智能變電站關(guān)鍵技術(shù)研究

1、智能變電站關(guān)鍵技術(shù)研究作者：陳明飛班級：電氣1201班專業(yè)：電氣工程及其自動化學(xué)院：水利與能源動力工程學(xué)院時間：2013-10-26 推薦精選摘要：隨著電力需求的高度增長，數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)與電力市場、客戶之間的關(guān)系越來越緊密?？蛻魧﹄娔苜|(zhì)量要求逐步提高，分布式能源不斷增加，傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以滿足這些發(fā)展要求。為了滿足電力供應(yīng)的節(jié)能、環(huán)保、高效、可靠、穩(wěn)定及可持續(xù)發(fā)展的要求，智能電網(wǎng)的建設(shè)勢在必行。 作為智能電網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)，智能變電站擔(dān)負(fù)了變電設(shè)備狀態(tài)和電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、信息的實(shí)時采集和發(fā)布任務(wù)，同時支撐電網(wǎng)實(shí)時控制、智能調(diào)節(jié)和各類高級應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)變電站與調(diào)度、相鄰變電站、電源、用戶之間的協(xié)

2、同互動。智能變電站不但為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)，也為未來智能電網(wǎng)提供了重要的技術(shù)支持。本文就智能變電站的主要特征及可能應(yīng)用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。l 主要內(nèi)容： 一、智能變電站的概念 二、智能變電站的功能特征 三、智能變電站與數(shù)字化變電站的區(qū)別 四、智能變電站架構(gòu) 五、智能變電站的關(guān)鍵技術(shù) 六、智能變電站現(xiàn)場應(yīng)用中需要重視的問題  七、結(jié)語 推薦精選 一、智能變電站的概念智能變電站是數(shù)字化變電站的升級和發(fā)展，在數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)上，結(jié)合智能電網(wǎng)的需求，對變電站自動化技術(shù)進(jìn)行充實(shí)以實(shí)現(xiàn)變電站智能化功能。從智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)看，智能變電站是智能電網(wǎng)運(yùn)行與控制的關(guān)鍵。作

3、為銜接智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，智能變電站是智能電網(wǎng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調(diào)整電壓的重要電力設(shè)施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”三流匯集的焦點(diǎn)，對建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)具有極為重要的作用。除了變壓器、開關(guān)設(shè)備、輸配電線路及其配套設(shè)備之外，智能變電站在硬件上的兩個重要特征是大量新型柔性交流輸電技術(shù)及裝備的應(yīng)用，以及風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等間歇性分布式清潔電源的接入。這兩個變化，在提高變電站功能的同時也增加了其復(fù)雜程度。智能變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)增加對柔性交流輸電設(shè)備和分布式電源接口的智能化管理和控制功能。根據(jù)國家電網(wǎng)公司智能變電站技術(shù)導(dǎo)則，智能變電

4、站是采用先進(jìn)的傳感器、信息、通信、控制、智能等技術(shù)，以一次設(shè)備參量數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化信息平臺為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時全景監(jiān)測、自動運(yùn)行控制、與站外系統(tǒng)協(xié)同互動等功能，達(dá)到提高變電可靠性、優(yōu)化資產(chǎn)利用率、減少人工干預(yù)、支撐電網(wǎng)安全運(yùn)行，可再生能源“即插即退”等目標(biāo)的變電站。其內(nèi)涵為可靠、經(jīng)濟(jì)、兼容、自主、互動、協(xié)同，并具有一次設(shè)備智能化、信息交換標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)高度集成化、運(yùn)行控制自動化、保護(hù)控制協(xié)同化、分析決策在線化等技術(shù)特征。推薦精選二、智能變電站的功能特征智能變電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)，必須在智能電網(wǎng)的背景下進(jìn)行，要滿足我國智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的要求，體現(xiàn)我國智能電網(wǎng)信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的特

5、征。智能變電站應(yīng)當(dāng)具有以下功能特征：1、緊密聯(lián)結(jié)全網(wǎng)。從智能變電站在智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的位置和作用看，智能變電站的建設(shè)，要有利于加強(qiáng)全網(wǎng)范圍各個環(huán)節(jié)間聯(lián)系的緊密性，有利于體現(xiàn)智能電網(wǎng)的統(tǒng)一性，有利于互聯(lián)電網(wǎng)對運(yùn)行事故進(jìn)行預(yù)防和緊急控制，實(shí)現(xiàn)在不同層次上的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，成為形成統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)節(jié)和紐帶。智能變電站的“全網(wǎng)”意識更強(qiáng)，作為電網(wǎng)的一個重要環(huán)節(jié)和部分，其在電網(wǎng)整體中的功能和作用更加明顯和突出。2、支撐智能電網(wǎng)。從智能變電站的自動化、智能化技術(shù)上看，智能變電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行水平，應(yīng)與智能電網(wǎng)保持一致，滿足智能電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效、清潔、環(huán)保、透明、開放等運(yùn)行性能的要求。在硬件裝置

