智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)探討專業(yè)完整版

1、 智能變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)探討SCD工具：一體化設(shè)計、運行、維護數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸信息綜合分析及智能告警信息綜合可視化告警直傳和遠程瀏覽提綱2SCD工具：一體化設(shè)計、運行、維護數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸信息綜合分析及智能告警信息綜合可視化告警直傳和遠程瀏覽提綱3一次設(shè)備二次設(shè)備一次二次設(shè)備之間關(guān)系為變電站的智能化提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型SCD文件4現(xiàn)階段：系統(tǒng)集成商完成SCD文件嚴重依賴設(shè)備廠商，設(shè)計院以及變電站管理方參與程度不高系統(tǒng)配置工作量大，廠商負責修改全站配置信息不便于工作的協(xié)調(diào)，同時模型的一致性難以保證維護管理困難在變電站改擴建時未獲得預(yù)想的便利，由于系統(tǒng)集成由設(shè)備廠商完成，改擴建時若

2、更換廠商則原有的配置繼承非常有限SCD文件5未來：設(shè)計單位完成SCD文件設(shè)計階段完成變電站文件配置工作，統(tǒng)一站內(nèi)的圖形和模型，為工程調(diào)試提供指導(dǎo)，為今后的改擴建提供依據(jù)數(shù)字化變電站運行維護人員則可以復(fù)用設(shè)計階段的配置結(jié)果，并在讀懂站內(nèi)配置圖形的前提下自行進行修改，以完成日常的運行維護等工作各廠家則只需負責調(diào)試各自提供的二次裝置SCD文件6人員職責專業(yè)人員熟悉SCL語法及61850模型提供基于SCL語法的表格或列表式配置方式設(shè)計人員熟悉并習(xí)慣于傳統(tǒng)變電站設(shè)計，對61850有一定了解可視化SSD設(shè)計及功能邏輯節(jié)點分配可視化虛端子連線配置可視化網(wǎng)絡(luò)通訊配置運維人員習(xí)慣于傳統(tǒng)變電站的運行管理模式，對6

3、1850了解較少在可視化設(shè)計結(jié)果的基礎(chǔ)上，提供快速便捷的瀏覽功能可對可視化設(shè)計結(jié)果進行少量修改提供包括SCL文件及可視化設(shè)計結(jié)果在內(nèi)的版本管理提供SCL文件的比較分析功能7配置過程可視化可視化SSD配置功能開發(fā)可視化虛端子配置功能開發(fā)版本管理功能開發(fā)SCD工具的要求8可視化配置SSDSystem SpecificationSystem Specification Description (SSD)Single line diagramFunction specification (Logic Node)IED Configuration Description (ICD)Stand-alone

4、 Device ConfigurationIED SelectionSystem Configuration支持系統(tǒng)單線圖的繪制支持邏輯節(jié)點的圖形化關(guān)聯(lián)（功能分配與再分配）支持以“編譯”方式自動將圖形化配置內(nèi)容轉(zhuǎn)換為SCL中對于部分的內(nèi)容支持標準邏輯節(jié)點與實例化IED的圖形化關(guān)聯(lián)（功能再分配）9SSD配置主界面10圖形繪制區(qū)配置工具欄圖元工具箱圖元屬性窗口10可視化配置虛端子按發(fā)送、接收裝置定義裝置圖元裝置圖元的開入開出虛端子可自定義配置，也可按預(yù)定義的規(guī)則自動選取自動列出裝置及虛端子描述，隱藏虛端子對應(yīng)的61850引用名以圖形文件的方式定義虛端子圖，可同時支持多幅虛端子圖形使用者可按需要將各

5、裝置間的虛端子連接關(guān)系組織在不同的圖形中可遍歷所有虛端子圖，并自動生成符合IEC61850規(guī)范的裝置間連接關(guān)系11虛端子圖瀏覽提供在虛端子圖形上瀏覽與某個開出裝置相關(guān)聯(lián)的開入裝置及其開入虛端子提供在虛端子圖形上瀏覽與某個開出虛端子相關(guān)聯(lián)的開入裝置及其開入虛端子系統(tǒng)單線圖瀏覽一二次設(shè)備關(guān)聯(lián)信息瀏覽可視化瀏覽以工程為單位，提供包括SCL文件及可視化設(shè)計結(jié)果在內(nèi)的版本管理以樹形或列表的方式列出歷次創(chuàng)建的版本提供任意兩個版本間的比較功能提供任意歷史版本的回溯功能采用文件數(shù)據(jù)庫及壓縮技術(shù)，將壓縮后的版本數(shù)據(jù)存儲在單個數(shù)據(jù)文件中，通過拷貝單個數(shù)據(jù)文件即可完成所有配置數(shù)據(jù)的備份及轉(zhuǎn)移版本管理SCL檢查及校驗

