充分应用 原理、算法、模型不一致导致信息输出不一致 装置信息输出不平衡 通讯规约的信息承载率低,2 变电站自动化现状-数字化变电站,数字化变电站两大应用 电子式互感器 IEC61850 数字化变电站存在的问题 缺乏相关的建设标准、规范 过程层间隔层设备

2、与一次设备接口不规范 没有解决IEC6185061970的问题 主要局限在自动化系统本身，无整个变电站的建设体系（计量） 变电站没有信息体系，没有形成更多的智能应用 缺乏检验、试验评估体系 总体上处于试验阶段,电网基础体系 技术支撑体系 智能应用体系 标准规范体系,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,构建以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网,技术上实现信息化、自动化、互动化 管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化,2009-2010年： 研究试点阶段 2011-2015年： 全面建设阶段 2016-2020年： 完善提升阶段,坚强可靠 经济高效 清洁环保 透明

3、开放 友好互动,六个环节,发电 线路 变电 配电 用户 调度,3 中国坚强智能电网发展战略框架,智能电网建设思路,“三统一”原则 统一规划、统一标准、统一建设 工作方针 统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进,智能电网下对变电站功能的重新定位与发展目标,变电站是智能电网建设的重要节点之一，其主要作用就是为智能电网提供标准的、可靠的节点（包含一、二次设备和系统）支撑 设备信息和运行维护策略与电力调度实现全面共享互动，实现基于状态的全寿命周期综合优化管理 实现全网运行数据的统一采集、实时信息共享以及电网实时控制和智能调节，支撑各级电网的安全稳定运行和各类高级应用 枢纽及中心变电站全面建成或改造成为

4、智能化变电站,目录,背景概述,热点问题,智能变电站技术导则介绍,工作情况介绍,7月16日，启动智能变电站技术导则编写工作,成立主要由国网电科院、中国电科院、江苏电力公司专家组成的编写工作组。工作组专业人 员的专业涵盖了变电站所有的专业。 明确国网电科院为牵头单位，中国电科院、江苏电力公司等单位配合 明确要求智能变电站技术导则在9月底完成,7月21日，召开智能变电站技术导则第一次协调会,明确要求导则要全力支撑智能电网建设 明确导则要引领智能变电站的发展方向 明确导则以描写智能变电站的功能为主 制定了智能变电站技术导则的详细工作计划表,意见征求情况,9月14日，发出征求意见稿 公司相关部门、全部网

5、省公司、科研单位、顾问集团公司、设计院、三大开、三大变、许继、国电南自、东方电子等设备厂家，共59个单位，另外还有数十位专家。 收到45份不同部门、单位、专家的反馈意见，经整理、归并共548条意见。另外还有批注式意见5份，打印意见1份，手写意见1份。,意见分布情况,主要意见集中点是术语和定义、体系结构、设备层功能、系统层功能要求、设备功能及配置要求。 编写组在分类刷选后，与专家进行深入研究，提出了修改意见并实施修改,9月27日审查会意见,该导则框架明晰，技术前瞻，对智能变电站的建设、改造、发展具有较强的指导作用，可作为智能变电站建设与在运变电站智能化改造的指导性文件。,导则编制的出发点,前瞻性

6、与可操作性 考虑到智能电网发展时间跨度大，为保证技术的前瞻性及创新性，导则仅对变电站的发展目标和各个环节提出功能性要求，具体技术实现细节由后续的相关标准完成。,继承与创新的结合 导则尽可能描述与传统变电站不同的技术和功能 提出的新概念体现了一次、二次专业有机融合的趋势，又考虑适应近期发展现状 提出了一系列系统级高级应用,智能变电站定义,采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能，实现与相邻变电站、电网

7、调度等互动的变电站。,导则相关内容介绍,智能设备 “智能设备” 不但具有传输和分配电能的主设备本体，还具有测量、控制、保护、计量等功能。其回归电力系统设备的本意，不再强调传统的一、二次设备的划分。各功能的物理形态以智能组件方式体现，组件又是一个灵活的概念，可以由一个完成所有功能，也可以分散独立完成，可以外置于主设备本体之外，也可以内嵌于主设备本体之内。上述概念即考虑了传统一、二次设备的现状，也考虑了未来的发展趋势，可适用于今后智能变电站的发展。 智能设备=一次设备+智能组件的有机结合,创新概念1,智能设备一次设备（实物） 智能组件（实物） 一次设备：传统一次设备，为实物 智能组件：简单讲是原来

8、二次设备的统称，为“智能组合件”的意思，其功能由15个功能单元完成，为实物。智能组件的表现形式可以是：测控装置、保护装置、测控保护装置、状态监测装置、智能终端、MU等，也可以是几个装置的集合，如：GIS汇控柜、屏柜等,创新概念1,智能组件的概念是灵活的。可以只完成一个功能，比如测控，这时其就是一个测控装置；可以完成保护与测控功能，这时就是一个四合一装置。它可以外置，符合现有设备的状况，也可以内嵌于高压设备，这时就是一个智能一次设备的概念。,智能设备演化图,创新概念2,变电站层次的划分 设备层+系统层 设备层实现过程层设备、间隔层设备、一次设备等的功能 系统层实现变电站站级功能,创新概念2,设备

9、层包含由一次设备和智能组件构成的智能设备，也包含常规的变压器、开关设备、互感器、避雷器、隔离刀闸等设备 设备层完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、检测等相关功能,创新概念2,系统层面向全站或一个以上一次设备，通过智能组件获取并综合处理变电站中关联智能设备的相关信息，按照变电站和电网安全稳定运行要求，控制各设备层协同完成多个应用功能 系统层包含自动化系统、站域控制、站域保护、通信系统、对时系统等子系统、SCADA、操作闭锁、PDC、电能量集中、全站备自投、低压/低频解列、集中故障录波、保护信息管理等相关功能,创新概念3,站域保护 一种基于变电站统一采集的实时信息，以集中分析