6、上實(shí)現(xiàn)更高程度的集成和優(yōu)化，軟件功能實(shí)現(xiàn)更合理的區(qū)別和配合。應(yīng)用FACTS技術(shù)，對系統(tǒng)電壓和無功功率，電流和潮流分布進(jìn)行有效控制。3、高電壓等級的智能變電站滿足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。特高壓輸電線路將構(gòu)成我國智能電網(wǎng)的骨干輸電網(wǎng)架，必須面對大容量、高電壓帶來的一系列技術(shù)問題。特高壓變電站應(yīng)能可靠地應(yīng)對和解決在設(shè)備絕緣、斷路開關(guān)等方面的問題，支持特高壓輸電網(wǎng)架的形成和有效發(fā)揮作用。4、中低壓智能變電站允許分布式電源的接入。在未來的智能電網(wǎng)中，一個重要的特征是大量的風(fēng)能、太陽能等間歇性分布式電源的接入。智能變電站是分布式電源并網(wǎng)的入口，從技術(shù)到管理，從硬件到軟件都必須充分考慮并滿足分布式電源并網(wǎng)的需

7、求。大量分布式電源接入，形成微網(wǎng)與配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行模式。這使得配電網(wǎng)從單一的由大型注入點(diǎn)單向供電的模式，向大量使用受端分布式發(fā)電設(shè)備的多源多向模塊化模式轉(zhuǎn)變。與常規(guī)變電站相比，智能變電站從繼電保護(hù)到運(yùn)行管理都應(yīng)做出調(diào)整和改變，以滿足更高水平的安全穩(wěn)定運(yùn)行需要。5、遠(yuǎn)程可視化。智能變電站的狀態(tài)監(jiān)測與操作運(yùn)行均可利用多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化與自動化，以實(shí)現(xiàn)變電站真正的無人值班，并提高變電站的安全運(yùn)行水平。推薦精選6、裝備與設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模塊化安裝。智能變電站的一二次設(shè)備進(jìn)行高度的整合與集成，所有的裝備具有統(tǒng)一的接口。建造新的智能變電站時，所有集成化裝備的一、二次功能，在出廠前完成模塊化調(diào)試，運(yùn)抵安

8、裝現(xiàn)場后只需進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)、接線，無需大規(guī)模現(xiàn)場調(diào)試。一二次設(shè)備集成后標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模塊化安裝，對變電站的建造和設(shè)備的安裝環(huán)節(jié)而言是根本性的變革?？梢员ＷC設(shè)備的質(zhì)量和可靠性，大量節(jié)省現(xiàn)場施工、調(diào)試工作量，使得任何一個同樣電壓等級的變電站的建造變成簡單的模塊化的設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)、連接，因而可以實(shí)現(xiàn)變電站的“可復(fù)制性”，大大簡化變電站建造的過程，而提高了變電站的標(biāo)準(zhǔn)化程度和可靠性。出于以上需求的考慮，智能變電站必須從硬件到軟件，從結(jié)構(gòu)到功能上完成一個飛越。三、智能變電站與數(shù)字化變電站的區(qū)別智能變電站與數(shù)字化變電站有密不可分的聯(lián)系。數(shù)字化變電站是智能變電站的前提和基礎(chǔ)，是智能變電站的初級階段，智能變電站是數(shù)字化變

9、電站的發(fā)展和升級。智能變電站擁有數(shù)字化變電站的所有自動化功能和技術(shù)特征，二者的共同點(diǎn)無需討論。木文認(rèn)為智能變電站與數(shù)字化變電站的差別主要體現(xiàn)在以下3個方面：1、數(shù)字化變電站主要從滿足變電站自身的需求出發(fā)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)一、二次設(shè)備的數(shù)字化通信和控制，建立全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信平臺，側(cè)重于在統(tǒng)一通信平臺的基礎(chǔ)上提高變電站內(nèi)設(shè)備與系統(tǒng)間的互操作性。而智能變電站則從滿足智能電網(wǎng)運(yùn)行要求出發(fā)，比數(shù)字化變電站更加注重變電站之間、變電站與調(diào)度中心之間的信息的統(tǒng)一與功能的層次化。需要建立全網(wǎng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化信息平臺，作為該平臺的重要節(jié)點(diǎn)，提高其硬件與軟件的標(biāo)準(zhǔn)化程度，以在全網(wǎng)范圍內(nèi)提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行水平為目標(biāo)。2、數(shù)字化

