智能變電站關(guān)鍵技術(shù)研究0618

1、智能變電站關(guān)鍵技術(shù)研究，電力科學(xué)研究院，2010年6月19日，內(nèi)容，主要內(nèi)容：(1)背景(2)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)(3)智能變電站的主要特點(diǎn)(4)智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)(5)智能變電站技術(shù)導(dǎo)則分析(6)實(shí)施策略及注意事項(xiàng)，電力科學(xué)研究院，背景，電力科學(xué)研究院作為世界最大的咨詢機(jī)構(gòu)(世界500強(qiáng)之一)， 埃森哲在國(guó)外對(duì)智能電網(wǎng)的定義和特點(diǎn)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(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，電力研究院，強(qiáng)調(diào)智能一次設(shè)備狀態(tài)的動(dòng)態(tài)管理功能，ABB認(rèn)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(shí)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(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的自診斷、自協(xié)調(diào)、自

2、恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)真正的智能電網(wǎng)和自愈。智能電網(wǎng)的建設(shè)需要兩個(gè)重要的基礎(chǔ)支撐：一是智能一次設(shè)備狀態(tài)的動(dòng)態(tài)管理功能(自檢測(cè)、自診斷)，二是智能變電站、高級(jí)調(diào)度中心和智能變電站之間的互動(dòng)協(xié)作。智力是有限的智力，不是無(wú)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(shè)備狀態(tài)檢測(cè)、智能評(píng)估和預(yù)警的特點(diǎn)，電力研究院，AREVA智能變電站，主要功能： 1。突出同步相量測(cè)量功能在變電站中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：可增強(qiáng)對(duì)跨區(qū)域電網(wǎng)振蕩或其他重要?jiǎng)討B(tài)行為分析的觀察。2.突出變電站狀態(tài)估計(jì)功能的優(yōu)勢(shì)：在智能變電站中糾正拓?fù)溴e(cuò)誤并完成狀態(tài)估計(jì)。電力科學(xué)研

3、究院，國(guó)內(nèi)：變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的不足，從20世紀(jì)50年代的接線邏輯遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)到微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)，再到無(wú)人值守變電站，再到數(shù)字化變電站。存在的問題有：測(cè)量不完整，訪問數(shù)據(jù)有限。變電站系統(tǒng)的主要任務(wù)是數(shù)據(jù)采集，采集資源重復(fù)浪費(fèi)，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(duì)實(shí)時(shí)信息和不完整測(cè)量的訪問有限。全站設(shè)備不實(shí)現(xiàn)全景信息采集、自我檢測(cè)和自我診斷。多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共存，沒有實(shí)現(xiàn)高度的信息集成。目前，變電站內(nèi)有很多系統(tǒng)，如綜合自動(dòng)化、五防、操作票、變電站保護(hù)信息、PMU、故障定位、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)等。變電站的系統(tǒng)和設(shè)備有許多通信協(xié)議，如CDT、1801、POLLING、101、103等。大量

4、重復(fù)測(cè)量設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)缺陷，增加了安裝、檢修、運(yùn)行和維護(hù)成本。多個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共存，信息不是高度集成的。沒有在高級(jí)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)智能分析、高度協(xié)調(diào)和決策。電力科學(xué)研究院，國(guó)內(nèi)：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(biāo)準(zhǔn)體系、設(shè)計(jì)規(guī)范、驗(yàn)收規(guī)范、設(shè)備檢驗(yàn)規(guī)程、計(jì)量檢定規(guī)程、運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，接口和模型不統(tǒng)一。不同廠家生產(chǎn)的測(cè)控設(shè)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?jǐn)?shù)字化的。例如，電子變壓器僅用于過程層，或者IEC-6185O標(biāo)準(zhǔn)僅用于站控制層。實(shí)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(yùn)行，原有的檢驗(yàn)方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的需要，因此有必要研究新的檢驗(yàn)方法電力學(xué)院和智能變電站的主要特征是什么，電力學(xué)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(yīng)該是面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)；(2)建立以設(shè)備為對(duì)象的分布式智能節(jié)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)分布式協(xié)同信息共享機(jī)制。(3)從業(yè)務(wù)需要出發(fā)，考慮技術(shù)問題、經(jīng)濟(jì)問題和管理問題。實(shí)現(xiàn)能量流、信息流和業(yè)務(wù)流的整合。(4)通過智能電子設(shè)備整合有價(jià)值的能量流和信息流。突出標(biāo)準(zhǔn)化，強(qiáng)調(diào)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(shí)間尺度和唯一的來(lái)源提供高質(zhì)量的基礎(chǔ)信息。(5)智能變電站作為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，將統(tǒng)一和簡(jiǎn)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(chǔ)信息，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方式實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)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(tái)，并在此基礎(chǔ)上提供多種業(yè)務(wù)應(yīng)用。(特別強(qiáng)調(diào))電力研究所，(6)采用更高速(快速以太網(wǎng))和更經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段在變電站內(nèi)外傳輸信息，包括與變電站、供電、負(fù)荷和線路相關(guān)的信息。掌握整個(gè)電網(wǎng)的狀態(tài)。(7)將高級(jí)調(diào)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(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，同時(shí)可以根據(jù)運(yùn)行需求以較高的頻率存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)挖掘，完成智能電網(wǎng)所需的高級(jí)分析和優(yōu)化功能。(8)在智能變電站建設(shè)中，需要對(duì)新建變電站進(jìn)行先進(jìn)理念的重新

