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1、智能变电站研究与建设,倪益民国网电力科学研究院2011年5月,目录,智能变电站技术导则概要,试点建设与热点问题,变电站自动化现状-常规变电站,采集资源重复、设计复杂 变电站内存在多套系统 数据采集要求不一致 大量设备都有数据采集单元 系统、设备之间互操作性差 通信规约繁杂 缺乏一致性测试、权威认证 线性点表传输割裂了数据之间的联系,信息不标准不规范，难以充分应用 原理、算法、模型不一致导致信息输出不一致 装置信息输出不平衡 通讯规约的信息承载率低,变电站自动化现状-常规变电站,变电站自动化现状-数字化变电站,数字化变电站两大应用 电子式互感器 IEC61850数字化变电站存在的问题 缺乏相关的
2、建设标准、规范 过程层间隔层设备与一次设备接口不规范 没有解决IEC6185061970的问题 主要局限在自动化系统本身，无整个变电站的建设体系（计量）变电站没有信息体系，没有形成更多的智能应用 缺乏检验、试验评估体系总体上处于试验阶段,电网基础体系 技术支撑体系智能应用体系 标准规范体系,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,构建以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网,技术上实现信息化、自动化、互动化管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化,2009-2010年：研究试点阶段2011-2015年：全面建设阶段2016-2020年：完善提升阶段,坚强可靠 经济高效清
3、洁环保 透明开放 友好互动,六个环节,发电 线路 变电 配电 用户 调度,中国坚强智能电网发展战略框架,智能电网建设思路,统一规划,统一标准,统一建设,三统一,3、设备信息和运行维护策略与电力调度实现全面共享互动，实现基于状态的全寿命周期综合优化管理,2、枢纽及中心变电站全面建成或改造成为智能化变电站,1、实现全网运行数据的统一断面采集、实时信息共享以及电网实时控制和智能调节，支撑各级电网的安全稳定运行和各类高级应用,变电环节的目标：,智能电网对变电站功能的重新定位与发展目标,总体目标：应用智能变电站相关技术，实现电网运行数据的全面采集和实时共享，支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用；到2
4、015年，新建110（66）kV及以上智能变电站约5100座，完成变电站智能化改造约1000座。,3、智能变电站运维集约化,2、变电站智能化改造,1、新建智能变电站,4、输变电设备状态监测系统,重点项目:,智能电网对变电站功能的重新定位与发展目标,目录,背景概述,试点建设与热点问题,智能变电站技术导则概要,智能电网标准化规划,标准体系规划专业分支与技术领域标准/系列标准 某技术领域的基础性的技术导则具体标准 相关配套标准,智能变电站最基本的标准,该导则框架明晰，技术前瞻，对智能变电站的建设、改造、发展具有较强的指导作用，可作为智能变电站建设与在运变电站智能化改造的指导性文件。,导则意见响应,公
5、司相关部门、全部网省公司、科研单位、顾问集团公司、设计院、三大开、三大变、许继、国电南自、东方电子等设备厂家，共59个单位，另外还有数十位专家。收到45份不同部门、单位、专家的反馈意见，经整理、归并共548条意见。另外还有批注式意见5份，打印意见1份，手写意见1份。,导则编制出发点,前瞻性与可操作性 考虑到智能电网发展时间跨度大，为保证技术的前瞻性及创新性，导则仅对变电站的发展目标和各个环节提出功能性要求，具体技术实现细节由后续的相关标准完成。,继承与创新的结合导则尽可能描述与传统变电站不同的技术和功能提出的新概念体现了一次、二次专业有机融合的趋势，又考虑适应近期发展现状提出了一系列系统级高级
6、应用,导则编制出发点,采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。,智能变电站定义,智能开关设备是指具有较高性能的开关设备和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，不仅具有开关设备的基本功能，还具有附加功能，尤其在监测和诊断方面。（IEC 62063：1999）,预备概念-智能开关,智能设备与智能组件“智能设备”不但具有传输和分配电能的主设备本体，还具有测量、控制、保护、计量等功能。其回归电力
7、系统设备的本意，不再强调传统的一、二次设备的划分。各功能的物理形态以智能组件方式体现，组件又是一个灵活的概念，可以由一个完成所有功能，也可以分散独立完成，可以外置于主设备本体之外，也可以内嵌于主设备本体之内。上述概念即考虑了传统一、二次设备的现状，也考虑了未来的发展趋势，可适用于今后智能变电站的发展。智能设备=一次设备+智能组件的有机结合,创新概念,智能设备一次设备（实物）智能组件（实物）一次设备：传统一次设备，为实物智能组件：简单讲是原来二次设备的统称，为“智能组合件”的意思，其功能由15个功能单元完成，为实物。智能组件的表现形式可以是：测控装置、保护装置、测控保护装置、状态监测装置、智能终
8、端、MU等，也可以是几个装置的集合，如：GIS汇控柜、屏柜等,创新概念,智能组件的概念是灵活的。可以只完成一个功能，比如测控，这时其就是一个测控装置；可以完成保护与测控功能，这时就是一个四合一装置。它可以外置，符合现有设备的状况，也可以内嵌于高压设备，这时就是一个智能一次设备的概念。,智能设备演化图,技术原则,高可靠性的设备是变电站坚强的基础智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求设计、建设、功能满足相关标准、规范要求建立包含电网实时同步实时信息、保护信息、设备状态、电能质量等各类数据的标准化信息模型,技