10、變電站己經(jīng)具有了一定程度的設(shè)備集成和功能優(yōu)化的概念，要求站內(nèi)應(yīng)用的所有智能電子裝置(IED)滿足統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，擁有統(tǒng)一的接口，以實(shí)現(xiàn)互操作性。 IED分布安裝于站內(nèi)，其功能的整合以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為紐帶，利用網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)。數(shù)字化變電站在以太網(wǎng)通信的基礎(chǔ)上，模糊了一、二次設(shè)備的界限，實(shí)現(xiàn)了一、二次設(shè)備的初步融合。而智能變電站設(shè)備集成化程度更高，可以實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備的一體化、智能化整合和集成。推薦精選3、智能電網(wǎng)擁有更大量新型柔性交流輸電技術(shù)及裝備的應(yīng)用，以及風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等間歇式分布式清潔電源的接入，需要滿足間歇性電源“即插即用”的技術(shù)要求。四、智能變電站架構(gòu)1、數(shù)字化變電站的集成化集成化總是變電站

11、自動化技術(shù)的發(fā)展方向和趨勢。從常規(guī)變電站，到數(shù)字化變電站，再到智能變電站的發(fā)展過程，是變電站內(nèi)的設(shè)備和系統(tǒng)集成化程度越來越高的過程。數(shù)字化變電站用微機(jī)處理和光纖數(shù)字通信優(yōu)化變電站層和間隔層的功能配置;控制、保護(hù)和運(yùn)行支持系統(tǒng)通過局域網(wǎng)彼此互相連接，共享數(shù)據(jù)信息;簡化單個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時保持各個系統(tǒng)的相對獨(dú)立性。在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，數(shù)字化變電站內(nèi)的自動化系統(tǒng)可以進(jìn)行集成，分為三個層次，過程層集成、間隔層集成和變電站層集成。變電站中每個控制和監(jiān)視設(shè)備都需要從過程輸入數(shù)據(jù)，然后輸出控制命令到過程。過程接口將完成被監(jiān)視和控制的開關(guān)場設(shè)備和變電站自動化系統(tǒng)的連接。數(shù)字化變電站中，集成化的一個體現(xiàn)是過程接

12、口被直接集成到了過程中，也就是開關(guān)設(shè)備中。包括用于測量電流和電壓及氣體密度的電子傳感器、斷路器和隔離開關(guān)的位置指示器和傳動裝置都安裝在一個屏蔽的小盒子里，集成到一次設(shè)備中，即所謂的智能化一次設(shè)備。數(shù)字化變電站集成化的另一個體現(xiàn)是間隔層的集成化：構(gòu)筑一個通用的硬件和軟件平臺即統(tǒng)一的多功能數(shù)字裝置(UMD)，將間隔內(nèi)的控制、保護(hù)、測量等功能集成在這個通用的平臺上，通過通用的硬件和軟件采集各功能需要的數(shù)據(jù)和狀態(tài)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。原來控制、保護(hù)等功能不再需要專用的硬件裝置和專用的輸入、輸出通道，而是由合理的軟件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。間隔統(tǒng)一多功能裝置集成了較多的功能，在設(shè)計(jì)時應(yīng)按各功能響應(yīng)時間要求進(jìn)行分類，并確

13、定優(yōu)先級別。顯然，繼電保護(hù)、緊急控制等與保護(hù)相關(guān)的功能，需要響應(yīng)速度快，處于最優(yōu)先級別，決不能被非保護(hù)功能所閉鎖。測量變量的計(jì)算、故障錄波、事件記錄，雖然與保護(hù)過程同時發(fā)生，但可以延時或閉鎖。監(jiān)視、自我診斷、控制功能在正常和出現(xiàn)故障時都不允許閉鎖保護(hù)功能。變電站層的集成是自動化需要在站級處理的各個功能通過站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)組合在統(tǒng)一的系統(tǒng)中。變電站層和過程層的集成功能劃分原則是：凡是間隔層能夠執(zhí)行的功能不應(yīng)由變電站層完成。推薦精選數(shù)字化變電站在過程層、間隔層和變電站層三個層次應(yīng)用的集成化技術(shù)，減少了變電站內(nèi)組件的數(shù)量，提高了元件質(zhì)量，增強(qiáng)自動化功能的協(xié)調(diào)水平，簡化了站內(nèi)接線，提高了運(yùn)行與控制的可靠性

14、。2、智能變電站綜合集成化智能裝置及其功能結(jié)構(gòu)數(shù)字化變電站在運(yùn)用集成技術(shù)之后，全站范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)交互通過光纖以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。變電站層與間隔層之間現(xiàn)場距離長，數(shù)據(jù)交換量大，實(shí)時性要求高，需要與外部電網(wǎng)互聯(lián)互通。而間隔層與過程層之間數(shù)據(jù)交換，不同間隔之間的數(shù)據(jù)交換，都是局限于變電站內(nèi)，數(shù)據(jù)交換多是點(diǎn)對點(diǎn)，瞬時性的。若所有的間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備之間的聯(lián)系完全依賴于光纖網(wǎng)絡(luò)，一旦光纖網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或受到干擾，間隔層與過程層之間的聯(lián)系將非常不可靠，全站的所有自動化功能都可能因此受到影響而不能正常工作。為了進(jìn)一步減少變電站內(nèi)元件(節(jié)點(diǎn))數(shù)量，降低間隔層自動化功能對光纖網(wǎng)絡(luò)的依賴性，將間隔層與過程層之間的聯(lián)系從對