6、支持IEC61850 Schema校驗及擴展的語義校驗全面的SCL擴展語義校驗涵蓋幾乎所有可能存在的錯誤配置，具體包括：ConnectedAP對IED及AccessPoint引用的有效性MMS網(wǎng)IP地址的有效性及唯一性GSE對GSEControl引用的有效性SMV對SampledValueControl引用的有效性GSE/SMV APPID的有效性及唯一性LN下各對象實例(DOI,SDI,DAI)對DataTypeTemplates引用的有效性GSEControl appID的有效性及唯一性SampledValueControl smvID的有效性及唯一性DataSet FCDA的唯一性Dat

7、aSet FCDA對自身內(nèi)部信號的引用性Inputs中內(nèi)部信號及外部信號引用的有效性Inputs中內(nèi)部信號及外部信號DO/DA不匹配.SCD文件：一體化設(shè)計、運行、維護數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸信息綜合分析及智能告警信息綜合可視化告警直傳和遠程瀏覽提綱15保護測控一體化問題硬件緊密耦合，互相影響雙數(shù)據(jù)源的通信及應(yīng)用對一次設(shè)備及二次回路的影響調(diào)試、運行、維護相關(guān)問題檢測認證成本分析間隔層數(shù)據(jù)的采集16測量數(shù)據(jù)精度提高：頻率由0.01提高到0.001HZ目前頻率精度:0.01HZ電網(wǎng)的實際情況：頻率基本上在小數(shù)點以后3位變化PCS9705通過計算電壓分量的實、虛部的過零點的角速度，從而使頻率的測量精度達

8、到0.005Hz測量精度由千分之二提高到千分之一對于1000kV特高壓線路來說千分之二的誤差實在太大間隔層數(shù)據(jù)的采集17遙測帶品質(zhì)時標技術(shù) 提升遙測實時上送至100mS；提高了遙測傳輸?shù)膶崟r性，并且實現(xiàn)了遙測打時標，為EMS系統(tǒng)提供了高品質(zhì)狀態(tài)估計數(shù)據(jù)；帶品質(zhì)的遙測18數(shù)據(jù)實時性提高：為EMS系統(tǒng)的高級應(yīng)用服務(wù)需要做的主要工作：優(yōu)化變電站的通信協(xié)議提供測量數(shù)據(jù)打時標手段提供遙測主動上送手段優(yōu)化測控、遠動軟件架構(gòu)測控上送數(shù)據(jù)的實時性提高遠動傳送數(shù)據(jù)的實時性提高遠動規(guī)約的實時性實時性的提高是一項緊迫的工作提高變電站數(shù)據(jù)的實時性和精度19站控層的數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)的類型極大豐富電網(wǎng)調(diào)度信息：滿足電網(wǎng)調(diào)度指

9、揮與電網(wǎng)運行分析需求。主要數(shù)據(jù)有：穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)數(shù)據(jù)，開關(guān)、刀閘數(shù)據(jù)，電網(wǎng)故障信號等。設(shè)備監(jiān)控信息：滿足一、二此設(shè)備運行狀態(tài)遠方監(jiān)視與操作控制需求，主要數(shù)據(jù)有：設(shè)備運行工況、異常告警信號，保護、穩(wěn)控裝置動作信號，遠方操作控制命令等設(shè)備運檢業(yè)務(wù)：滿足一、二次設(shè)備狀態(tài)檢修需求，主要數(shù)據(jù)有：油色譜、氣體密度、泄漏電流、介損等：其他：計量、環(huán)境、消防等對下采集通信規(guī)約：以IEC61850規(guī)約為主，輔以IEC102、 IEEE1344、視頻規(guī)約20數(shù)據(jù)處理技術(shù)全景建模技術(shù)梳理各業(yè)務(wù)系統(tǒng)模型基于61850(二次)+IEC61970(一次) CIM模型實現(xiàn)模型擴展和補充采用物理集成和聯(lián)邦集成兩種方

