智能變電站關鍵技術研究0618

1、智能變電站關鍵技術研究，電力科學研究院，2010年6月19日，內容，主要內容：(1)背景(2)國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(3)智能變電站的主要特點(4)智能變電站的關鍵技術(5)智能變電站技術導則分析(6)實施策略及注意事項，電力科學研究院，背景，電力科學研究院作為世界最大的咨詢機構(世界500強之一)， 埃森哲在國外對智能電網(wǎng)的定義和特點是：電力研究院，數(shù)字電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的區(qū)別，電力研究院，國內外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，電力研究院，強調智能一次設備狀態(tài)的動態(tài)管理功能，ABB認為自愈功能是智能電網(wǎng)的主要功能之一。 智能變電站是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的必要條件。只有變電站智能化，才有可能實現(xiàn)智能電網(wǎng)的自診斷、自協(xié)調、自

2、恢復，實現(xiàn)真正的智能電網(wǎng)和自愈。智能電網(wǎng)的建設需要兩個重要的基礎支撐：一是智能一次設備狀態(tài)的動態(tài)管理功能(自檢測、自診斷)，二是智能變電站、高級調度中心和智能變電站之間的互動協(xié)作。智力是有限的智力，不是無限的智力。我們需要的是有助于電網(wǎng)安全的智能，但沒有助于電網(wǎng)安全的智能不一定需要。電力研究院，SIEMENS智能變電站功能，突出一次設備狀態(tài)檢測、智能評估和預警的特點，電力研究院，AREVA智能變電站，主要功能： 1。突出同步相量測量功能在變電站中的應用優(yōu)勢：可增強對跨區(qū)域電網(wǎng)振蕩或其他重要動態(tài)行為分析的觀察。2.突出變電站狀態(tài)估計功能的優(yōu)勢：在智能變電站中糾正拓撲錯誤并完成狀態(tài)估計。電力科學研

3、究院，國內：變電站綜合自動化系統(tǒng)的不足，從20世紀50年代的接線邏輯遠動技術到微機遠動技術，再到無人值守變電站，再到數(shù)字化變電站。存在的問題有：測量不完整，訪問數(shù)據(jù)有限。變電站系統(tǒng)的主要任務是數(shù)據(jù)采集，采集資源重復浪費，數(shù)據(jù)格式和信息模型不一致。監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)/環(huán)境管理系統(tǒng)對實時信息和不完整測量的訪問有限。全站設備不實現(xiàn)全景信息采集、自我檢測和自我診斷。多網(wǎng)絡系統(tǒng)共存，沒有實現(xiàn)高度的信息集成。目前，變電站內有很多系統(tǒng)，如綜合自動化、五防、操作票、變電站保護信息、PMU、故障定位、電能質量在線監(jiān)測等。變電站的系統(tǒng)和設備有許多通信協(xié)議，如CDT、1801、POLLING、101、103等。大量

4、重復測量設備經(jīng)常出現(xiàn)缺陷，增加了安裝、檢修、運行和維護成本。多個網(wǎng)絡系統(tǒng)共存，信息不是高度集成的。沒有在高級應用中實現(xiàn)智能分析、高度協(xié)調和決策。電力科學研究院，國內：數(shù)字化變電站存在的問題，(1)數(shù)字化變電站尚未形成完整的標準體系、設計規(guī)范、驗收規(guī)范、設備檢驗規(guī)程、計量檢定規(guī)程、運行規(guī)范等。(2)數(shù)字化變電站的數(shù)據(jù)采集和信息處理缺乏統(tǒng)一的標準和規(guī)范，接口和模型不統(tǒng)一。不同廠家生產(chǎn)的測控設備不僅在硬件上有不同的功能，而且在軟件上采用不同的算法和通信協(xié)議。(3)大多數(shù)數(shù)字化變電站是部分數(shù)字化的。例如，電子變壓器僅用于過程層，或者IEC-6185O標準僅用于站控制層。實現(xiàn)真正的數(shù)字化還有一定的距離。

