智能变电站技术发展课件.ppt

1、智能变电站技术发展智能变电站建设背景智能变电站建设背景常规变电站缺陷常规变电站缺陷 采集资源重复、设计复杂 站内存在多套系统 数据采集要求不一致 设备间互操作性差 通讯规约复杂 缺乏一致性测试和权威认证 线性点表传输割裂了数据之间的联系 标准化规范化不足 智能变电站建设背景智能变电站建设背景数字化变电站缺陷数字化变电站缺陷 缺乏相关的建设标准和规范 过程层/间隔层设备与一次设备的接口不规范 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、试验评估体系智能电网对变电站的要求智能电网对变电站的要求 优化资源配置 智能设备之间应实现进一步

2、的互联互通 支持采用系统级的运行控制策略 提供高级应用功能 与大用户、调度、相邻变电站、电源之间协同互动 数字化变电站是指按照DL/T860、间隔层、过程层构建，过程层采用电子式互感器、智能终端等具有数字化接口的智能一次设备，以网络通信平台为基础，采用DL/T860数据建模和通信服务协议，实现了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命令的数字化采集、传输、处理和数据共享，可实现网络化二次功能、程序化操作、智能化功能等的变电站。数字化变电站概念数字化变电站概念系统构成系统构成分层结构分层结构 过程层过程层 智能一次设备（包括电子式互感器）、智能终端 间隔层间隔层 保护装置、测控装置、安全自动装置、电

3、能表、故障测距装置、电能质量监测装置、PMU等 站控层站控层 主机、操作员站、五防主机、远动装置、保信子站、时间同步系统等系统构成系统构成组网方式组网方式 冗余以太网架构，传输速率不低于100Mbps；网络宜采用双星型结构，双网双工方式运行，以提高网络冗余度，能实现网络无缝切换；站控层与间隔层网络主要传输MMS和GOOSE两类信号；过程层与间隔层网络主要传输GOOSE和SMV两类信号，GOOSE信号和SMV信号可分别组网，也可合并组网，但应根据流量和传输路径分为若干个逻辑子网，保证网络的实时性和可靠性。电子式互感器电子式互感器电子式互感器电子式互感器配置原则配置原则 可以采用电流、电压混合式互

4、感器，也可单独配置，现场安装宜按间隔布置；对110kV及以上电压等级的互感器应使用数字信号输出的电子式互感器；10/35kV的互感器宜采用低功耗的一体化互感器；双重化保护装置使用电子式互感器的传感模块应冗余配置，并使用不同回路的电源供电。比较项目电子式互感器常规互感器绝缘简单简单复杂复杂体积及重量小、轻小、轻大、重大、重CT动态范围范围宽、无磁饱和范围宽、无磁饱和范围小、有磁饱和范围小、有磁饱和PT谐振无谐振现象无谐振现象易产生铁磁谐振易产生铁磁谐振CT二次输出可以开路可以开路不能开路不能开路输出形式数字量数字量模拟量模拟量合并单元合并单元 对电子式电流、电压互感器的采集器单元输出的数字量进行

5、合并和处理，并按IEC 61850(DL/T860-9-1或DL/T860-9-2)或IEC 60044-8标准进行数据转换后以光纤方式为间隔层设备提供采样值数据。采用电子式互感器采用常规互感器智能终端智能终端智能终端定义智能终端定义 智能终端主要完成一个间隔内一次设备位置和状态告警信息的采集和监视，并通过GOOSE规约将数字信息上传到间隔层设备。智能终端同时接收间隔层设备的GOOSE命令完成对一次设备的智能控制，实现了常规开关接入智能变电站系统。智能终端技术要求智能终端技术要求 采用光纤通信，与间隔层设备间主要用GOOSE协议传递上下行信息 采用二次电缆与断路器、刀闸、变压器连接，采集和控制

6、各种所需的信号 各种网络情况下GOOSE最大传输处理时延为4ms 双重化保护配置间隔，智能终端双重化配置，且采用不同回路电源供电。间隔层设备整体要求间隔层设备整体要求 应采用模块化、标准化的结构，易维护和更换方便；应能按照DL/T860建模，并与站控层设备通信，并具有完善的自我描述功能；与过程层设备之间的通信应满足DL/T860中规定的数据格式，具有识别协议中的数据有效性判断，实时闭锁保护，并能将告警事件上送；在任何网络运行工况流量冲击下，间隔层装置均不应死机或重启；宜采用冗余的110V或220V直流供电方式；当电压波动范围在20内时，间隔层设备应能正常工作。间隔层设备技术要求间隔层设备技术要

