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1、江苏西电南自智能电力设备有限公司 郭 乐guolesac- TEL: 025 51183266FAX: 025 51183062MOBIL: 13851619009目录目录智能一次设备与在线监测系统智能一次设备与在线监测系统第三部分第三部分中国智能电网发展方向中国智能电网发展方向第一部分第一部分智能变电站概念智能变电站概念第二部分第二部分中国智能电网概念中国智能电网概念n20092009年年5 5月，国家电网发布月，国家电网发布建设坚强智能电网建设坚强智能电网的研究报告的研究报告: : 坚强智能电网的内涵：以坚强网架为基础，以信息通信平台为支撑，以智能控制为手段，包括电力系统的发电、输电、变电
2、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现电力流、信息流、业务流的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代化电网。发展坚强智能电网的目标是加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的统一的坚强智能电网。中国坚强智能电网发展思路中国坚强智能电网发展思路从从中中国国国国情情出出发发，以以社社会会用用户户服服务务需需求求为为导导向向，以以先先进进信信息息、通通信信和和控控制制技技术术为为手手段段，以以满满足足经经济济社社会会可可持持续续发发展展为为目目标标，以以坚坚强强网网架架为为基基础础，以以信信息息平平台台
3、为为支支撑撑，实实现现“电电力力流流、信信息息流流、业业务务流流”的的高高度度一一体体化化融融合合，构构建建贯贯穿穿发发电电、线线路路、变变电电、配配电电、用用电电服服务务和和调调度度全全部部环环节节和和全全电电压等级的电网可持续发展体系。压等级的电网可持续发展体系。调度环节发电环节线路环节变电环节配电环节用电服务环节通信信息平台中国智能电网投资重点中国智能电网投资重点1. 20092020年将投入7600亿建设完成特高压电网。国家电网2020年前特高压总投资将达 6330亿元（其中2012年前完成总投资的50%左右），加上南方电网的投资，预计到2020年两网的总投资规模将达到7600亿元。其
4、中交流4200 亿元，直流3400亿元。2. 2015年前完成数字化变电站数字化变电站建设，奠定智能化基础。预计20102015年间，我国平均每年改造传统变电站 4000座，每年需投入资金约40亿元；每年将新建约2000座变电站，相当于每年增加约20亿元的变电站数字化系统投资。3. 逐步完成智能调度和用户信息采集系统建设。预20092015年，我国将投资800亿元用于用户信息采集系统的建设，其中300亿元用于数据系统建设，500亿元用于智能电表采购。中国智能电网建设规划中国智能电网建设规划分阶段分阶段发展发展目标目标统筹规划、统一标准、分步实施、试点先行、整体推进统筹规划、统一标准、分步实施、
5、试点先行、整体推进完完善善坚坚强强智智能能电电网网建建设设标标准准，规规范范建建设设要要求求；跟跟踪踪发发展展需需要要、技技术术进进步步并并进进行行建建设设评评估估，滚滚动动修修订订发发展展规规划划，坚坚强强智智能能电电网网建设全面铺开。建设全面铺开。完完成成坚坚强强智智能能电电网网的的整整体体规规划划，形形成成顶顶层层设设计计；制制定定坚坚强强智智能能电电网网建建设设标标准准；加加强强各各级级电电网网建建设设，开开展展关关键键性性、基基础础性性、共共用用性性技技术术研研究究工工作作，进行技术和应用试点。进行技术和应用试点。在在全全面面建建设设的的基基础础上上，评评估估建建设设绩绩效效，结结合
6、合应应用用需需求求和和技技术术发发展展，进进一一步步完完善善和和提提升升坚坚强强智智能能电电网网的的综综合合水水平平，引引领领国国际际智智能能电电网的技术发展。网的技术发展。中国智能电网发展目标中国智能电网发展目标到到20112011年年，坚坚强强智智能能电电网网关关键键技技术术设设备备研研究究和和建建设设试试点全面开展点全面开展“两纵两横两纵两横”特高压网络架构基本形成；特高压网络架构基本形成；可再生能源发电运行控制和功率预测技术取得突破；可再生能源发电运行控制和功率预测技术取得突破；特高压直流输电核心技术达到国际领先水平特高压直流输电核心技术达到国际领先水平；电网优化配置资源能力超过电网优