5、(4)隨著數(shù)字化變電站的試運行，原有的檢驗方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場檢驗的需要，因此有必要研究新的檢驗方法電力學院和智能變電站的主要特征是什么，電力學院和智能變電站與傳統(tǒng)變電站的區(qū)別是什么？(1)智能變電站系統(tǒng)應該是面向服務的體系結構；(2)建立以設備為對象的分布式智能節(jié)點。實現(xiàn)分布式協(xié)同信息共享機制。(3)從業(yè)務需要出發(fā)，考慮技術問題、經(jīng)濟問題和管理問題。實現(xiàn)能量流、信息流和業(yè)務流的整合。(4)通過智能電子設備整合有價值的能量流和信息流。突出標準化，強調功能性和互操作性，以統(tǒng)一的模型、統(tǒng)一的協(xié)議、統(tǒng)一的時間尺度和唯一的來源提供高質量的基礎信息。(5)智能變電站作為智能電網(wǎng)的基礎環(huán)節(jié)，將統(tǒng)一和簡化變

6、電站的數(shù)據(jù)源，形成基于同一斷面的唯一一致的基礎信息，以統(tǒng)一的標準方式實現(xiàn)變電站內外的信息交互和信息共享，形成縱向滲透、橫向互通的電網(wǎng)信息支撐平臺，并在此基礎上提供多種業(yè)務應用。(特別強調)電力研究所，(6)采用更高速(快速以太網(wǎng))和更經(jīng)濟的技術手段在變電站內外傳輸信息，包括與變電站、供電、負荷和線路相關的信息。掌握整個電網(wǎng)的狀態(tài)。(7)將高級調度中心的部分功能下放到智能變電站。智能變電站系統(tǒng)可以很好地管理變電站內的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，同時可以根據(jù)運行需求以較高的頻率存儲數(shù)據(jù)，實現(xiàn)基于實時數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)挖掘，完成智能電網(wǎng)所需的高級分析和優(yōu)化功能。(8)在智能變電站建設中，需要對新建變電站進行先進理念的重新

7、設計，對現(xiàn)有變電站進行先進技術改造，實現(xiàn)對關鍵和非關鍵運行數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控。分析和處理大量實時數(shù)據(jù)。綜合分析斷路器、變壓器和變電站的環(huán)境因素，并與相鄰變電站交換信息。智能變電站和傳統(tǒng)變電站有什么區(qū)別？智能變電站的主要創(chuàng)新點(1)智能一次設備：實現(xiàn)變電站的智能一次設備，即狀態(tài)監(jiān)測、檢測、診斷、智能預警、狀態(tài)維護和資產(chǎn)評估。(2)互動：與大用戶、相關變電站和調度中心互動。(3)協(xié)調控制：支持電能質量控制、變壓器經(jīng)濟運行和電壓/無功功率廣域協(xié)調控制。(4)智能應用：通過實時數(shù)據(jù)的高速采集、存儲和智能分析決策，提高變電站的智能應用水平。智能變電站的關鍵技術，智能變電站的技術方向(1)。智能變電站是智能電

8、網(wǎng)的重要組成部分。高可靠性設備是變電站的堅實基礎。綜合分析和自動協(xié)調控制是變電站智能化的關鍵。設備信息數(shù)字化、功能集成化、結構緊湊化和維護狀態(tài)化是發(fā)展方向，高效運行和維護是最終目標。電力科學研究院智能變電站技術方向(2)，智能變電站的設計和建設應滿足DL/T 1092三道防線的要求，并滿足DL/T 755的三級安全穩(wěn)定標準；滿足國標14285繼電保護選擇性、快速性、靈敏性和可靠性的要求；符合二次電源系統(tǒng)的整體安全保護方案。智能變電站的測量、控制和保護單元應滿足國標14285、國標769、國標478和國標13729的相關要求，后臺監(jiān)控功能應參照國標5149的相關要求。智能變電站的通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)應