7、求测控装置测控装置 支持通过GOOSE协议实现间隔层五防功能；应能实时反映本间隔一次设备的分、合状态，应有该电气单元的实时模拟接线状态图；应能设置所测量间隔的检修状态。保护装置保护装置 应支持GOOSE协议，实现装置之间状态、命令传递及GOOSE跳闸功能；出口压板宜采用软压板方式，并具备功能投退压板 在接收到异常的合并单元采样信号时，应能立刻闭锁保护出口，确保不误动；应设置检修态，保证测试GOOSE通信正确，但不会实际跳闸。间隔层设备技术要求间隔层设备技术要求故障录波装置故障录波装置 应具有采样数据接口，从合并单元或交换机上接收采样信号，进行采样量的录波，同时应可记录重要的GOOSE开入开出量

8、。计量装置计量装置 与站控层通信应支持MMS协议，与合并单元通信应支持支持DL/T 860-9-1或DL/T 860-9-2标准。安全稳定装置安全稳定装置 各类安全稳定装置应遵循DL/T 860标准建模和通信，包括备自投装置、低周减载装置、PMU装置等。站控层设备技术要求站控层设备技术要求 站控层设备包括主机、操作员站、远动装置、保信子站、五防子系统、网络通信记录分析系统、卫星对时系统等。主机主机 有主处理器及服务器的功能，是站控层数据收集、处理、存储及发送的中心；管理和显示有关的运行信息，供运行人员对变电站的运行情况进行监视和控制；间隔层设备工作方式的选择，实现各种工况下的操作闭锁逻辑等；5

9、00kV变电站应采用两台主机互为热备用工作方式。站控层设备技术要求站控层设备技术要求操作员站操作员站 站内自动化系统的主要人机界面，用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达等；通过操作员站，运行值班人员能够实现全站设备的运行监视和操作控制；应配置两台操作员站，操作员站间应能实现相互监视操作的功能。110220kV变电站的操作员站宜与主机在计算机硬件上合并设置。站控层设备技术要求站控层设备技术要求保信子站保信子站 应能在正常和电网故障时采集、处理各种所需信息，并充分利用这些信息，为继电保护运行、管理服务，为分析、处理电网故障提供支

10、持。具备多路数据转发的能力，能够通过网络通道向多个调度中心进行数据转发。支持根据调度中心命令对相应装置进行查询和远程维护，包括远程配置、可视化数据库维护、参数的上传下载、设备运行状态监视等。220kV-500kV变电站的保信子站应双机配置，采用互为热备用工作方式，双机都能独立执行各项功能。站控层设备技术要求站控层设备技术要求远动装置远动装置 满足直采直送要求，收集全站测控装置、保护装置等设备的数据，将信息通过双通道（专线或网络通道）上传至各级调度中心/集控（监控）中心，并将调度中心/集控（监控）中心下发的遥控命令向变电站间隔层设备转发。应双机配置，与间隔层以及调度中心的通信模式均应能根据运行需

11、求设置为双主机或热备用工作方式。双配置的调制解调器的工作电源应取自不同的直流母线段，调制解调器传送各级调度的通讯模块应独立配置，且宜支持热插拔。远动子系统不应该存在单点故障导致系统失效的隐患。当远动装置采集不正常时，传送调度端的信息必须保留原数据并在品质标志位打上品质标志。站控层设备技术要求站控层设备技术要求五防子系统五防子系统 五防子系统主要包含五防工作站、电脑钥匙、充电通信控制器、编码锁具等，实现面向全站设备的综合操作闭锁功能。五防子系统应与后台软件一体化配置，五防工作站与其中一台操作员站应能实现互为备用的功能。网络通信记录分析系统网络通信记录分析系统 网络通信记录分析系统应能实时监视、记

12、录数字化变电站网络通信报文（MMS、GOOSE、SV等），周期性保存为文件，并进行各种归类分析，包括通信过程解析、报文重组、异常分析等。网络通信记录分析系统可根据实际网络流量及应用需求由若干台设备组合构成。站内网络设备站内网络设备网络交换机网络交换机 网络交换机在变电站中负责联系各层设备，传输GOOSE、SMV、MMS等多种报文，是变电站信息传输的中枢节点，其在数字化变电站中占有十分重要的地位，所以要求满足如下要求：支持基于VLAN(802.1q)的网络隔离和安全 支持IEEE802.1p优先级协议 支持Quality of Service(802.1p)，支持实时数据流 支持组播过滤 支持端

13、口速率限制和广播风暴限制 支持端口配置、状态、统计、镜像、安全管理、SNMP 支持光纤口链路故障管理 提供完善的异常告警功能，包括失电告警、端口异常等数字化变电站新技术数字化变电站新技术IEC61850技术技术 IEC61850技术建模了大多数公共实际设备和设备组件，定义了这些模型的公共数据格式、标识符、行为和格式，并规范了变电站内IED之间的通信行为，使变电站自动化系统在网络通信基础上，实现不同厂家设备的信息共享和互操作。原有规约应用功能有限 各厂家自行扩充 导致装置无法互操作 规约数据表达能力 限制了应用功能的发展IEC61850标准的制定“同一世界，同一技同一世界，同一技术，同一标准。术

