1、智能变电站研究与建设国网电力科学研究院2009年11月目录主要主要内内容容 背景概述 智能变电站技术导则介绍 热点问题1 变电站自动化现状-常规变电站n 采集资源重复采集资源重复、设计复杂、设计复杂 变电站内存在变电站内存在多套系统多套系统 数据采集要求不一致数据采集要求不一致 大量设备都有数据采集单元大量设备都有数据采集单元 n 系统、设备之间系统、设备之间互操作性互操作性差差 通信规约繁杂通信规约繁杂 缺乏一致性测试、权威认证缺乏一致性测试、权威认证 线性点表传输割裂了数据之间的联系线性点表传输割裂了数据之间的联系n 信息不标准不规范，难以充分应用信息不标准不规范，难以充分应用 原理、算法
2、、模型不一致导致信息输出不一致原理、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装置信息输出不平衡 通讯规约的信息承载率低通讯规约的信息承载率低2 变电站自动化现状-数字化变电站n 数字化变电站两大应用数字化变电站两大应用 电子式互感器电子式互感器 IEC61850 IEC61850n 数字化变电站存在的问题数字化变电站存在的问题 缺乏相关的建设标准、规范缺乏相关的建设标准、规范 过程层间隔层设备与一次设备接口不规范过程层间隔层设备与一次设备接口不规范 没有解决没有解决IEC61850IEC618506197061970的问题的问题 主要局限在自动化系统本身，无整个变电站的建设体系（
3、计量）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、试验评估体系缺乏检验、试验评估体系n 总体上处于试验阶段总体上处于试验阶段 电网基础体系电网基础体系 技术支撑体系技术支撑体系智能应用体系智能应用体系 标准规范体系标准规范体系一个目标一个目标三个阶段三个阶段两条主线两条主线四个体系四个体系五个内涵五个内涵构建以特高压电网为骨干网架、各级电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、互动化技术上实现信息化、自动化、互动化管理上
4、实现集团化、集约化、精益化、标准化管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化2009-20102009-2010年：年：研究试点阶段研究试点阶段2011-20152011-2015年：年：全面建设阶段全面建设阶段2016-20202016-2020年：年：完善提升阶段完善提升阶段坚强可靠坚强可靠 经济高效经济高效清洁环保清洁环保 透明开放透明开放 友好互动友好互动六个环节六个环节发电发电 线路线路 变电变电 配电配电 用户用户 调度调度3 中国坚强智能电网发展战略框架中国坚强智能电网发展战略框架智能电网建设思路“三统一”原则 统一规划、统一标准、统一建设 工作方针 统筹规划、统一标准、试点先行、
5、整体推进智能电网下对变电站功能的重新定位与发展目标n 变电站是智能电网建设的重要节点之一，其主要作用就是变电站是智能电网建设的重要节点之一，其主要作用就是为智能电网提供标准的、可靠的节点（包含一、二次设备为智能电网提供标准的、可靠的节点（包含一、二次设备和系统）支撑和系统）支撑n 设备信息和运行维护策略与电力调度实现全面共享互动，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实现基于状态的全寿命周期综合优化管理n 实现全网运行数据的统一采集、实时信息共享以及电网实实现全网运行数据的统一采集、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
6、行和各类时控制和智能调节，支撑各级电网的安全稳定运行和各类高级应用高级应用n 枢纽及中心变电站全面建成或改造成为智能化变电站枢纽及中心变电站全面建成或改造成为智能化变电站目录主要主要内内容容 背景概述背景概述 热点问题热点问题智能变电站技术导则智能变电站技术导则介绍介绍工作情况介绍n 7月16日，启动智能变电站技术导则编写工作n成立主要由国网电科院、中国电科院、江苏电力成立主要由国网电科院、中国电科院、江苏电力公司专家组成的编写工作组。工作组专业人公司专家组成的编写工作组。工作组专业人 员的员的专业涵盖了变电站所有的专业。专业涵盖了变电站所有的专业。n明确国网电科院为牵头单位，中国电科院、江苏
7、明确国网电科院为牵头单位，中国电科院、江苏电力公司等单位配合电力公司等单位配合n明确要求明确要求智能变电站技术导则智能变电站技术导则在在9月底完成月底完成n 7月21日，召开智能变电站技术导则第一次协调会 n明确要求明确要求导则导则要全力要全力支撑智能电网支撑智能电网建设建设n明确明确导则导则要要引领智能变电站的发展引领智能变电站的发展方向方向n明确明确导则导则以描写智能变电站的功能以描写智能变电站的功能为主为主n制定了制定了智能变电站技术导则智能变电站技术导则的详细的详细工作计划表工作计划表意见征求情况9月14日，发出征求意见稿 公司相关部门、全部网省公司、科研单位、顾问集团公司、设计院、三