9、符合DL/T 860標準。應建立包括實時同步運行信息、保護信息、設備狀態(tài)、電能質量等數(shù)據(jù)的標準化信息模型，以確?；A數(shù)據(jù)的完整性和一致性。智能變電站的技術方向(3)。Int建議在站內建立一個統(tǒng)一的全景數(shù)據(jù)信息平臺，用于系統(tǒng)級所有子系統(tǒng)對調度系統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)的標準化訪問和傳輸。應對設備和系統(tǒng)進行智能測試，并對其智能程度進行評估。電力研究院，智能變電站的設計原則(1)，(1)傳感器嵌入式設備采集實時信息；(2)采用開放架構；(3)采用統(tǒng)一建模語言；(4)遵循標準化和規(guī)范化原則；(5)可靠性和冗余性得到保證；(6)網(wǎng)絡管理(流量和平衡)；(7)數(shù)據(jù)管理(分級分布)；(8)變電站具有智能分析和協(xié)調功能；(

10、9)智能變電站的設計原則(2)，設備和系統(tǒng)的設計和選擇應符合安全可靠的原則，盡可能采用滿足智能變電站高效運行和維護要求的緊湊設備，優(yōu)化集成，避免設備功能的重復配置，優(yōu)化設備布局和屏組方案。系統(tǒng)設計涉及的內容包括但不限于以下幾個方面：全站網(wǎng)絡圖、VLAN分區(qū)、IP配置、虛擬終端設計、虛擬終端二次接線圖、同步系統(tǒng)圖等。在安全、可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的前提下，智能變電站的設計應符合資源節(jié)約和環(huán)境友好的技術原則和設計要求，優(yōu)化智能變電站的總平面布置(包括電氣主接線、配電裝置、結構支撐等)。)，節(jié)約土地，節(jié)約能源，保護環(huán)境。電力研究院，智能變電站設計原則(3)，優(yōu)化土建和建筑結構設計，合并功能相同的房

11、間；系統(tǒng)層設備所在的機房、主控樓等建筑應盡可能小型化，以合理減少變電站占地面積和建筑面積，節(jié)約投資。應盡可能使用光纖代替電纜，以優(yōu)化電纜溝的布局。網(wǎng)絡架構應充分考慮經(jīng)濟性，靈活配置網(wǎng)絡設備，優(yōu)化交換機數(shù)量，降低網(wǎng)絡總成本。應充分考慮可擴展性，網(wǎng)絡系統(tǒng)應易于擴展和配置；當變電站新設備接入導致網(wǎng)絡性能下降時，應滿足自動化功能和性能指標的要求。網(wǎng)絡通信架構設計應確保測試部分的網(wǎng)絡在運行和維護期間不影響操作系統(tǒng)。電力研究所，如何考慮在變電站？(1)在智能變電站建設初期，應保留變電站的基本控制和保護措施。多個智能變電站建成并投入運行后，分布式協(xié)同控制和保護功能可以根據(jù)情況逐步實現(xiàn)。變電站中的元件保護、線

12、路保護等基本保護應簡單可靠，能夠獨立完成自身功能，不需要其他輔助設備或手段來保證設備和線路的安全可靠運行。(2)智能變電站的技術應用應滿足“三道防線”(預防控制、緊急控制和校正控制)、繼電保護“四個特性”(靈敏度、選擇性、快速性和可靠性)和電力二次安全保護總體方案的要求。(3)智能一次設備應以一次設備的可靠性為前提，以智能應用為目標，功能實現(xiàn)應根據(jù)短期、中期和長期規(guī)劃進行規(guī)劃?？紤]了多傳感器信息融合和智能評估技術。電力研究所，如何考慮在變電站？(4)智能一次設備的功能需求應采用多傳感器信息采集和融合技術，獲取電脈沖、氣體產(chǎn)物、局部過熱等各種特征量的狀態(tài)信息。應實時檢測和評估設備狀態(tài)。以太網(wǎng)接口

