數(shù)字化變電站發(fā)展研究-中電聯(lián)

1、徐石明 教授級高工數(shù)字化變電站發(fā)展研究國網(wǎng)電力科學(xué)研究院國電南瑞科技股份有限公司背景1：電網(wǎng)自動化何處去？SmartGridDigitalGrid？IntelliGrid已有技術(shù)成熟新的發(fā)展理念調(diào)度自動化變電站自動化配網(wǎng)自動化。- 2 -背景2：數(shù)字化電網(wǎng)變電站是什么？什么是數(shù)字化電網(wǎng)？什么是數(shù)字化變電站？為何要建數(shù)字化變電站？數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)？如何設(shè)計數(shù)字化變電站？數(shù)字化變電站有何技術(shù)優(yōu)勢？和變電站自動化的關(guān)系？數(shù)字化變電站如何發(fā)展？- 3 -1 數(shù)字化變電站與數(shù)字化電網(wǎng)2 數(shù)字化變電站與變電站自動化3 當(dāng)前數(shù)字化變電站實(shí)施思路 4 數(shù)字化變電站技術(shù)發(fā)展展望 目 錄- 4 -SmartG

2、rid數(shù)字化變電站現(xiàn)狀I(lǐng)ntelliGrid DigitalGrid數(shù)字化變電站內(nèi)涵數(shù)字化變電站目標(biāo)1 數(shù)字化變電站與數(shù)字化電網(wǎng)- 5 -IntelliGrid功能分布示意圖GPS應(yīng)用、互聯(lián)、互操作、分布式、智能化、廣域控制- 6 -Vision of the Power System of the FutureSelf-Healing and Adaptive to correct problems before they become emergencies （在問題變成事故前自愈、自適應(yīng)糾錯）Interactive with consumers and markets（客戶、市場的交互）

3、Optimized to make best use of resources and equipment（資源、設(shè)備的優(yōu)化利用）Predictive rather than reactive, to prevent emergencies ahead rather than solve after（積極事前預(yù)防，避免事故）Distributed assets and information across geographical and organizational boundaries（資源和信息的利用）Integrated to merge all critical informatio

4、n（關(guān)鍵信息的整合）More Secure from threats from all hazards（更多的安全措施，避免恐怖災(zāi)難）IntelliGrid未來展望- 7 -SmartGrid功能分布示意圖SmartGrid Future View Digital, Distributed, DynamicGPS應(yīng)用、互聯(lián)、互操作、分布式、智能化、廣域控制- 8 -DigitalGrid 數(shù)字化電網(wǎng)Future View 信息化企業(yè)信息化管理系統(tǒng)生 產(chǎn)管理- 9 -數(shù)字化電網(wǎng)面向輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，綜合運(yùn)用各種先進(jìn)科技和數(shù)字化手段，對實(shí)際電網(wǎng)進(jìn)行全面、精確的數(shù)字化描述，為電網(wǎng)生產(chǎn)全過程提供完整、統(tǒng)

5、一、準(zhǔn)確的信息，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)直觀、實(shí)時的監(jiān)控和智能分析，并為規(guī)劃、計劃、設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)行、調(diào)度、營銷等各個環(huán)節(jié)的科學(xué)決策提供技術(shù)支持，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，提高電網(wǎng)公司生產(chǎn)效率，為建設(shè)信息化企業(yè)奠定基礎(chǔ)。DigitalGrid數(shù)字化電網(wǎng)內(nèi)涵- 10 -數(shù)字化變電站內(nèi)涵數(shù)字化電網(wǎng)和數(shù)字化變電站的實(shí)現(xiàn)是一個過程，相互促進(jìn)，共同發(fā)展 數(shù)字化變電站是以變電站一、二次設(shè)備為數(shù)字化對象，以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺為基礎(chǔ)，通過對數(shù)字化信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作，并以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用智能化策略實(shí)現(xiàn)測量監(jiān)視、控制保護(hù)、信息管理等自動化功能的變電站。- 11 -數(shù)字化變電站關(guān)鍵技術(shù)及研究現(xiàn)狀電子式互