8、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。意见分布情况n 主要意见集中点是术语和定义、体系结构、设备层功能、系主要意见集中点是术语和定义、体系结构、设备层功能、系统层功能要求、设备功能及配置要求。统层功能要求、设备功能及配置要求。n 编写组在分类刷选后，与专家进行深入研究，提出了修改意编写组在分类刷选后，与专家进行深入研究，提出了修改意见并实施修改见并实施修改9月27日审查会意见该导则框架明晰，技术前瞻，对智能变电站的建设、改造、发
9、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。导则编制的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应用互动化自动化信息化智能变电站定义采用先进、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
10、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，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。导则导则相关内容介绍相关内容介绍智能设备“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
11、创新概念创新概念1n智能设备一次设备（实物）智能设备一次设备（实物）智能组件（实物）智能组件（实物）n一次设备：传统一次设备，为实物一次设备：传统一次设备，为实物n智能组件：简单讲是原来二次设备的统称，为智能组件：简单讲是原来二次设备的统称，为“智智能组合件能组合件”的意思，其功能由的意思，其功能由1 15 5个功能单元完成，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、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、智能终保护装置、测控保护装置、状态监测装置、智能终端、端、MUMU等，也可以是几个装置的集合，如：等，也可以是几个装置的集合，如：
12、GISGIS汇控汇控柜、屏柜等柜、屏柜等创新概念创新概念1n 智能组件的概念是灵活的。可以只完成一个功能，比如测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，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。备的概念。智能设备演化图智能设备演化图创新概念2变电站层次的划分设备层+系统层设备层实现过程层设备、间隔层设备、一次设备等的
13、功能系统层实现变电站站级功能创新概念2设备层包含由一次设备和智能组件构成的智能设备，也包含常规的变压器、开关设备、互感器、避雷器、隔离刀闸等设备设备层完成变电站电能分配、变换、传输及其测量、控制、保护、计量、检测等相关功能创新概念2系统层面向全站或一个以上一次设备，通过智能组件获取并综合处理变电站中关联智能设备的相关信息，按照变电站和电网安全稳定运行要求，控制各设备层协同完成多个应用功能系统层包含自动化系统、站域控制、站域保护、通信系统、对时系统等子系统、SCADA、操作闭锁、PDC、电能量集中、全站备自投、低压/低频解列、集中故障录波、保护信息管理等相关功能创新概念3站域保护 一种基于变电站
14、统一采集的实时信息，以集中分析或分布协同方式判定故障，自动调整动作决策的继电保护智能变电站架构图智能变电站架构图导则篇幅介绍前言范围规范性引用文件术语和定义技术原则体系结构设备层功能要求系统层功能要求辅助设施功能要求变电站设计调试与验收运行维护检测评估附录技术原则高可靠性的设备是变电站坚强的基础全站信息数字化通信平台网络化信息共享标准化功能应用互动化技术原则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
15、准化信息模型技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设备层功能一次设备高可靠性、尽可能免维护送出开关压力、油位等直接影响运行的模拟量可采用电子式互感器设备层功能 智能组件基本功能要求 信号传变、数据采集完全数字化 采集与控制系统宜就地下放安装，与一次设备一体化设计时考虑环境因素 即插即用、标准化的物理接口及结构 宜一体化设计测量、控制、计量、保护和检测等功能 考虑通信网络异
16、常情况下的措施，不能影响相关组件（特别是保护）的功能和性能 支持在线调试 对站内主要设备的健康状况和变化趋势作出综合评估设备层功能 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支持紧急操作模式的功能设备层功能 保护单元遵守继电保护基本原则通过网络通信方式输入电流电压信号和输出控制信号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 检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
17、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层功能 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送网络数据，流量可控采用信息安全技术系统层功能系统层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层功能源端维护 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