10、式建模使用標準方式對外發(fā)布數(shù)據(jù)存儲技術(shù)實時數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫時間序列實時庫+時間序列歷史庫數(shù)據(jù)校驗技術(shù)分布式狀態(tài)估計：數(shù)據(jù)辨識+不良數(shù)據(jù)檢測21全景視圖對象唯一完整狀態(tài)部分特性不同側(cè)面建立模型運行效率擴展性虛擬定義公共模型反映電網(wǎng)全貌模型整合實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享22數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)基本技術(shù)原則 告警直傳、遠程瀏覽、數(shù)據(jù)優(yōu)化、認證安全數(shù)據(jù)交換技術(shù)方案數(shù)據(jù)優(yōu)化、分類與傳輸由廠站端完成直采直送，直接關(guān)聯(lián)調(diào)度主站系統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)備模型、實時數(shù)據(jù)庫和圖形畫面等。體現(xiàn)“實時數(shù)據(jù)少而精”的基本原則。標準的支持CIM-ECIM-GCIM-S23為滿足大運行體系的要求，調(diào)控中心可通過接收優(yōu)化后的實時數(shù)據(jù)和設(shè)備告警信息以及使用遠

11、程瀏覽工具，實現(xiàn)對變電站設(shè)備的遠程監(jiān)控為滿足大檢修體系的要求，運維站可通過接收設(shè)備告警信息和使用遠程瀏覽等工具，實現(xiàn)對變電站設(shè)備的遠程運維基本技術(shù)原則24現(xiàn)狀：通信方式：遠動機，CDT，101/104信息：調(diào)度信息(350)+監(jiān)控信息(4000)問題：大量非調(diào)度業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接入，增加維護使用復(fù)雜度基于實時數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用多，讀寫負載重，影響時效性多數(shù)設(shè)備監(jiān)控數(shù)據(jù)不符合CIM數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)交互技術(shù)方案25解決方案：充分利用變電站監(jiān)控系統(tǒng)天然的資源，為調(diào)度提供支撐，把站端綜合分析的結(jié)果傳輸?shù)街髡驹O(shè)計“設(shè)備告警文本直傳”方式，在不關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫的條件下，直接將告警信號顯示在告警窗。增加遠程瀏覽途徑，查看變電站監(jiān)

12、控后臺界面變電站需增加告警圖形網(wǎng)關(guān)機（硬件+軟件）數(shù)據(jù)交互技術(shù)方案26SCD文件：一體化設(shè)計、運行、維護數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸信息綜合分析及智能告警信息綜合可視化告警直傳和遠程瀏覽提綱27信息綜合分析及智能告警基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析、歸類告警信息的分層、分類數(shù)據(jù)校核一般告警信息的分析歸納、推理給出處理建議故障信息的快速診斷故障信息綜合診斷信息篩選、上傳28利用保護動作、開關(guān)跳閘信息，以及大量經(jīng)由SCADA 系統(tǒng)采集獲得的信息，采用基于保護動作鏈的故障診斷方法，得到系統(tǒng)故障的響應(yīng)動作鏈，即故障響應(yīng)流程，為運行人員了解故障處理和演變過程提供依據(jù)。故障診斷分析模塊在收到啟動分析的信號后，對故障時段內(nèi)的告警信息

13、做過濾篩選預(yù)處理，將獲取到的告警數(shù)據(jù)結(jié)合事故后斷面進行故障診斷，分析數(shù)據(jù)源，利用基于保護動作鏈的原理對保護動作告警信息和開關(guān)動作信息進行逐一分析，最后得出診斷結(jié)果。快速故障診斷1、告警信息預(yù)處理 告警預(yù)處理功能在收到故障診斷啟動信號后，并通過對采集的相關(guān)告警信息進行分析、判斷，剔除偽信息后，提煉對故障分析有用的信息并分類，如保護裝置動作信息，開關(guān)變位信息，重合閘信息等2、擾動類型界定 電網(wǎng)事故的甄別需要考慮多重因素，以避免對事故的錯誤認定或漏判。通過將開關(guān)遙信變位信息與保護信息相匹配時，界定擾動的性質(zhì)：保護跳閘、人工操作、錯誤信息。快速故障診斷-具體步驟3、電網(wǎng)故障診斷 電網(wǎng)故障診斷是為運行人