13、應用于與外部系統(tǒng)通信。狀態(tài)量可以通過安裝智能附件或通過int提供，電力科學研究院，智能變電站系統(tǒng)的設計基礎，本報告主要基于：(1)國內智能電網(wǎng)研究報告；(2)智能電網(wǎng)系統(tǒng)研究報告；(3)國外智能電網(wǎng)研究報告；(4)智能電網(wǎng)綜合研究報告；(5)智能電網(wǎng)關鍵技術框架研究報告；(6)國際電工委員會標準化管理委員會組織的戰(zhàn)略組3:智能電網(wǎng)第三戰(zhàn)略工作組SG3智能電網(wǎng)標準清單中的T57變電站。電力研究所，智能電網(wǎng)標準列表中的T57變電站，1EC 60870-6:控制中心內部協(xié)議(ICCP)2EC 61968:CIM 3IC 61850:變電站設備監(jiān)控、操作、控制、協(xié)議配置，信息建模4IEC 60870-

14、5:遠程控制設備和系統(tǒng)5IEC 60255-24(通用交換)繼電保護-第24部分：電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式6IEC 61280系列：光纖通信基本測試過程(1)一次設備智能技術：實現(xiàn)變電站一次設備的智能化，即狀態(tài)監(jiān)測、檢測、診斷、智能預警、狀態(tài)維護和資產(chǎn)評估。(2)交互技術：與大用戶、相關變電站和調度中心交互。(3)協(xié)調控制技術：支持電能質量控制、變壓器經(jīng)濟運行和電壓/無功功率廣域協(xié)調控制。(4)智能應用：通過實時數(shù)據(jù)的高速采集、存儲和智能分析決策，提高變電站的智能應用水平。(5)智能變電站狀態(tài)估計技術：為智能電網(wǎng)提供支持。智能變電站是由先進、可靠、節(jié)能、環(huán)保的綜合設備組成?；诟咚倬W(wǎng)絡通信

15、平臺，可自動完成信息采集、測量、控制、保護、測量和監(jiān)控等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調節(jié)和在線分析決策。智能變電站的內涵：可靠、經(jīng)濟、兼容、獨立、互動、協(xié)作。智能變電站的特點：智能一次設備、高度集成的系統(tǒng)、標準化的信息交換、自動運行控制、協(xié)調保護控制、在線分析和決策。世界上沒有數(shù)字化變電站或數(shù)字化電網(wǎng)的概念。數(shù)字化變電站只是一個過程，或者說是一種技術手段，而不是目的。數(shù)字化變電站不能解釋或描述智能電網(wǎng)或智能變電站的所有問題。目前用數(shù)字化變電站來解釋所有的問題是不合邏輯的。智能變電站的一般要求(1)。首先，闡述智能變電站在智能電網(wǎng)中的定位、功能和發(fā)展目標。強調智能變電站應符合電力系統(tǒng)的基本安全管理規(guī)定。解釋智能變電站基本功能應遵循的標準和規(guī)范。強調智能變電站應統(tǒng)一建模，通信過程應標準化。強調要實現(xiàn)工業(yè)化。電力研究院和智能變電站(2)的總體要求強調設備本身應具有高可靠性，并非所有設備都需要在線監(jiān)測，但主設備應具有在線監(jiān)測功能，并實現(xiàn)生命周期管理，以免使系統(tǒng)復雜化。強調與四個客戶的合作和互動。變電站智能化后，應提高效率，繼續(xù)實行無人值守管理運行模式，提倡集中控制。創(chuàng)建統(tǒng)一標準的信息數(shù)據(jù)平臺是智能變電站的首要任務。借鑒數(shù)字化變電站的建設經(jīng)驗，對智能變電站進行評估并給出一些指標。強調支持未來