14、，同一标准。”不同厂家的产品互联互通互联互通即插即用即插即用数字化变电站新技术电子式互感器合并单元电能表监控系统卫星时钟远动保信子站站用电源报文监视分析过程层过程层间隔层间隔层站控层站控层B码/秒脉冲SNTP智能变压器智能断路器保护测控一体化装置SMVGOOSE共网共网IEEE1588 IEEE1588 V2.0实现区域实现区域/广域对时广域对时IEEE1588对时技术对时技术智能变电站概念智能变电站概念 智能变电站是采用先进的传感、信息、通信、控制、智能等技术，以智能化一次设备、网络化二次设备、规范化信息平台为基础，实现变电站实时全景监测、自动运行控制、智能调节、与站外系统协同互动等功能，达

15、到提高变电可靠性、优化资产利用率、减少人工干预、支撑电网安全运行，可再生能源“即插即退”等目标的绿色变电站。智能变电站与数字化变电站的差异智能变电站与数字化变电站的差异 由此可见，数字化变电站主要强调手段，而智能变电站更强调目的，智能变电站不仅仅是数字化变电站的发展和升级，而是智能电网的重要组成部分，代表了变电站未来新技术的发展方向。u在设备层面，智能变电站更强调智能一次设备 概念。u在系统层面，智能变电站更具备“全网”意识。智能变电站新技术智能变电站新技术智能高压设备智能高压设备 智能高压设备是具有测量数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化、信息互动化等主要技术特征的一次设备与智能组件的

16、有机结合体，它是高压设备智能化的简称，满足高可靠性和尽可能免维护的要求。智能组件智能组件 智能组件是若干智能电子装置的集合，安装于宿主设备旁，承担与宿主设备相关的测量、控制和监测等基本功能；在满足相关标准要求时，智能组件还可承担相关计量、保护等功能。其表现形式可以是：测控装置、保护装置、测控保护装置、状态监测装置、智能终端、MU等，也可以是几个装置的集合，如：GIS汇控柜、设备屏柜等。智能组件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，后者是发展方向。智能变电站新技术智能变电站新技术在线式五防在线式五防 在线式五防系统是充分利用变电站自动化系统全站监控功能，经集成在自动化系统后台软件

17、中五防模块及测控装置中间隔五防模块对电气操作防误闭锁实时判断，对满足防误闭锁操作条件的电气设备开放操作的一套防误闭锁系统，取消了电脑钥匙和机械锁具，实现了操作票逐项开放和闭锁。全景数据全景数据 全景数据反映变电站运行工况的稳态、暂态、动态数据以及变电站设备运行状态、图像等的数据集合。智能变电站新技术智能变电站新技术实时数据中心实时数据中心 基于PI数据库的实时数据中心是有效地整合全站数据，实现实时数据的集中统一存储，满足电网监控、故障诊断、生产管理等对实时信息准确性、完整性、一致性、安全共享需求的一体化信息平台，它支持各个自动化系统、信息系统进行信息交互。程序化操作（顺序控制）程序化操作（顺序

18、控制）程序化操作是由计算机、智能电子装置等按照严格的操作条件、规范的操作顺序，代替人工自动完成一系列的设备倒闸操作任务。智能变电站新技术智能变电站新技术视频监控视频监控 视频监控是变电站安全防范系统的重要组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统，能以直观、准确、及时和信息内容丰富的信息反映变电站运行情况。环境监控环境监控 环境监控是指通过对变电站内环境信息的采集、分析和调控，避免和防御变电站内恶性事件的发生，以使变电站安全稳定运行。广东电网变电站视频监控系统智能变电站新技术智能变电站新技术高级应用高级应用设备状态可视化设备状态可视化 对变压器、GIS、断路器、容性设备、避雷器等一次设备进行状态

19、监测，采集一次设备的温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等各种数据信息，并对数据进行融合分析，通过丰富的可视化展示功能，包括设备状态的多视图、多图形、多指标的多维展示，提供视频图、红外图、柱状图、饼图、趋势曲线等表现形式，实现一次设备的综合状态诊断。智能变电站新技术智能变电站新技术高级应用高级应用智能告警智能告警 智能告警通过建立全站故障信息的逻辑和推理模型，构建故障推理专家知识库。通过与变电站全景信息平台接口，实时获取全站全景信息，并对变电站报警信息进行一定的智能化处理，如当满足一定条件的提示信号升级为告警信号，或将满足一定条件的反复确认告警信号降级为提示信号等，在条件不满足时又能自