10、或分布协同方式判定故障，自动调整动作决策的继电保护,智能变电站架构图,导则篇幅介绍,前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 技术原则 体系结构 设备层功能要求 系统层功能要求,辅助设施功能要求 变电站设计 调试与验收 运行维护 检测评估 附录,技术原则,高可靠性的设备是变电站坚强的基础 全站信息数字化 通信平台网络化 信息共享标准化 功能应用互动化,技术原则,智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求 设计、建设、功能满足相关标准、规范要求 建立包含电网实时同步实时信息、保护信息、设备状态、电能质量等各类数

11、据的标准化信息模型,技术原则,建立站内全景数据的统一信息平台，供系统层各子系统统一数据标准化规范化存取访问以及和调度等其它系统进行标准化交互 满足变电站集约化管理、顺序控制、状态检修等要求，并可与调度、相邻变电站、电源（包括可再生能源）、用户之间的协同互动，支撑各级电网的安全稳定经济运行,设备层功能,一次设备 高可靠性、尽可能免维护 送出开关压力、油位等直接影响运行的模拟量 可采用电子式互感器,设备层功能,智能组件基本功能要求 信号传变、数据采集完全数字化 采集与控制系统宜就地下放安装，与一次设备一体化设计时考虑环境因素 即插即用、标准化的物理接口及结构 宜一体化设计测量、控制、计量、保护和检

12、测等功能 考虑通信网络异常情况下的措施，不能影响相关组件（特别是保护）的功能和性能 支持在线调试 对站内主要设备的健康状况和变化趋势作出综合评估,设备层功能,测量单元 统一断面实时数据同步采集，带精确的绝对时标 基于三态数据（稳态、暂态、动态）的综合测控，进行全站数据的统一采集及标准方式输出 控制单元 具有全站防止电气误操作闭锁功能 具有本间隔程序化操作功能 支持紧急操作模式的功能,设备层功能,保护单元 遵守继电保护基本原则 通过网络通信方式输入电流电压信号和输出控制信号 双重化配置的两套保护，其信息输入输出环节应完全独立 采用电子式互感器时，应优化保护原理判据、提高性能 检测单元 扩展自诊断

13、范围，提高准确性和时效性 具有通过传感器自动采集和从生产管理系统自动复制获取设备状态信息的能力 传感器可外置、内置，传感器的接入应不影响高压设备的安全运行,设备层功能,计量单元 准确、完整、可靠、及时、保密 分时段、需量电能量自动采集、处理、传输、存储 针对不同计量单元特点制定各方认可的检定和溯源规程 通信单元 完全自描述的通信信息与模型 报文丢包及数据完整性甄别功能 按优先级传送网络数据，流量可控 采用信息安全技术,系统层功能,系统层功能应高度集成一体化 数据源应统一、标准化、网络共享 智能设备之间应实现进一步的互联互通， 支持采用系统级的运行控制策略,系统层功能,源端维护 维护时在变电站利

14、用统一配置工具进行配置，生成标准配置文件。监控系统与调度/集控系统可自动获得变电站标准配置文件，并自动导入到自身系统数据库中。,系统层功能,设备状态可视化 应采集主要一次设备（变压器、断路器等）状态信息，进行可视化展示并发送到上级系统，为电网实现基于状态检测的设备全寿命周期综合优化管理提供基础数据支撑 智能告警及分析决策 故障信息综合分析决策,系统层功能,支撑经济运行与优化控制 站域控制 利用对站内信息的集中处理、判断，实现站内安全自动控制装置（如备自投、母线分合运行）的协调工作，适应系统运行方式的要求 站域保护 适应智能变电站多种运行方式，运用集中或分布协调的方式采集全站运行数据进行分析计算

15、，优化后备保护功能，提高保护自适应能力。 汇总全站信息，侧重于系统稳定控制功能。,系统层功能,与外部系统信息交互 具有与大用户、电源等外部系统进行信息交换的功能，能转发相关设备线运行状况等相关信息。,其它内容,辅助设施 配置视频监控、安防系统 照明系统提倡太阳能、地热、风能等清洁能源供电 站用电源（直流、交流、逆变、UPS）一体化考虑、 一体化设计、一体化监控 温度、湿度等环境因素都需监控,其它内容,变电站设计：优化、节约、高效和环保 调试与验收：设备调试工具和手段 运行维护：智能化、安全性 检测评估：智能化测试和评估 附录：描述智能变电站体系结构,目录,背景概述,智能变电站技术导则介绍,热点

16、问题,智能变电站与数字化变电站,数字化变电站 电子式互感器用于扩大数字化技术范围、统一简化采集源 IEC61850解决信息建模和互操作问题 智能变电站的重要特征体现“智能” 设备智能化+高级智能应用 数字化变电站技术是智能变电站的一部分 智能变电站是变电站整体技术的跨越,变电站两层与三层划分,1,2,3,4,站控层,间隔层,过程层,一次设备,设备层,系统层,智能变电站的设计将把变电站作为一个整体考虑，因此其功能可简单地认为包含了1234的内容（变电站附属设备除外）；数字化变电站（IEC61850）更多地描述了功能实现的过程（123），并没有更多地考虑“智能设备”这一发展趋势 大多数专家认为：智能设备是变电站发展的必然方向 以“智能设备”的视角来看，未来234可以作为一个整体考虑，也必须作为一个整体有机综合考虑；因此234将密不可分 因此，以“智能设备”的功能来代替234割裂方式的描述将更能灵活地表示设备智能化这一特征，更好地促进其发展 当然也可以继续234的割裂方式的描述方法，但是不利于