7、設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)有變電站進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵和非關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。分析和處理大量實(shí)時(shí)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?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)(1)智能一次設(shè)備：實(shí)現(xiàn)變電站的智能一次設(shè)備，即狀態(tài)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、診斷、智能預(yù)警、狀態(tài)維護(hù)和資產(chǎn)評(píng)估。(2)互動(dòng)：與大用戶、相關(guān)變電站和調(diào)度中心互動(dòng)。(3)協(xié)調(diào)控制：支持電能質(zhì)量控制、變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電壓/無(wú)功功率廣域協(xié)調(diào)控制。(4)智能應(yīng)用：通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的高速采集、存儲(chǔ)和智能分析決策，提高變電站的智能應(yīng)用水平。智能變電站的關(guān)鍵技術(shù)，智能變電站的技術(shù)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(shè)備是變電站的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。綜合分析和自動(dòng)協(xié)調(diào)控制是變電站智能化的關(guān)鍵。設(shè)備信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化和維護(hù)狀態(tài)化是發(fā)展方向，高效運(yùn)行和維護(hù)是最終目標(biāo)。電力科學(xué)研究院智能變電站技術(shù)方向(2)，智能變電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)應(yīng)滿足DL/T 1092三道防線的要求，并滿足DL/T 755的三級(jí)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；滿足國(guó)標(biāo)14285繼電保護(hù)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(hù)方案。智能變電站的測(cè)量、控制和保護(hù)單元應(yīng)滿足國(guó)標(biāo)14285、國(guó)標(biāo)769、國(guó)標(biāo)478和國(guó)標(biāo)13729的相關(guān)要求，后臺(tái)監(jiān)控功能應(yīng)參照國(guó)標(biāo)5149的相關(guān)要求。智能變電站的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)應(yīng)

9、符合DL/T 860標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)建立包括實(shí)時(shí)同步運(yùn)行信息、保護(hù)信息、設(shè)備狀態(tài)、電能質(zhì)量等數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化信息模型，以確保基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性和一致性。智能變電站的技術(shù)方向(3)。Int建議在站內(nèi)建立一個(gè)統(tǒng)一的全景數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，用于系統(tǒng)級(jí)所有子系統(tǒng)對(duì)調(diào)度系統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化訪問和傳輸。應(yīng)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行智能測(cè)試，并對(duì)其智能程度進(jìn)行評(píng)估。電力研究院，智能變電站的設(shè)計(jì)原則(1)，(1)傳感器嵌入式設(shè)備采集實(shí)時(shí)信息；(2)采用開放架構(gòu)；(3)采用統(tǒng)一建模語(yǔ)言；(4)遵循標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化原則；(5)可靠性和冗余性得到保證；(6)網(wǎng)絡(luò)管理(流量和平衡)；(7)數(shù)據(jù)管理(分級(jí)分布)；(8)變電站具有智能分析和協(xié)調(diào)功能；(

10、9)智能變電站的設(shè)計(jì)原則(2)，設(shè)備和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選擇應(yīng)符合安全可靠的原則，盡可能采用滿足智能變電站高效運(yùn)行和維護(hù)要求的緊湊設(shè)備，優(yōu)化集成，避免設(shè)備功能的重復(fù)配置，優(yōu)化設(shè)備布局和屏組方案。系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容包括但不限于以下幾個(gè)方面：全站網(wǎng)絡(luò)圖、VLAN分區(qū)、IP配置、虛擬終端設(shè)計(jì)、虛擬終端二次接線圖、同步系統(tǒng)圖等。在安全、可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，智能變電站的設(shè)計(jì)應(yīng)符合資源節(jié)約和環(huán)境友好的技術(shù)原則和設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)支撐等)。)，節(jié)約土地，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。電力研究院，智能變電站設(shè)計(jì)原則(3)，優(yōu)化土建和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合并功能相同的房

11、間；系統(tǒng)層設(shè)備所在的機(jī)房、主控樓等建筑應(yīng)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(yīng)盡可能使用光纖代替電纜，以優(yōu)化電纜溝的布局。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)性，靈活配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，優(yōu)化交換機(jī)數(shù)量，降低網(wǎng)絡(luò)總成本。應(yīng)充分考慮可擴(kuò)展性，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)易于擴(kuò)展和配置；當(dāng)變電站新設(shè)備接入導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降時(shí)，應(yīng)滿足自動(dòng)化功能和性能指標(biāo)的要求。網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)確保測(cè)試部分的網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行和維護(hù)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(shè)初期，應(yīng)保留變電站的基本控制和保護(hù)措施。多個(gè)智能變電站建成并投入運(yùn)行后，分布式協(xié)同控制和保護(hù)功能可以根據(jù)情況逐步實(shí)現(xiàn)。變電站中的元件保護(hù)、線