14、員服務(wù)，在SCADA系統(tǒng)的支持下，完成以下主要任務(wù)：分析開關(guān)和保護動作關(guān)系并對開關(guān)及保護動作評價。診斷電網(wǎng)中發(fā)生故障的元件。篩選出需要進一步確認的報警信息快速故障診斷-具體步驟 故障時段信息 故障動作鏈信息 保護動作和開關(guān)動作的匹配關(guān)系 不合理保護動作鏈的判斷 不確定觸發(fā)動作原因的開關(guān)動作表快速故障診斷-診斷結(jié)果快速故障診斷-告警窗故障對應(yīng)的保護動作信息故障診斷結(jié)果快速故障診斷-告警窗故障對應(yīng)的開關(guān)刀閘信息快速故障診斷-故障簡報故障設(shè)備: 蘭堰5804線,故障相:A相,瞬時故障.跳閘開關(guān): 蘭堰線/3號主變5022, 蘭堰線5021, 保護動作: 500kV 蘭堰5804線第一套線路保護-CS

15、C103: 2010-10-14 15:31:19.669, 接地距離段動作 500kV 蘭堰5804線第二套線路保護-PCS931: 2010-10-14 15:31:19.669, 工頻變化量距離動作 2010-10-14 15:31:19.669, 縱聯(lián)差動保護動作 2010-10-14 15:31:19.669, 接地距離段動作 500kV 5021開關(guān)第一套開關(guān)保護-CSC121: 2010-10-14 15:31:20.409, 重合閘動作 500kV 5021開關(guān)第二套開關(guān)保護-PCS921: 2010-10-14 15:31:20.409, 重合閘動作 500kV 5022開關(guān)

16、第一套開關(guān)保護-CSC121: 2010-10-14 15:31:20.709, 重合閘動作 500kV 5022開關(guān)第二套開關(guān)保護-PCS921: 2010-10-14 15:31:20.709, 重合閘動作故障性質(zhì): 蘭堰5804線發(fā)生A相瞬時故障. 蘭堰5804線第1套,第2套線路保護動作,跳開蘭堰線/3號主變5022A相,蘭堰線5021A相 ,蘭堰線5021第1套,第2套斷路器保護重合閘動作,蘭堰線5021合閘,蘭堰線/3號主變5022第1套 ,第2套斷路器保護重合閘動作,蘭堰線/3號主變5022合閘,重合成功.判為瞬時故障. 目前,蘭堰線/3號主變5022在合位,蘭堰線5021在合位

17、.處理方案: 1、 智能告警系統(tǒng)判斷 蘭堰5804線發(fā)生A相瞬時故障. 確定后臺光字信號及其他信息: (1)、 確認開關(guān)變位情況：蘭堰線/3號主變5022、蘭堰線5021開關(guān)閃紅,在合位; (2)、 確認保護動作情況：線路保護動作,蘭堰線/3號主變5022、蘭堰線5021重合閘動作,確定故障相別 (3)、 檢查蘭堰5804線潮流、電壓是否恢復(fù)正常。 2、 5分鐘內(nèi)第一次通知監(jiān)控中心: 蘭堰5804線發(fā)生A相瞬時故障. 蘭堰5804線第1套,第2套線路保護動作,跳開蘭堰線/3號主變5022A相,蘭堰線5021A相 ,蘭堰線5021第1套,第2套斷路器保護重合閘動作,蘭堰線5021合閘,蘭堰線/3

18、號主變5022第1套 ,第2套斷路器保護重合閘動作,蘭堰線/3號主變5022合閘,重合成功.判為瞬時故障. 目前,蘭堰線/3號主變5022在合位,蘭堰線5021在合位. 同時將事故情況匯報省調(diào)、地調(diào)、工區(qū)、所長。 3、 現(xiàn)場檢查 (1)、 一次設(shè)備檢查：蘭堰線/3號主變5022、蘭堰線5021開關(guān)實際位置。 蘭堰5804線間隔站內(nèi)設(shè)備是否正常，有無接地或閃絡(luò)現(xiàn)象。 檢查周圍設(shè)備有無損壞、變形。 (2)、 二次設(shè)備檢查： 5021兩套開關(guān)保護均動作。 5022兩套開關(guān)保護均動作。 蘭堰5804線兩套線路保護均動作。 檢查保護測距，復(fù)歸保護信號。 (3)、 查看故障電流波形、電流值、故障電壓等;