7、化配置资源能力超过1.21.2亿千瓦亿千瓦；完成智能变电站建设及改造试点；完成智能变电站建设及改造试点；完成智能配电网示范性工程建设；完成智能配电网示范性工程建设；建建设设双双向向互互动动服服务务试试点点，智智能能电电表表全全面面覆覆盖盖1010千千伏伏电电压压等等级级的的大大用户、工商业用户用户、工商业用户；完完成成智智能能调调度度技技术术支支持持系系统统开开发发，在在国国调调、“三三华华”网网调调和和部部分分省调投入运行；省调投入运行；建设四个通信枢纽中心，建成建设四个通信枢纽中心，建成“SG186SG186”工程。工程。中国智能电网发展目标中国智能电网发展目标到到20152015年年，基
8、基本本建建成成坚坚强强智智能能电电网网，关关键键技技术术和和装装备备达达到国际领先水平到国际领先水平可再生可再生能源发电运行控制和功率预测技术全面推广；能源发电运行控制和功率预测技术全面推广；电网优化配置资源能力超过电网优化配置资源能力超过2.42.4亿千瓦亿千瓦；在电网部分重要区域内开展枢纽变电站智能化建设和改造；在电网部分重要区域内开展枢纽变电站智能化建设和改造；完成省会城市实用型配电自动化系统建设完成省会城市实用型配电自动化系统建设；双向互动服务在双向互动服务在部分部分城市得到城市得到应用应用，基本基本建成用电信息采集系统；建成用电信息采集系统；公司系统省级以上调度机构建成智能调度技术支
9、持系统公司系统省级以上调度机构建成智能调度技术支持系统；建建成成规规范范、统统一一、全全覆覆盖盖的的输输配配电电通通信信传传输输网网、接接入入网网、管管理理网网、同步网，基本建成同步网，基本建成国家电网资源计划系统（国家电网资源计划系统（SG-ERPSG-ERP）。）。中国智能电网发展目标中国智能电网发展目标到到20202020年年，全全面面建建成成坚坚强强智智能能电电网网，技技术术和和装装备备全全面面达达到国际领先水平到国际领先水平可再生能源有序并网发电，并与电力系统协调经济运行；可再生能源有序并网发电，并与电力系统协调经济运行；电网优化配置资源能力超过电网优化配置资源能力超过4 4亿千瓦亿
10、千瓦；枢纽及中心变电站完成智能化建设和改造；枢纽及中心变电站完成智能化建设和改造；在重点城市建成具有自愈、灵活、可调能力的智能配电网在重点城市建成具有自愈、灵活、可调能力的智能配电网；双向互动服务双向互动服务得到推广得到推广，全面建成并完善用户用电信息采集系统，全面建成并完善用户用电信息采集系统；进一步强化和优化通信网络进一步强化和优化通信网络，全面建成全面建成SG-ERPSG-ERP系统。系统。主要技术标准主要技术标准2009200920102010年国网公司发布了多个关于智能变电站建设的相关标准年国网公司发布了多个关于智能变电站建设的相关标准Q/GDW 383-2009 智能变电站技术导则
11、Q/GDW 396-2009 IEC 61850工程继电保护应用模型Q/GDW Z 414-2009 变电站智能化改造技术规范Q/GDW Z 410-2010 高压设备智能化技术导则Q/GDW 424-2010 电子式电流互感器技术导则Q/GDW 425-2010 电子式电压互感器技术导则Q/GDW 426-2010 智能变电站合并器单元技术规范Q/GDW 427-2010 智能变电站测控单元技术规范Q/GDW 428-2010 智能变电站智能终端技术规范Q/GDW 429-2010 智能变电站网络交换机技术规范Q/GDW 430-2010 智能变电站智能控制柜技术规范Q/GDW 431-20
12、10 智能变电站自动化系统现场调试导则Q/GDW 441-2010 智能变电站继电保护技术规范目录目录智能一次设备与在线监测系统智能一次设备与在线监测系统第三部分第三部分中国智能电网发展方向中国智能电网发展方向第一部分第一部分智能变电站概念智能变电站概念第二部分第二部分变电站自动化系统的演变变电站自动化系统的演变数字化过程是一个逐步深入的过程数字化过程是一个逐步深入的过程传统变电站综合自动化站数字化变电站传统变电站综合自动化站数字化变电站数字化是智能化的手段、智能化是数字化的目的数字化是智能化的手段、智能化是数字化的目的演变关系演变关系特点特点1 1：全：全站信息数字站信息数字化化 特点特点2