15、光纖網(wǎng)絡(luò)的依賴中解放，同時也為了進(jìn)一步簡化變電站的結(jié)構(gòu)，本文提出了一種將變電站內(nèi)過程層與間隔層一二次設(shè)備進(jìn)行一體化、智能化綜合集成的構(gòu)想，并以此提出智能變電站的架構(gòu)體系。通過分析，認(rèn)為該綜合集成構(gòu)想以及智能變電站架構(gòu)體系的實(shí)現(xiàn)，具有先進(jìn)性，能夠滿足未來智能電網(wǎng)發(fā)展的要求。變電站一、二次設(shè)備的一體化、智能化集成，指除了過程層的測量與控制執(zhí)行等功能外，將目前變電站結(jié)構(gòu)中間隔層的保護(hù)、控制、監(jiān)視等功能也綜合集成到過程高壓設(shè)備現(xiàn)場，由就地安裝的綜合集成化智能裝置 (CompositiveIntegratedIntelligentDevice，CIID)一方面直接作用于一次設(shè)備，另一方面通過標(biāo)準(zhǔn)化的接日

16、并入全站唯一的光纖總線，進(jìn)行各CIID之間，及CIID與變電站層的功能之間的信息共享與優(yōu)化協(xié)作。智能化現(xiàn)場測控裝置(模塊)接受全網(wǎng)統(tǒng)一的同步時鐘信號，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備的模擬量、開關(guān)量與狀態(tài)量的同步采集，按照全網(wǎng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)(如IEC61850)處理，為測得數(shù)據(jù)統(tǒng)一打上同步時間標(biāo)簽;也接受運(yùn)行控制模塊、繼電保護(hù)模塊等的控制命令，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備操作的控制與執(zhí)行。繼電保護(hù)模塊在所有的模塊中享有最高優(yōu)先級，可以直接從智能化現(xiàn)場測控裝置獲取所需信息，以最短的時間做出反應(yīng)，并且在任何情況下其保護(hù)功能都不被閉鎖，同時還可通過標(biāo)準(zhǔn)化接口與其它一次設(shè)備的CIID的保護(hù)功能交互、配合。統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲模塊是CIID的木地

17、信息數(shù)據(jù)庫，測量得到的所有的標(biāo)準(zhǔn)化模擬量、開關(guān)量與狀態(tài)量信息都在此存儲，提供給其它功能模塊，并可按照時間軸、屬性軸等對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的歸類與管理。同時，也可以記錄并存儲各個層次、各個模塊所有的面向?qū)?yīng)一次設(shè)備進(jìn)行操控的命令，以備查詢。運(yùn)行控制模塊從統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲模塊獲取木地設(shè)備的狀態(tài)信息，也可接受來自變電站層的指令或利用其它CIID的信息綜合判斷，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備的自動控制、緊急控制，故障錄波與事件記錄，非正常狀態(tài)與故障狀態(tài)的恢復(fù)等功能。診斷監(jiān)視模塊實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視和診斷。軟件管理模塊可以對所有的功能模塊軟件進(jìn)行管理、更改和升級。CIID的硬件配置要求滿足所有自動化功能所需，并考慮冗余度。今

18、后對CIID功能的增加或提升，只需通過軟件升級實(shí)現(xiàn)。推薦精選CIID 內(nèi)各個模塊之間通過總線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)交互。對外經(jīng)由通信模塊，通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口與變電站層和其它的CIID通訊交互。通信管理模塊在綜合集成化智能裝置中處于 “咽喉”的地位。裝置內(nèi)的各個功能模塊，需要與其它CIID的功能模塊進(jìn)行交互和協(xié)作，也需要向變電站層報(bào)告信息，并接受變電站層的指令。通信管理模塊需要對所有的功能模塊的所有信息進(jìn)行有效的組織和管理，以保證信息交互的可靠與高效。流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化接口的信息包括由變電站層向綜合集成化智能裝置的查詢命令、控制指令、調(diào)用指令等，包括由CIID向變電站層的實(shí)時運(yùn)行信息(包括模擬量、狀態(tài)量、開關(guān)量等)、故