9、术原则,建立站内全景数据的统一信息平台，供系统层各子系统统一数据标准化规范化存取访问以及和调度等其它系统进行标准化交互满足变电站集约化管理、顺序控制、状态检修等要求，并可与调度、相邻变电站、电源（包括可再生能源）、用户之间的协同互动，支撑各级电网的安全稳定经济运行满足无人值班要求遵守安全防护总体方案,体系结构,过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主IED等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。遵守安全防护总
10、体方案,体系结构,站控层包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能站控层功能宜高度集成智能设备支持采用系统级的运行控制策略,设备功能,一次设备高可靠性、尽可能免维护电子式互感器集成到一次设备,设备功能,智能组件基本功能要求测量数字化、控制网络化、状态可视化 可集成计量、保护功能就地安置在宿主设备旁边支持在线调试,设备功能,测量单元统一断面实时数据同步采集，带精确的绝对时标基于三态数据（稳态、暂态、动态）的综合测控，进行全站数据的统
11、一采集及标准方式输出控制单元具有全站防止电气误操作闭锁功能具有本间隔程序化操作功能,设备功能,保护单元遵守继电保护基本原则双重化配置的两套保护，其信息输入输出环节应完全独立采用电子式互感器时，应优化保护原理判据、提高性能监测单元扩展自诊断范围，提高准确性和时效性具有通过传感器自动采集和从生产管理系统自动复制获取设备状态信息的能力传感器可外置、内置，传感器的接入应不影响高压设备的安全运行,设备功能,计量单元准确、完整、可靠、及时、保密分时段、需量电能量自动采集、处理、传输、存储针对不同计量单元特点制定各方认可的检定和溯源规程通信单元完全自描述的通信信息与模型报文丢包及数据完整性甄别功能按优先级传
12、送网络数据，流量可控采用信息安全技术,系统功能,系统功能应高度集成一体化 数据源应统一、标准化、网络共享智能设备之间应实现进一步的互联互通，支持采用系统级的运行控制策略,系统功能,源端维护 维护时在变电站利用统一配置工具进行配置，生成标准配置文件。监控系统与调度/集控系统可自动获得变电站标准配置文件，并自动导入到自身系统数据库中。,系统功能,设备状态可视化 应采集主要一次设备（变压器、断路器等）状态信息，进行可视化展示并发送到上级系统，为电网实现基于状态检测的设备全寿命周期综合优化管理提供基础数据支撑智能告警及分析决策 故障信息综合分析决策,系统功能,支撑经济运行与优化控制站域控制 利用对站内
13、信息的集中处理、判断，实现站内安全自动控制装置（如备自投、母线分合运行）的协调工作，适应系统运行方式的要求,系统功能,与外部系统信息交互 具有与大用户、电源等外部系统进行信息交换的功能，能转发相关设备线运行状况等相关信息。,其它内容,辅助设施 配置视频监控、安防系统照明系统提倡太阳能、地热、风能等清洁能源供电站用电源（直流、交流、逆变、UPS）一体化考虑、一体化设计、一体化监控温度、湿度等环境因素都需监控,其它内容,变电站设计：优化、节约、高效和环保 调试与验收：设备调试工具和手段 运行维护：智能化、安全性 检测评估：智能化测试和评估,目录,背景概述,智能变电站技术导则概要,试点建设与热点问题
14、,智能变电站标准化建设,智能变电站标准化建设,智能变电站试点建设,通过先进的传感技术、网络通信、统一规约等，实现采集、传输、执行过程的数字化，实现不同厂商不同装置间的互操作，解决了常规变电站中的传统互感器、电缆连接、信息传输等方面存在的问题；通过信息数据化、多技术融合等手段，建立信息一体化平台，综合利用各种标准规范化的信息和技术实现顺序控制、智能告警、在线监测、设备状态可视化等高级功能，将传统的SCADA、保信、五防、在线监测等功能居于一体，系统集成化程度显著提高；通过“一次设备+传感器+智能组件”模式来构建智能化一次设备，并实现就地下放，一次设备的紧凑性和智能化程度得到加强，有力地促进了传统
15、一、二次设备的融合。,智能变电站试点建设,智能变电站试点建设,智能变电站试点建设,智能变电站科研项目,变压器综合智能组件研究 变压器、电抗器智能化研究 智能一次设备结构体系研究。,变电站自动化发展历程,智能变电站与数字化变电站,数字化变电站 电子式互感器用于扩大数字化技术范围、统一简化采集源 IEC61850解决信息建模和互操作问题智能变电站的重要特征体现“智能”设备智能化+高级智能应用数字化变电站技术是智能变电站的一部分智能变电站是变电站整体技术的跨越,物理设备与逻辑设备,单元强调实现的功能，主要是逻辑概念，非物理实物，功能实现可以跨越多个装置，可以是装置的一部分。此概念同IEC61850相
16、同。装置是单元或者部分单元的物理载体。在常规变电站中，单元和装置的概念是重合的，但在数字化变电站中开始分离设备也是一个物理概念，大于装置。智能设备是一系列一次设备、功能的集合虚端子是典型的逻辑概念,潜在的与现行标准、规定的管理冲突,协同互动安全防护总体方案GOOSE国网十八项反错措施系统安全状态评估/预警和控制以及安全稳定控制装置/系统的协同互动将突破三道防线的概念，相互渗透，相互联动。没有数字式计量检定的相关规定,非技术冲突,共性问题与建议,共性问题与建议,共性问题与建议,小结,数字化向过程层拓展统一信息化建模一、二次设备出现融合迹象通信重要性上升到前所未有的高度架构体现即集中、又分散的特点逻辑设备概念比物理设备概念重要由“条”向“块”转变核心是设备智能化、系统集成化高科技需要高素质,谢 谢,