6、感器應(yīng)用逐漸接近成熟一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)采集已經(jīng)開展工作智能化電器正在開展工作IEC61850及數(shù)據(jù)建模已經(jīng)實(shí)用化同步測量及數(shù)據(jù)整合已經(jīng)開展工作（ABB/SEL）數(shù)字式保護(hù)、測控設(shè)備已經(jīng)實(shí)用化數(shù)字式計量設(shè)備已經(jīng)開展工作IEC61850站內(nèi)信息交互正在開展工作IEC61850站間信息交互正在開展工作IEC61850IEC61970交互正在開展工作智能控制已經(jīng)開展工作，如：順控可視化剛開展工作，如：智能報警基于數(shù)字變電站數(shù)據(jù)的高級應(yīng)用正在開展工作，如：區(qū)域故障快速識別12數(shù)字化變電站總的目標(biāo)目標(biāo)服務(wù)采可用技術(shù)一次設(shè)備的數(shù)字化、智能化為數(shù)字化處理打基礎(chǔ)嵌入式計算機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)的同步、整合、標(biāo)準(zhǔn)化為更多的高級

7、應(yīng)用服務(wù)GPS、IEC61850功能配置的靈巧化（Smart）簡化變電站設(shè)計，使變電站小型化MUIOBIntelliIEDs1588信息傳輸?shù)墓饫w化、網(wǎng)絡(luò)化可靠、快速、共享1000M以太網(wǎng)、交換技術(shù)變電站性能的可視化變電站運(yùn)行管理的人性化標(biāo)準(zhǔn)化計算機(jī)圖形化、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字化變電站不是簡單的OCT、61850應(yīng)用的概念，它是一個逐步推進(jìn)的過程。目前主要的成熟技術(shù)是IEC61850.數(shù)字化變電站OCT61850132 數(shù)字化變電站與變電站自動化- 14 -回憶1：不斷發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)單片機(jī)32協(xié)議通信CPU集成電路單片機(jī)8單片機(jī)16位傳串行口現(xiàn)場總線以太網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)集中分布式分布分散分散位傳自定義引進(jìn)規(guī)

8、約擴(kuò)展新部頒IEC103- 15 -看到數(shù)據(jù)看到數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)控制看到信息、實(shí)現(xiàn)控制、信息管理看到信息、實(shí)現(xiàn)控制、信息管理、可靠控制看到信息、實(shí)現(xiàn)控制、信息管理、可靠控制、信息回放看到信息、實(shí)現(xiàn)控制、信息管理、可靠控制、信息回放、信息共享看到信息、實(shí)現(xiàn)控制、信息管理、可靠控制、信息回放、信息共享、相量信息看到信息、實(shí)現(xiàn)控制、信息管理、可靠控制、信息回放、信息共享、相量信息、同步信息。應(yīng)用需求：前進(jìn)的推動力3遙4遙當(dāng)?shù)毓δ芪宸拦输浺蕴W(wǎng)PMU全網(wǎng)分析?；貞?：不斷發(fā)展的應(yīng)用需求- 16 -回憶3：不斷發(fā)展的變電站自動化系統(tǒng)變電站發(fā)展階段新技術(shù)支撐系統(tǒng)配置系統(tǒng)應(yīng)用需求遠(yuǎn)傳串行通信RTU遠(yuǎn)方監(jiān)控分散式現(xiàn)

9、場總線分散式系統(tǒng)采集單元就地下放信息孤島、聯(lián)網(wǎng)IEC60870-5多系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)專業(yè)管理需求信息整合數(shù)據(jù)庫技術(shù)整合系統(tǒng)信息量太大，要整合三態(tài)數(shù)據(jù)整合數(shù)據(jù)庫技術(shù)SCADAWAMSRIS并存信息源一致性要求數(shù)字化變電站EC61850、GPS等多種配置方式智能化、信息標(biāo)準(zhǔn)化、互操作等- 17 -變電站自動化數(shù)字化變電站必然- 18 - 19 -總 則以傳統(tǒng)變電站自動化為基礎(chǔ)滿足數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè)需求滿足變電站自動化運(yùn)行需求不同地區(qū)可采用不同的技術(shù)架構(gòu)不同電壓等級可采用不同的技術(shù)架構(gòu)3 當(dāng)前數(shù)字化變電站實(shí)施思路 - 20 -當(dāng)前數(shù)字化變電站建設(shè)現(xiàn)狀分析變電站自動化發(fā)展需求數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè)需求新技術(shù)支撐（OCT、

