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1、智能变电站研究与建设智能变电站研究与建设国网电力科学研究院国网电力科学研究院20092009年年1111月月目录目录主要内容主要内容 背景概述背景概述 智能智能变电站技站技术导则介介绍 热点点问题1 变电站自动化现状变电站自动化现状-常规变电站常规变电站n采集采集资源重复源重复、设计复复杂变电站内存在站内存在多套系多套系统数据采集要求不一致数据采集要求不一致大量大量设备都有数据采集都有数据采集单元元 n系系统、设备之之间互操作性互操作性差差通信通信规约繁繁杂缺乏一致性缺乏一致性测试、权威威认证线性点表性点表传输割裂了数据之割裂了数据之间的的联系系n信息不信息不标准不准不规范，范，难以充分以充分
2、应用用原理、算法、模型不一致原理、算法、模型不一致导致信息致信息输出不一致出不一致装置信息装置信息输出不平衡出不平衡通通讯规约的信息承的信息承载率低率低2 变电站自动化现状变电站自动化现状-数字化变电站数字化变电站n数字化数字化变电站两大站两大应用用电子式互感器子式互感器 IEC61850n数字化数字化变电站存在的站存在的问题缺乏相关的建缺乏相关的建设标准、准、规范范 过程程层间隔隔层设备与一次与一次设备接口不接口不规范范 没有解决没有解决IEC6185061970的的问题主要局限在自主要局限在自动化系化系统本身，无整个本身，无整个变电站的建站的建设体系（体系（计量）量）变电站没有信息体系，没
3、有形成更多的智能站没有信息体系，没有形成更多的智能应用用缺乏缺乏检验、试验评估体系估体系n总体上体上处于于试验阶段段 电网基网基础体系体系 技技术支撑体系支撑体系智能智能应用体系用体系 标准准规范体系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构建以特高压电网网为骨干网架、各骨干网架、各级电网网协调发展的展的坚强智能智能电网网技技术上上实现信息化、自信息化、自动化、互化、互动化化管理上管理上实现集集团化、集化、集约化、精益化、化、精益化、标准化准化2009-2010年：年：研究研究试试点点阶阶段段2011-2015年：年：全面建全面建设阶设阶
4、段段2016-2020年：年：完善提升完善提升阶阶段段坚强可靠可靠 经济高效高效清清洁环保保 透明开放透明开放 友好互友好互动六个环节六个环节发电 线路路 变电 配配电 用用户 调度度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智能电网建设思路n“三三统一一”原原则 统一规划、统一标准、统一建设n 工作方工作方针 统筹规划、统一标准、试点先行、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变电站是智能站是智能电网建网建设的重要的重要节点之一，其主要作用就是点之一，其主要作用就是为智能智能电网提供网提供标准的、可靠的
5、准的、可靠的节点（包含一、二次点（包含一、二次设备和系和系统）支撑）支撑n设备信息和运行信息和运行维护策略与策略与电力力调度度实现全面共享互全面共享互动，实现基于状基于状态的全寿命周期的全寿命周期综合合优化管理化管理n实现全网运行数据的全网运行数据的统一采集、一采集、实时信息共享以及信息共享以及电网网实时控制和智能控制和智能调节，支撑各，支撑各级电网的安全网的安全稳定运行和各定运行和各类高高级应用用n枢枢纽及中心及中心变电站全面建成或改造成站全面建成或改造成为智能化智能化变电站站目录目录主要内容主要内容 背景概述背景概述 热点点问题智能智能变电站技站技术导则介介绍工作情况介绍工作情况介绍n7月
6、月16日，启日，启动智能智能变电站技站技术导则编写工作写工作n成立主要由国网成立主要由国网电科院、中国科院、中国电科院、江科院、江苏电力公司力公司专家家组成的成的编写工作写工作组。工作。工作组专业人人 员的的专业涵盖了涵盖了变电站所有的站所有的专业。n明确国网明确国网电科院科院为牵头单位，中国位，中国电科院、江科院、江苏电力公司等力公司等单位位配合配合n明确要求明确要求智能智能变电站技站技术导则在在9月底完成月底完成n7月月21日，召开日，召开智能智能变电站技站技术导则第一次第一次协调会会 n明确要求明确要求导则要全力要全力支撑智能支撑智能电网网建建设n明确明确导则要要引引领智能智能变电站的站