19、障錄波、事件報(bào)告等，以及各CIID間的互鎖和調(diào)用信息。智能化測控裝置是變電站基礎(chǔ)信息的根本來源，通過綜合集成化智能裝置的標(biāo)準(zhǔn)化接口接入站內(nèi)光纖以太網(wǎng)，可以構(gòu)成全站乃至全網(wǎng)范圍的標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)信息平臺。需要說明的是，上述功能模塊不是將各自動化系統(tǒng)裝置在安裝位置上進(jìn)行簡單的捆綁和疊加，而是在將所有自動化功能進(jìn)行全面綜合考慮后的升級優(yōu)化。優(yōu)化的目標(biāo)是：功能齊全、硬件冗余、實(shí)現(xiàn)功能的流程最簡化和最有效化。考慮到今后新的技術(shù)與裝備出現(xiàn)及應(yīng)用的可能性，CIID仍然保留標(biāo)準(zhǔn)化的功能擴(kuò)展接口和裝備配置空間。智能化測控裝置中包含本地人機(jī)界面，只對測量信息進(jìn)行顯示，其它的設(shè)備狀態(tài)信息等都通過網(wǎng)絡(luò)在變電站層集中顯示。為

20、保證功能的獨(dú)立性，減少功能互相之間的影響，提高可靠性，這些模塊的功能都由各自的 CPU處理。推薦精選3、綜合集成的智能變電站的架構(gòu)綜合集成的智能變電站的架構(gòu)如圖1所示，其結(jié)構(gòu)和功能總體上分為兩層，即智能設(shè)備層和變電站層。智能設(shè)備層主要由綜合集成化智能裝置(CIID)和高壓一次設(shè)備構(gòu)成，二者之間通過非常規(guī)電流互感器、非常規(guī)電壓互感器以及各類傳感器建立直接聯(lián)系。除了高壓開關(guān)設(shè)備之外，智能變電站中的一次設(shè)備多了分布式電源接口和柔性交流輸電裝置(FACTS裝置)。由于CIID內(nèi)綜合集成了各個變電站自動化系統(tǒng)的功能模塊，因此可以實(shí)現(xiàn)并完成IEC61850標(biāo)準(zhǔn)提出的變電站分層結(jié)構(gòu)中的過程層和間隔層的功能。

21、可以認(rèn)為智能設(shè)備層是對過程層和間隔層的集成。智能變電站的變電站層的功能主要包括各個CIID在站級的管理和協(xié)調(diào)應(yīng)用，站級的一體化數(shù)據(jù)管理以及與遠(yuǎn)方調(diào)度控制中心和其它智能變電站的信息交互、協(xié)調(diào)控制的管理等。當(dāng)多個智能變電站實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的互聯(lián)時，即可構(gòu)成支撐智能電網(wǎng)的重要節(jié)點(diǎn)。在該架構(gòu)中，變電站中每個控制和監(jiān)視設(shè)備都需要從過程輸入數(shù)據(jù)，然后輸出控制命令到過程。而CIID是核心，它將控制、保護(hù)、測量等功能集成在這個通用的平臺上，通過通用的硬件和軟件采集各功能需要的數(shù)據(jù)和狀態(tài)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。CIID主要有以下幾個模塊：（1)智能化現(xiàn)場測控模塊，它接受全網(wǎng)統(tǒng)一的同步時鐘信號，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備的模擬量、開關(guān)量

22、與狀態(tài)量的同步采集，也接受運(yùn)行控制模塊、繼電保護(hù)模塊等的控制命令，實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備操作的控制與執(zhí)行。（2)繼電保護(hù)模塊，它可以直接從智能化現(xiàn)場測控裝置獲取所需信息，以最短的時間做出反應(yīng)，并且在任何情況下其保護(hù)功能都不被閉鎖，因此它是優(yōu)先級別最高的模塊。（3)通信模塊，通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口與變電站層和其它的CIID通訊交互。五、智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)智能變電站通過全景廣域?qū)崟r信息統(tǒng)一同步采集，實(shí)現(xiàn)變電站自協(xié)調(diào)區(qū)域控制保護(hù)，支撐各級電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和各類高級應(yīng)用;智能變電站設(shè)備信息和運(yùn)行維護(hù)策略與電力調(diào)度實(shí)現(xiàn)全面互動，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)監(jiān)測的設(shè)備全壽命周期綜合優(yōu)化管理;變電站主要設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化，為堅(jiān)強(qiáng)實(shí)體電網(wǎng)