12、路保護(hù)等基本保護(hù)應(yīng)簡(jiǎn)單可靠，能夠獨(dú)立完成自身功能，不需要其他輔助設(shè)備或手段來(lái)保證設(shè)備和線路的安全可靠運(yùn)行。(2)智能變電站的技術(shù)應(yīng)用應(yīng)滿足“三道防線”(預(yù)防控制、緊急控制和校正控制)、繼電保護(hù)“四個(gè)特性”(靈敏度、選擇性、快速性和可靠性)和電力二次安全保護(hù)總體方案的要求。(3)智能一次設(shè)備應(yīng)以一次設(shè)備的可靠性為前提，以智能應(yīng)用為目標(biāo)，功能實(shí)現(xiàn)應(yīng)根據(jù)短期、中期和長(zhǎng)期規(guī)劃進(jìn)行規(guī)劃?？紤]了多傳感器信息融合和智能評(píng)估技術(shù)。電力研究所，如何考慮在變電站？(4)智能一次設(shè)備的功能需求應(yīng)采用多傳感器信息采集和融合技術(shù)，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(yīng)實(shí)時(shí)檢測(cè)和評(píng)估設(shè)備狀態(tài)。以太網(wǎng)接口

13、應(yīng)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(xué)研究院，智能變電站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，本報(bào)告主要基于：(1)國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)研究報(bào)告；(2)智能電網(wǎng)系統(tǒng)研究報(bào)告；(3)國(guó)外智能電網(wǎng)研究報(bào)告；(4)智能電網(wǎng)綜合研究報(bào)告；(5)智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)框架研究報(bào)告；(6)國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)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(biāo)準(zhǔn)清單中的T57變電站。電力研究所，智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)列表中的T57變電站，1EC 60870-6:控制中心內(nèi)部協(xié)議(ICCP)2EC 61968:CIM 3IC 61850:變電站設(shè)備監(jiān)控、操作、控制、協(xié)議配置，信息建模4IEC 60870-

14、5:遠(yuǎn)程控制設(shè)備和系統(tǒng)5IEC 60255-24(通用交換)繼電保護(hù)-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(cè)試過程(1)一次設(shè)備智能技術(shù)：實(shí)現(xiàn)變電站一次設(shè)備的智能化，即狀態(tài)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、診斷、智能預(yù)警、狀態(tài)維護(hù)和資產(chǎn)評(píng)估。(2)交互技術(shù)：與大用戶、相關(guān)變電站和調(diào)度中心交互。(3)協(xié)調(diào)控制技術(shù)：支持電能質(zhì)量控制、變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電壓/無(wú)功功率廣域協(xié)調(diào)控制。(4)智能應(yīng)用：通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的高速采集、存儲(chǔ)和智能分析決策，提高變電站的智能應(yīng)用水平。(5)智能變電站狀態(tài)估計(jì)技術(shù)：為智能電網(wǎng)提供支持。智能變電站是由先進(jìn)、可靠、節(jié)能、環(huán)保的綜合設(shè)備組成。基于高速網(wǎng)絡(luò)通信

15、平臺(tái)，可自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、測(cè)量和監(jiān)控等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)和在線分析決策。智能變電站的內(nèi)涵：可靠、經(jīng)濟(jì)、兼容、獨(dú)立、互動(dòng)、協(xié)作。智能變電站的特點(diǎn)：智能一次設(shè)備、高度集成的系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化的信息交換、自動(dòng)運(yùn)行控制、協(xié)調(diào)保護(hù)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(gè)過程，或者說(shuō)是一種技術(shù)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(lái)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(biāo)。強(qiáng)調(diào)智能變電站應(yīng)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(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。強(qiáng)調(diào)智能變電站應(yīng)統(tǒng)一建模，通信過程應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化。強(qiáng)調(diào)要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。電力研究院和智能變電站(2)的總體要求強(qiáng)調(diào)設(shè)備本身應(yīng)具有高可靠性，并非所有設(shè)備都需要在線監(jiān)測(cè)，但主設(shè)備應(yīng)具有在線監(jiān)測(cè)功能，并實(shí)現(xiàn)生命周期管理，以免使系統(tǒng)復(fù)雜化。強(qiáng)調(diào)與四個(gè)客戶的合作和互動(dòng)。變電站智能化后，應(yīng)提高效率，繼續(xù)實(shí)行無(wú)人值守管理運(yùn)行模式，提倡集中控制。創(chuàng)建統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的信息數(shù)據(jù)平臺(tái)是智能變電站的首要任務(wù)。借鑒數(shù)字化變電站的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)智能變電站進(jìn)行評(píng)估并給出一些指標(biāo)。強(qiáng)調(diào)支持未來(lái)