13、 2：通：通信平台网络信平台网络化化 特点特点3 3：信：信息共享标准息共享标准化化特点特点4 4：高：高级应用互动级应用互动化化智能变电站智能变电站高级应用高级应用智能一次设备智能一次设备数字化变电站数字化变电站智智能能变变电电站站智能变电站定义智能变电站定义l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的变电站。智能变电站的四个方面q电子式互感器o解决传统互感器的固有缺陷；o节约绝缘和材料成本。q智
14、能一次设备o监视设备运行状态，消除事故隐患;o提高设备运行寿命，降低全生命周期成本；o实现智能操作。q高级应用o分担主站负担，提高电网智能化水平；q数字化平台o取消长电缆连接，提高系统性能，同时消除事故隐患；o使用IEC 61850标准，有利于设备之间的互操作。o新型保护和控制技术的采用。o一体化系统智能终端智能终端传统微机保护二次设备和一次设备功能重新定位：智能变电站设备功能分布ECT一次设备智能化 IED数字化保护SMV光纤光纤GOOSEGOOSE光纤光纤一次设备的智能化改变了传统变电站继电保护设备的结构：一次设备的智能化改变了传统变电站继电保护设备的结构：1、AD变换没有了，代之以高速数
15、据接口。2、开关量输出DO、输入DI移入智能化开关，保护装置发布命令，由一次设备的执行器来执行操作。电缆电缆传统变电站到数字化变电站的演变传统变电站到数字化变电站的演变数字化变电站与传统变电站结构对比数字化变电站与传统变电站结构对比 传统变电站结构图传统变电站结构图数字化变电站结构图数字化变电站结构图3 3种典型种典型组网模式组网模式目录目录智能一次设备与在线监测系统智能一次设备与在线监测系统第三部分第三部分中国智能电网发展方向中国智能电网发展方向第一部分第一部分智能变电站概念智能变电站概念第二部分第二部分q智能一次设备又名智能化高压设备：由高压设备本体和智能组件组成，具有测量数字化、控制网络
16、化、状态可视化、功能一体化、信息互动化特征的高压设备。智能组件智能组件q智能组件 由若干智能电子装置集合组成，承担宿主设备的测量、控制和监测等基本功能；在满足相关标准要求时，智能组件还可以承担相关计量、保护等功能。可包括测量、控制、状态监测、计量、保护等全部或部分装置。智能组件q数字化变电站阶段的智能组件：智能终端：给传统断路器或变压器提供数字化接口合并单元：电子式互感器的标准单元装置照片装置照片qPSMU 602 合并单元装置照片装置照片MU基本特性支持PPS、B码、IEEE 1588多种对时方式；支持国网FT3、国网9-2多种输出协议；软件积分，精度高。qPSMU 602 合并单元装置照片
17、装置照片qPSIU601PSIU601开关智能终端装置照片装置照片qPSIU601PSIU601开关智能终端前进中的智能一次设备o智能组件：测量、控制、监测；o智能汇控柜与一次设备机构箱光纤连接；o实现操作机构回路的软件化、逻辑化；o减少硬回路数量、提高响应时间等指标；o融合一次设备状态量监测；o实现自诊断、自预警甚至自愈合；o智能操控o保护、计量功能n n从国内外电网大面积停电事故原因的分析表明从国内外电网大面积停电事故原因的分析表明从国内外电网大面积停电事故原因的分析表明从国内外电网大面积停电事故原因的分析表明 ：输变电设备自身故障一直是危及电网安全运行的主要原因之一；输变电设备自身故障一
18、直是危及电网安全运行的主要原因之一； 输变电设备自身故障在电网故障起因中所占的比例相当大；输变电设备自身故障在电网故障起因中所占的比例相当大；应当重视和加强对输变电设备状态在线监测与诊断技术的研究、应当重视和加强对输变电设备状态在线监测与诊断技术的研究、开发和应用。开发和应用。 n n输变电设备运行状态在线监测与诊断技术的最终目标输变电设备运行状态在线监测与诊断技术的最终目标输变电设备运行状态在线监测与诊断技术的最终目标输变电设备运行状态在线监测与诊断技术的最终目标 ：实现对输变电设备运行状态进行在线评估及剩余寿命在线预测；实现对输变电设备运行状态进行在线评估及剩余寿命在线预测；为状态维修提供