18、站标准配置文件，并自动导入到自身系统数据库中。系统层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层功能支撑经济运行与优化控制站域控制 利用对站内信息的集中处理、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站域保护 适应智能变电站多种运行方式，运用集中或分布协调的方式采集全站运行数据进行分析计算，优化后备保护功能，提高保护自适应能力。汇总全站信息，侧重于系统稳定控制功能。系统层功能与外部
19、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l 配置视频监控、安防系统l照明系统提倡太阳能、地热、风能等清洁能源供电l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l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：智能化测试和评估附录：描述智能变电站体系结构 目录主要主要内内容容 背景概述背景概述 智能变电站技术导则介智能变电站技术导则介绍绍 热点问题热点问题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
20、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变电站两层与三层划分1 12 23 34 4站控站控层层间间隔隔层层过过程程层层一次一次设备设备设备层设备层系系统层统层n 智能变电站的设计将把变电站作为一个整体考虑，因此其功能可智能变电站的设计将把变电站作为一个整体考虑，因此其功能可简单地认为包含了简单地认为包含了1 12 23 34 4的内容（变电站附属设备除外）；的内容（变电站附属设备除外）；数字化变电站（数字化变电站（IEC61850I
21、EC61850）更多地描述了功能实现的过程（）更多地描述了功能实现的过程（1 12 23 3），并没有更多地考虑），并没有更多地考虑“智能设备智能设备”这一发展趋势这一发展趋势n 大多数专家认为：智能设备是变电站发展的必然方向大多数专家认为：智能设备是变电站发展的必然方向n 以以“智能设备智能设备”的视角来看，未来的视角来看，未来2 23 34 4可以作为一个整体考可以作为一个整体考虑，也必须作为一个整体有机综合考虑；因此虑，也必须作为一个整体有机综合考虑；因此2 23 34 4将密不可将密不可分分n 因此，以因此，以“智能设备智能设备”的功能来代替的功能来代替2 23 34 4割裂方式的描述
22、将割裂方式的描述将更能灵活地表示设备智能化这一特征，更好地促进其发展更能灵活地表示设备智能化这一特征，更好地促进其发展n 当然也可以继续当然也可以继续2 23 34 4的割裂方式的描述方法，但是不利于的割裂方式的描述方法，但是不利于2 23 34 4的有机融合发展；在描述智能设备的功能时太过复杂而死板的有机融合发展；在描述智能设备的功能时太过复杂而死板n 现阶段的智能设备处于初级阶段，形式各异，主要完成现阶段的智能设备处于初级阶段，形式各异，主要完成2 23 34 4的功能的功能n 有了设备层的概念，与之对应的是系统层有了设备层的概念，与之对应的是系统层n 设备系统的描述也仅仅是功能描述的范围
23、，与设备系统的描述也仅仅是功能描述的范围，与2 2层或层或3 3层网络体层网络体系并不矛盾；设备与系统之间的网络系统灵活可变，这也是目前系并不矛盾；设备与系统之间的网络系统灵活可变，这也是目前数字化变电站系统网络架构灵活的体现；数字化变电站系统网络架构灵活的体现；n 对于信息模型描述，仍然可以采用对于信息模型描述，仍然可以采用IEC61850IEC61850体系，并不矛盾体系，并不矛盾n 举例：如果在举例：如果在2 23 34 4综合考虑下，实现智能设备的测控保计检综合考虑下，实现智能设备的测控保计检功能，则可对采样进行综合考虑，不必要割裂开来安装多个测量功能，则可对采样进行综合考虑，不必要割
24、裂开来安装多个测量设备。设备。单元、装置与设备 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相同。装置是单元或者部分单元的物理载体，具有物理形态。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LN2LN3LN1LN6LN4LN5PD1PD3PD2F1F2PC13PC23PC12LC36LC56LC14LC35LC12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非技术冲突可操作性导则是智能变电站的建设总则导则主要描述目标和功能要求可操作性可由以导则为基础的 其他各类标准和设计规范完成现阶段智能变电站的发展建议智能设备 在线监测及信息模型 与自动化系统互联 智能组件逐步下放 设备调试、校验自动化完善自动化系统 网络规范化 系统一体化设计、集成整合 解决计量问题部分高级应用功能 信息平台及交换标准 站域控制 站域保护 智能告警 源端维护 。变电站经济、紧凑、节能设计谢谢 谢谢可编辑感感谢谢下下载载