23、提供堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)。為實(shí)現(xiàn)以上功能，本文認(rèn)為智能變電站應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備融合、功能整合、結(jié)構(gòu)簡潔、信息共享、通訊可靠、控制靈活、接口規(guī)范、擴(kuò)展便捷、安裝模塊化、站網(wǎng)一體化等特點(diǎn)，應(yīng)包括以下技術(shù)內(nèi)容：推薦精選 1、智能變電站技術(shù)體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范 在對智能電網(wǎng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀、技術(shù)體系、實(shí)施進(jìn)程及發(fā)展趨勢進(jìn)行跟蹤、分析和*估的基礎(chǔ)上，依據(jù)中國智能電網(wǎng)體系研究報(bào)告，研究智能變電站與數(shù)字變電站的差異，給出智能變電站的內(nèi)涵、外延和應(yīng)用范圍;研究智能變電站內(nèi)各種設(shè)備和系統(tǒng)的物理特性、運(yùn)行邏輯及其輸入輸出的形式、介質(zhì)，抽象出物理和信息模型，并基于統(tǒng)一的建模方法實(shí)現(xiàn)自描述;開展對智能電網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)體系、技術(shù)支撐體

24、系、智能應(yīng)用體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、運(yùn)維體系及技術(shù)*價體系的研究。 2、硬件的集成技術(shù) 傳統(tǒng)變電站中信息的采集和處理過程是通過中央處理器與外圍芯片或設(shè)備的配合來完成的，大量數(shù)據(jù)計(jì)算和邏輯分析過程以及一些高級應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)都集中于中央處理器中，中央處理器性能的高低決定了各種功能實(shí)現(xiàn)的速度與質(zhì)量，這里使用的中央處理器可以是DSP(Digital Signal Processing)，ARM (Advanced RISC Machines)或CPU (CentralProcessing Unit)等。這種設(shè)計(jì)的弊端在于一方面中央處理器本身集成的資源有限，不能滿足智能變電站不斷增加的實(shí)時處理信息的需要，從

25、而成為智能變電站技術(shù)發(fā)展的瓶頸；另一方面，處理器本身所集成的很多其他的硬件資源因不能滿足智能變電站的需要而被閑置，造成了資源浪費(fèi)。另外，嵌入式系統(tǒng)中操作系統(tǒng)的刪減是一項(xiàng)很繁瑣的工作，而操作系統(tǒng)的復(fù)雜性也增加了系統(tǒng)測試的難度和出錯的概率。 隨著現(xiàn)代電子學(xué)的發(fā)展，硬件描述語言的出現(xiàn)使得硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)表現(xiàn)出模型化、集成化、自動化的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了真正的針對功能的模塊化設(shè)計(jì)，可以將某些固定的邏輯處理過程在智能設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行固化，將原來由某些軟件實(shí)現(xiàn)的功能轉(zhuǎn)化為硬件實(shí)現(xiàn)。這種設(shè)計(jì)既保證了邏輯處理的實(shí)時性、可靠性和準(zhǔn)確性，解決了信息傳輸時的瓶頸問題：又節(jié)省了硬件資源的開銷，提高了設(shè)備的集成度

26、；另外，模塊化的設(shè)計(jì)也便于智能設(shè)備的檢修更換和升級。 硬件的集成技術(shù)在智能變電站內(nèi)的應(yīng)用將會打破傳統(tǒng)變電站設(shè)備的硬件設(shè)計(jì)理念，改變變電站硬件設(shè)備的布置格局，從而翻開變電站硬件設(shè)備設(shè)計(jì)新的一頁。 3、軟件的構(gòu)件技術(shù) 智能變電站內(nèi)的軟件系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)的測控、信息管理等功能，而且還要將PMU (相量測量單元)、錄波等功能進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)狀態(tài)估計(jì)、區(qū)域集控、在線狀態(tài)監(jiān)測、遠(yuǎn)程維護(hù)、電能質(zhì)量評估以及智能管理等高級功能，并且能夠根據(jù)工程配置文件生成系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)變電站系統(tǒng)和設(shè)備系統(tǒng)模型的自動重構(gòu)等功能。要實(shí)現(xiàn)上述功能，軟件的構(gòu)件技術(shù)的應(yīng)用必不可少。 推薦精選 軟件構(gòu)件是指具有一定功能、能夠獨(dú)立

27、工作或同其他構(gòu)件裝配起來協(xié)調(diào)工作的程序體。軟件構(gòu)件技術(shù)的實(shí)質(zhì)是在不同粒度上對一組代碼或類等進(jìn)行組合和封裝，以完成一個或多個功能的特定服務(wù)，進(jìn)而為用戶提供接口。構(gòu)件技術(shù)的核心思想是分而治之，構(gòu)件技術(shù)將系統(tǒng)的抽象程度提高到一個比面向?qū)ο蠹夹g(shù)更高的層次。軟件復(fù)用技術(shù)是實(shí)現(xiàn)構(gòu)件技術(shù)的重要手段，如何提取可復(fù)用構(gòu)件以及如何組裝成系統(tǒng)并能實(shí)現(xiàn)互操作是構(gòu)件技術(shù)所面臨的關(guān)鍵問題。 軟件構(gòu)件技術(shù)是靈活、彈性、實(shí)時的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)，也是嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能集成的重要手段。軟件構(gòu)件技術(shù)的成熟應(yīng)用必須依賴于良好的軟件結(jié)構(gòu)體系。目前，要實(shí)現(xiàn)各種高級應(yīng)用功能在智能變電站內(nèi)的有效集成以及靈活配置和重構(gòu)，在軟件技