19、理论基础和判据；为状态维修提供理论基础和判据；大幅度提高电网运行的安全性和经济性。大幅度提高电网运行的安全性和经济性。 输变电设备状态在线监测与诊断技术的重要性输变电设备状态在线监测与诊断技术的重要性电气设备检修技术的发展大致可分为三个阶段电气设备检修技术的发展大致可分为三个阶段 事故检修事故检修定期检修定期检修状态检修状态检修5050年代以前，设备年代以前，设备发生了故障或事故发生了故障或事故以后进行检修以后进行检修设备比较简单设备比较简单设计裕量大设计裕量大修复容易修复容易设备停运影响不大设备停运影响不大60607070年代，定期预防检修年代，定期预防检修设备的生产效率越来越高设备的生产效
20、率越来越高突发故障造成的损失越来越大突发故障造成的损失越来越大通过定期检修，设备能恢复到通过定期检修，设备能恢复到接近新设备的状态接近新设备的状态以牺牲企业的自身经济利益为以牺牲企业的自身经济利益为代价，造成了不必要的人、财、代价，造成了不必要的人、财、物的浪费物的浪费在前苏联、东欧各国和我国推在前苏联、东欧各国和我国推广应用并延续到现在广应用并延续到现在根据设备状态确定检根据设备状态确定检修策略修策略起源于起源于6060年代美国航年代美国航空工业飞行器的设备空工业飞行器的设备检修方式检修方式19781978年开始应用于美年开始应用于美国海军舰艇设备检修国海军舰艇设备检修8080年代在核工业中
21、推年代在核工业中推广应用，并很快发展广应用，并很快发展到电气设备检修到电气设备检修针对性强，经济合理针对性强，经济合理在线监测的必要性：经济性指标的需要在线监测的必要性：经济性指标的需要电力企业追求经济效益和电力企业追求经济效益和社会效益最大化社会效益最大化市场经济市场经济提高电力企业效率提高电力企业效率和降低生产成本和降低生产成本定期检修已不能满足形势发展的要求定期检修已不能满足形势发展的要求状态检修是提高发、输配电效率和降低设备检修费用的重要措施状态检修是提高发、输配电效率和降低设备检修费用的重要措施计划经济计划经济设备检修费用在整个生产成本中占有相当大的比例设备检修费用在整个生产成本中占
22、有相当大的比例在线监测的必要性：定期预防性检修的技术手段不合理在线监测的必要性：定期预防性检修的技术手段不合理不能有效暴露某不能有效暴露某些绝缘缺陷，真些绝缘缺陷，真实反映设备状态实反映设备状态设备运行电压为设备运行电压为110kV110kV、220kV220kV、330kV330kV、500kV500kV或更高或更高预防性试验电压一般预防性试验电压一般最高最高10kV10kV对运行电压下才能暴露的绝缘缺陷，定期预防性试验手段对运行电压下才能暴露的绝缘缺陷，定期预防性试验手段不合理不合理在在线线监监测测在在运运行行电电压压下下对对设设备备状状态态进进行行监监测测，能能较较准准确确地地反反映映设
23、设备备的客观状态的客观状态有效的在线监测技术是状态检修的重要技术手段有效的在线监测技术是状态检修的重要技术手段 在线监测系统智能变电站在线监测智能变电站在线监测智能变电站在线监测智能变电站在线监测n n变压器变压器变压器变压器 主要有充油的电力变压器，其次是SF6气体绝缘和环氧树脂浇注绝缘的变压器；主要的监测特征量有：油中溶解气体（单一或多种）分析，局部放电，绕组变形，铁芯接地电流，高压套管的介损、油中微水含量等。n n容型设备容型设备容型设备容型设备 包括电流互感器、电容式电压互感器、电容器、电缆等；主要的监测特征量有：介损，泄漏电流、等值电容（也可监测局部放电）等。n n氧化锌避雷器氧化锌避雷器氧化锌避雷器氧化锌避雷器 主要监测阻性电流、也有的监测总泄漏电流，动作次数。n高压断路器高压断路器 包括油断路器、SF6断路器(含GIS内的断路器)、真空断路器；目前可监测的特征量有：合、分闸线卷电流，操作机构的行程、速度和机械振动，动态回路电阻等。n其它其它还可通过变压器的电容式高压套管（配置专门的测量小套管）或母线（分压的专门传感器）监测电网的内外过电压、谐波、线路及支柱绝缘子的泄漏电流等。各种输变电设备的状态在线监测与诊断可以是集中控制式系统，也可以是便携式装置（即可以单独监测运行部门认为是重要的某一特征量或某一种设备的多种特征量）。智能变电站在线监测智能变电站在线监测