10、計算機(jī)、通信）數(shù)字化變電站 系統(tǒng)整合：大二次 智能化 ：自動運(yùn)行管理 可視化 ： 支撐運(yùn)行人員標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) 簡化變電站建設(shè)： 就地采集、光纖化、集約化控制全網(wǎng)同步測量：大電網(wǎng)事故分析廣域全景數(shù)據(jù)：EMS、WARMAP（變電站數(shù)據(jù)平臺）- 21 -為變電站運(yùn)行服務(wù)為數(shù)字化電網(wǎng)服務(wù)設(shè)備就地化、光纖化，簡化變電站設(shè)計及資源配置全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)大二次統(tǒng)一管理實(shí)現(xiàn)站內(nèi)智能化控制實(shí)現(xiàn)IEC61850970對接提供廣域全景同步數(shù)據(jù)當(dāng)前數(shù)字化變電站建設(shè)主要思路22OCTEVTIED01VOCTEVTIED01VOCTEVTIED01VSCADA方案1：電子式互感器輸出模擬小信號IEC61850適用于各電壓

11、等級的變電站基本不改變原有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)站控層網(wǎng)IRIG-B- 23 -OCTEVT方案2：10KV不變，其他數(shù)字輸出互感器MUHOCTEVTMUMOCTEVTMULOCTEVTMU110KV線路主變保護(hù)主變保護(hù)線路保護(hù)10KV保護(hù)10KV保護(hù)10KV保護(hù)SCADA故障錄波110KV及以下變電站部分過程層信息共享過程層網(wǎng)站控層網(wǎng)- 24 -OCTEVT方案3：全部采用數(shù)字輸出互感器MUHOCTEVTMUMOCTEVTMULOCTEVTMU110KV線路主變保護(hù)主變保護(hù)線路保護(hù)SCADA故障錄波OCTEVTMU10KV10KV保護(hù)N個110KV及以下變電站過程層信息完全共享站控層網(wǎng)過程層網(wǎng)- 25

12、-智能化電器1SCADA方案4：采用智能化電器方案IEC61850智能化電器2智能化電器3220kV及以上超高壓變電站基本不改變原有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建議提供廣域全景同步數(shù)據(jù)站控層網(wǎng)GPS158861850- 26 -4 數(shù)字化變電站技術(shù)發(fā)展展望 - 27 -61850建模61970建模智能化應(yīng)用智能化應(yīng)用站內(nèi)數(shù)據(jù)統(tǒng)一平臺區(qū)域數(shù)據(jù)統(tǒng)一平臺站間互操作區(qū)域互操作數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)化智能報警故障自愈狀態(tài)檢修站內(nèi)實(shí)時統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫互聯(lián)故障預(yù)警及切除1 數(shù)字化變電站隨數(shù)字化電網(wǎng)一起發(fā)展調(diào)度變電站智能變電站智能調(diào)度智能電網(wǎng)數(shù) 字 化 電 網(wǎng)- 28 -2 數(shù)字化變電站技術(shù)發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)解決問題數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化互聯(lián)、互操作（61850

13、）數(shù)據(jù)同步更靈活的大電網(wǎng)分析站內(nèi)統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺建立唯一可靠完整的電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫一次設(shè)備數(shù)字化一次設(shè)備數(shù)字化是一個漸進(jìn)過程站內(nèi)高級應(yīng)用基于同步數(shù)據(jù)的站內(nèi)應(yīng)用更多站間互操作實(shí)現(xiàn)站間互聯(lián)、互操作（VQC互調(diào)、操作閉鎖）29同步技術(shù)30同步技術(shù)的電網(wǎng)分析31變電站數(shù)據(jù)整合32電量、非電量、運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)字化就地操作智能化狀態(tài)在線監(jiān)視故障自愈ID資料庫通信模型化數(shù)據(jù)源統(tǒng)一采集、唯一化數(shù)據(jù)同步采樣瞬態(tài)數(shù)據(jù)流共享生熟數(shù)據(jù)模型化（IEC61850） 一次設(shè)備全面數(shù)字化、智能化：數(shù)據(jù)交互規(guī)范化3 數(shù)字化變電站發(fā)展基本要素- 33 -標(biāo)準(zhǔn)化的界面智能化的人機(jī)交互變電功能可視化功能實(shí)現(xiàn)在線配置以系統(tǒng)的角度嵌入功能功能可任意配置在線配置新功能的實(shí)現(xiàn)不依賴于硬件 - 34 -PMURTUDFRDPRRLYGPS能量生數(shù)據(jù)能量熟數(shù)據(jù)分布集中存儲網(wǎng)絡(luò)共享分布式變電站統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫變電站功能站級應(yīng)用對外通信可視化界面管理數(shù)據(jù)BayPMURTUDFRDPRRLY數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)智能設(shè)備- 35 -