28、術(shù)方面所要解決的問題還有很多。如：軟件體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)件模型，構(gòu)件接口，構(gòu)件粒度，構(gòu)件的獲取、管理、組裝與部署等諸多問題。軟件構(gòu)件技術(shù)在智能變電站中的應(yīng)用反映在嵌入式軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、多代理技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用中。 軟件構(gòu)件技術(shù)在智能變電站內(nèi)的應(yīng)用不僅可以減少智能變電站在功能軟件的集成和開發(fā)活動中大量的重復(fù)性勞動，提高變電站軟件的效率和靈活度，降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期：而且能夠加強(qiáng)系統(tǒng)功能間的互操作性，使系統(tǒng)功能在變電站內(nèi)能夠靈活分布，從而提高了系統(tǒng)的可靠性和自愈性。 4、信息的管理存儲技術(shù) 保證智能變電站采集信息的服務(wù)質(zhì)量。統(tǒng)一的數(shù)字化信息平臺的構(gòu)建體現(xiàn)了智能變電站信息集中管理的設(shè)計(jì)思想，信息的集

29、中管理不僅為實(shí)現(xiàn)各種信息模型的集成、轉(zhuǎn)換、調(diào)用和冗余等功能提供了方便，而且為一些簡單的調(diào)度功能向變電站系統(tǒng)的下放提供了基礎(chǔ)信息支撐和技術(shù)實(shí)現(xiàn)支撐。 高度集成的信息系統(tǒng)和統(tǒng)一的數(shù)字化信息平臺不僅為智能變電站提供了很好的擴(kuò)展性與經(jīng)濟(jì)性，也為信息資源的共享、動態(tài)擴(kuò)展、分配提供了平臺。但是，海量信息的采集也為信息的實(shí)時傳輸帶來了困難。以太網(wǎng)的發(fā)展遠(yuǎn)未能滿足智能變電站對海量信息的通信需要，因此，信息分優(yōu)先級傳輸與信息就地存儲顯得尤為重要。信息優(yōu)先級可以保證關(guān)鍵信息實(shí)時、準(zhǔn)確、可靠地傳輸，而非關(guān)鍵信息的就地存儲不但減少了傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷程度，而且可以為系統(tǒng)決策提供充分的信息依據(jù)。虛擬化的技術(shù)可以將變電站的底層

30、硬件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬成一個共享的資源庫，就地存儲的信息可以在庫內(nèi)按需分配調(diào)用。 信息優(yōu)先級傳輸與信息就地存儲技術(shù)的本質(zhì)是將信息按不同粒度細(xì)化， 以實(shí)現(xiàn)信息的分層分布調(diào)用，從而保證信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與可靠性。另一方面，隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，電力系統(tǒng)信息安全與防護(hù)成為一重要課題被提上日程。信息的分層管理可對信息進(jìn)行分析、評估，并依據(jù)信息的不同等級設(shè)計(jì)信息安全策略，從而提高了網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的安全性，最大限度地保證各級電網(wǎng)的信息安全和信息權(quán)限。推薦精選 5、智能變電站系統(tǒng)和設(shè)備系統(tǒng)模型的自動重構(gòu)技術(shù) 研究變電站自動化系統(tǒng)中智能裝置的自我描述和規(guī)范;研究基于以太網(wǎng)的智能裝置的即插即用技術(shù)：研究變電站自動化

31、監(jiān)控系統(tǒng)對智能裝置的識別技術(shù)、自動建模技術(shù);研究當(dāng)智能裝置模型發(fā)生變化時的系統(tǒng)自適應(yīng)和系統(tǒng)模型重構(gòu)技術(shù);研究自動化系統(tǒng)對智能裝置的模型進(jìn)行校驗(yàn)，對智能裝置的功能及其模件進(jìn)行測試、檢查的交互技術(shù);研究當(dāng)變電站運(yùn)行方式發(fā)生變化時，智能測控和保護(hù)裝置在線自動重構(gòu)運(yùn)行模型的方法，后臺系統(tǒng)自動修改智能裝置的功能配置和參數(shù)整定的技術(shù);研究自動化系統(tǒng)在智能裝置故障時對故障節(jié)點(diǎn)的快速定位、切除和模型自適應(yīng)技術(shù)。 6、基于電力電子的智能化柔性電力設(shè)備的研發(fā)及其應(yīng)用技術(shù) 包括不同柔性電力設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究，數(shù)學(xué)模型研究，功能特性及其對電網(wǎng)影響仿真與試驗(yàn)研究，以及自身控制與相互間協(xié)調(diào)控制策略研究等。目前己在電力系統(tǒng)