19、(4)、 檢查確認監(jiān)控系統(tǒng)有無異常光字，是否存在未復(fù)歸信號。故障設(shè)備: 蘭堰5804線,故障相:A相,瞬時故障.跳閘開關(guān): 蘭堰線/3號主變5022, 蘭堰線5021, 保護動作: 500kV 蘭堰5804線第一套線路保護-CSC103: 2010-10-14 15:31:19.669, 接地距離段動作故障性質(zhì): 蘭堰5804線發(fā)生A相瞬時故障目前,蘭堰線/3號主變5022在合位,蘭堰線5021在合位處理方案: 1、確定后臺光字信號及其他信息: (1)確認開關(guān)變位情況(2)確認保護動作情況(3)檢查蘭堰5804線潮流、電壓是否恢復(fù)正常。 2、 5分鐘內(nèi)第一次通知監(jiān)控中心3、 現(xiàn)場檢查(1)一次

20、設(shè)備檢查 (2)二次設(shè)備檢查 (3)查看故障電流波形、電流值、故障電壓等; (4) 檢查確認監(jiān)控系統(tǒng)有無異常光字，是否存在未復(fù)歸信號。 在快速故障診斷階段結(jié)束后，系統(tǒng)進行綜合故障診斷。綜合故障診斷利用快速故障診斷階段分析出的大致故障范圍,確定故障設(shè)備類型,采集這一范圍內(nèi)的波形數(shù)據(jù)并通過保護計算分析故障點的性質(zhì)和進行保護動作行為評判.綜合故障診斷提供強大的分析功能：諧波分析、序分量分析、功率分析、矢量分析等覆蓋線路保護、主變保護、母差保護等多種保護原理的計算波形分析37綜合故障分析結(jié)合快速診斷和波形分析的綜合分析報告38SCD文件：一體化設(shè)計、運行、維護數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸信息綜合分析及智能告警

21、信息綜合可視化告警直傳和遠程瀏覽提綱39信息綜合可視化40通過任務(wù)為導(dǎo)向進行有機整理，實現(xiàn)監(jiān)控界面一站式操作，方便用戶使用以關(guān)鍵數(shù)據(jù)驅(qū)動界面顯示，實現(xiàn)用戶界面與系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的聯(lián)動能夠靈活定制不同的工作場景，綜合展現(xiàn)全景數(shù)據(jù)。信息綜合可視化41KPI指標計算： 一次設(shè)備、二次設(shè)備、環(huán)境面向運行安全運行天數(shù)、設(shè)備健康狀況、系統(tǒng)運行告警總、母線電壓、頻率、電壓合格率、開關(guān)分合次數(shù)、保護動作次數(shù)、環(huán)境監(jiān)測和安防狀況。面向檢修一次主設(shè)備運行狀態(tài)、二次設(shè)備運行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)、設(shè)備健康狀況和檢修提示。高級應(yīng)用索引圖變壓器油色譜三比值展示界面設(shè)備運行工況展示界面一體化電源視頻圖像嵌入46SCD文件：一體化設(shè)計、運行、維護數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸信息綜合分析及智能告警信息綜合可視化告警直傳和遠程瀏覽提綱47告警直傳、遠程瀏覽數(shù)據(jù)優(yōu)化、告警直傳： 新建和改造的變電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)就地對實時數(shù)據(jù)、告警信息、設(shè)備狀態(tài)進行優(yōu)化處理，將電網(wǎng)調(diào)控運行必需的、經(jīng)優(yōu)化精簡的遙測和遙信數(shù)據(jù)傳送給調(diào)度主站，同時將設(shè)備監(jiān)控所需的告警信息實時傳送至主站系統(tǒng)，實現(xiàn)“源端維護、全網(wǎng)共享”全程瀏覽、認證安全： 無人值班站出現(xiàn)設(shè)備告警后，調(diào)度監(jiān)控人員應(yīng)能通過遠程圖像終端直接瀏覽子站內(nèi)完整