20、动将其恢复到原来的级别。具有对变电站报警信息进行过滤，且过滤级别可设置，对高级别的各类异常及故障情况进行多维度识别和分析推理、仿真评估以及友好的人机交互功能。智能变电站新技术智能变电站新技术高级应用高级应用什么是智能巡检？什么是智能巡检？智能巡检是对设备巡视、检修的整个工作过程以流程实现顺序控制，以运行巡视、设备检修为工作节点，以报表输出为工作目标，针对巡视、检修等工作过程进行序化、细化和标准化控制，保证整个作业过程处于可控、在控状态，减少人为错误，以达到最佳工作状态。智能变电站新技术智能变电站新技术高级应用高级应用智能巡检实现功能智能巡检实现功能 基于变电站地理信息系统平台(SGIS)，实现

21、二维地图和三维地图的可视化展示，通过无线网，具备人员位置实时定位，智能路线生成，并根据人员位置的改变实时生成最佳巡检路线，使巡检过程效率最优化。后台与巡检仪之间基于稳定、成熟的无线通信技术实现同步数据和信息交互。基于视频联动实现无人智能巡检，可对巡检时间、参与巡检设备、参与巡检摄像头和红外成像仪的预置位进行设定，同时具备典型巡检流程的定制等功能。具有统计分析和智能提醒功能，基于历史巡检数据，根据用户要求生成各种统计报表，并分析比对缺陷记录，在巡检过程中提供重点关注提示，以提高巡检效率和发现问题的能力。智能变电站新技术智能变电站新技术高级应用高级应用什么是站域控制？什么是站域控制？站域控制是指通

22、过对站内信息的集中处理、判断，实现站内自动控制装置的协调工作，以适应系统运行方式的要求。基于站控层的站域控制无法实现低周减载，备自投等实时性要求较高的控制（100ms以内），该类应用应在间隔层的集中式IED装置来实现。站域控制主要考虑无功电压控制，站端自动化系统配合AVC主站，实现电压的分层分等级自动控制，减少调节次数，更好的进行电压、无功的优化，适应电网自动化发展的趋势。智能变电站新技术智能变电站新技术高级应用高级应用站域控制实现功能站域控制实现功能 从测控装置实时采集各10kV无功电容器、电抗器上所有可能的操作闭锁信号实时合成操作闭锁总信号，并定时循环向实时采集终端发送这些操作闭锁总信号，

23、实时采集终端收到后转发AVC主站。设置全站AVC投入/退出(即远方/站域控制)信号供站内监视，并通过实时采集终端送AVC主站监视并用作逻辑判断自动闭锁。对于本站参与AVC控制的10kV低压无功设备，应按间隔配置AVC/本地控制切换软把手，进行软压板投退控制。在软件功能上实现本间隔低压无功设备的AVC控制还是当地监控控制功能选择。按间隔配置的软压板，其位置信号通过实时采集终端动送AVC主站监视并用作逻辑判断自动闭锁。智能变电站新技术智能变电站新技术高级应用高级应用智能开票系统智能开票系统 智能开票系统具备组态判断功能、能够根据断路器、隔离开关等位置正确判断当前态并可自动根据设备状态推理出票；开票

24、界面上可设置间隔设备态的功能，能置运行、热备用、冷备用和检修等4种状态；建立完备的操作规则，规则定制内容包括：一次设备操作规则、二次设备操作规则、一二次设备的交互操作规则、基础模板票、操作术语、描述性操作规则、操作设备和实时库中设备对应关系、操作票文本的关键字等；支持从在线五防系统导入规则；支持从典型票、顺控流程定义、规则库等方式生成程序化操作票，提高开票效率；开票过程中，实时获取设备状态信息进行规则校验，校验不通过，暂停开票，并为用户提供“继续开票”、“重新选择设备继续开票”、“手动开票”等选项。智能变电站新技术智能变电站新技术高级应用高级应用故障信息系统故障信息系统 故障信息系统与变电站全景信息平台接口，实时获取各种故障信息；支持多种智能分析技术对故障信息进行智能辨识、综合分析以快速正确判断故障设备、故障属性；具备保护动作评估功能，根据一次信息中遥信、遥测的变化，判断开关是否正确动作，最终评价开关的可靠性，为根据开关跳闸次数为开关检修提供依据；综合一次、二次信息，判断保护是否正确动作，对保护动作特性进行分析；支持区域级综合分析功能，可以采集相邻变电站的动作信息，和本站的信息进行综合分析判断，同时提高差动等保护行为分析准确度；具备无效故障信息自动屏蔽功能，在变电站调试、检修时进行模拟保护动作实验时上送的各种信息进行自动屏蔽，不会产生无效故障信息。谢 谢！