32、中獲得不同程度應(yīng)用的智能化柔性電力設(shè)備主要包括晶閘管控制串聯(lián)補(bǔ)償器(TCSC)、靜止無功補(bǔ)償器(SVC)、靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)、有源濾波器(APF)等，它們在改善電力系統(tǒng)控制性能、提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性與電能質(zhì)量等運(yùn)行品質(zhì)方面發(fā)揮了重要作用;處于研發(fā)或不同程度試驗(yàn)中的柔性電力設(shè)備還有靜止無功發(fā)生器(SVG)、固態(tài)限流器(SSFCL)、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器(SSSC)、晶閘管控制移相器(TCPST)等，這些設(shè)備投運(yùn)后，必將進(jìn)一步改善、提高電力系統(tǒng)的控制性能、運(yùn)行穩(wěn)定性、電能質(zhì)量等運(yùn)行品質(zhì)。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的步伐的推進(jìn)，必將研發(fā)出更多不同功能的柔性電力設(shè)備并在電力

33、系統(tǒng)中獲得應(yīng)用。 7、間歇性分布式電源接入技術(shù) 風(fēng)能、太陽能等清潔能源，具有如下特點(diǎn)：儲量豐富地區(qū)大多較為偏遠(yuǎn);能量不夠集中，相對分散;受氣象變化及生物活動的影響，能量波動明顯，用于發(fā)電，則出力呈現(xiàn)間歇性波動特性等。因此，清潔能源可再生并網(wǎng)發(fā)電(稱為間歇性電源)直接接入電網(wǎng)，將對電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性、可靠性以及電能質(zhì)量等方面造成沖擊和影響，對電力系統(tǒng)的備用容量提出更高要求。另外，間歇性電源發(fā)電裝置需按峰值功率設(shè)計(jì)投資，在能量波動大的情況下，裝機(jī)容量的可利用率低。如何解決能量波動問題，是間歇性電源發(fā)展和利用面臨的主要挑戰(zhàn)。智能變電站作為間歇性電源并入智能電網(wǎng)的接口，必須考慮并發(fā)展對應(yīng)的柔

34、性并網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對間歇性電源的功率預(yù)測、實(shí)時監(jiān)視、靈活控制，以減輕間歇性電源對電網(wǎng)沖擊和影響。推薦精選 8、分布式電源的保護(hù)控制技術(shù) 分布式電源的接入提高了智能電網(wǎng)的靈活性、效率和安全性，改變了配電系統(tǒng)單向潮流的點(diǎn),使傳統(tǒng)的單電源輻射網(wǎng)絡(luò)變成了一個多源網(wǎng)絡(luò)。這使得智能變電站內(nèi)保護(hù)設(shè)備之間建立起來的配合關(guān)系被打破，保護(hù)的動作行為和動作性能都將會受到較大的影響。針對大容量的分布式電源接入智能電網(wǎng)的保護(hù)算法的研究也是智能變電站繼電保護(hù)的關(guān)鍵內(nèi)容。 分布式能源作為一個獨(dú)立的整體模塊，既可以孤網(wǎng)運(yùn)行，也可以在大電網(wǎng)上并網(wǎng)運(yùn)行。分布式能源在接入系統(tǒng)時對電網(wǎng)的頻率、無功以及電壓穩(wěn)定的影響是不容忽視的。因此，

35、如何保證在任何工況下繼電保護(hù)系統(tǒng)都能對分布式電故障做出及時響應(yīng)，同時在并網(wǎng)運(yùn)行的情況下繼電保護(hù)系統(tǒng)還具有快速感知大電網(wǎng)故障的能力并保護(hù)的選擇性、快速性、靈敏性和可靠性，這是智能變電站繼電保護(hù)的難點(diǎn)課題。分布式能源的保護(hù)系統(tǒng)完全不同于常規(guī)變電站的保護(hù)控制策略。 分布式能源的保護(hù)策略主要是針對分布式電源雙向潮流流通、電源內(nèi)部電力電子設(shè)備大量引入的點(diǎn)，通過阻抗前饋和負(fù)荷模型反饋等算法來制定的保護(hù)控制策略。保護(hù)策略包括全線速動保護(hù)、低壓保護(hù)、反孤島、高頻切機(jī)和低頻減載等特殊保護(hù)功能，保護(hù)策略制定的關(guān)鍵問題在于保護(hù)定值與主網(wǎng)架保護(hù)定值之間的配合。分布式能源的控制策略制定的主要問題在于并網(wǎng)控制，其并網(wǎng)后會改變主網(wǎng)架的供電格局，使系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素增加。因此，必須采用自動同期控制以及重合閘控