7、的发展方向展方向n明确明确导则以描写智能以描写智能变电站的功能站的功能为主主n制定了制定了智能智能变电站技站技术导则的的详细工作工作计划表划表意见征求情况意见征求情况n9月月14日，日，发出征求意出征求意见稿稿n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。n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。意见分布情况意见分布情况n主要意主要意见集中点是集中点是术语和定和定义、体系、体系结构、构、设备层功能、系功能、系统层
8、功能要求、功能要求、设备功能及配置要求。功能及配置要求。n编写写组在分在分类刷刷选后，与后，与专家家进行深入研究，提出了修改意行深入研究，提出了修改意见并并实施修改施修改9月月27日审查会意见日审查会意见n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。导则编制的出发点导则编制的出发点n前瞻性与可操作性前瞻性与可操作性 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。n继承与承与创新的新的结合合n导则尽可能描述与传
9、统变电站不同的技术和功能n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n提出了一系列系统级高级应用智能变电站定义智能变电站定义采用先采用先进、可靠、集成、低碳、可靠、集成、低碳、环保的保的智能智能设备，以全站信息数字化、通信平台网，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享化、信息共享标准化准化为基本要求基本要求，自，自动完完成信息采集、成信息采集、测量、控制、保量、控制、保护、计量和量和监测等等基本功能基本功能，并可根据需要支持，并可根据需要支持电网网实时自自动控制、智能控制、智能调节、在、在线分析决策、分析决策、协同同互互动等等高高级功能功能，实现与相与相邻变电站
10、、站、电网网调度等度等互互动的的变电站。站。导则导则相关内容介绍相关内容介绍n智能智能设备“智能智能设备”不但具有不但具有传输和分配和分配电能的主能的主设备本体，本体，还具有具有测量、控制、保量、控制、保护、计量等功能。其回量等功能。其回归电力系力系统设备的本意，不再的本意，不再强调传统的一、二次的一、二次设备的划分。各功能的物的划分。各功能的物理形理形态以智能以智能组件方式体件方式体现，组件又是一个灵活的概念，可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，可以外置于主主设备本体之外，也可以内嵌于主本体之外，也可以内嵌于
11、主设备本体之内。上述概念本体之内。上述概念即考即考虑了了传统一、二次一、二次设备的的现状，也考状，也考虑了未来的了未来的发展展趋势，可适用于今后智能，可适用于今后智能变电站的站的发展。展。智能智能设备=一次一次设备+智能智能组件的有机件的有机结合合创新概念创新概念1n智能智能设备一次一次设备（实物）物）智能智能组件（件（实物）物）n一次一次设备：传统一次一次设备，为实物物n智能智能组件：件：简单讲是原来二次是原来二次设备的的统称，称，为“智智能能组合件合件”的意思，其功能由的意思，其功能由15个功能个功能单元完成，元完成，为实物。智能物。智能组件的表件的表现形式可以是：形式可以是：测控装置、控
12、装置、保保护装置、装置、测控保控保护装置、状装置、状态监测装置、智能装置、智能终端、端、MU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：GIS汇控柜、屏柜等控柜、屏柜等创新概念创新概念1n智能智能组件的概念是灵活的。可以只完成一个功能，比如件的概念是灵活的。可以只完成一个功能，比如测控，控，这时其就是一个其就是一个测控装置；可以完成保控装置；可以完成保护与与测控功能，控功能，这时就是一个四合一装置。它可以外置，符合就是一个四合一装置。它可以外置，符合现有有设备的的状况，也可以内嵌于高状况，也可以内嵌于高压设备，这时就是一个智能一次就是一个智能一次设备的概念。的概念。智能设备
13、演化图智能设备演化图创新概念创新概念2n变电站站层次的划分次的划分设备层+系系统层n设备层实现过程程层设备、间隔隔层设备、一次一次设备等的功能等的功能n系系统层实现变电站站站站级功能功能创新概念创新概念2n设备层包含由一次包含由一次设备和智能和智能组件构成的件构成的智能智能设备，也包含常，也包含常规的的变压器、开关器、开关设备、互感器、避雷器、隔离刀、互感器、避雷器、隔离刀闸等等设备n设备层完成完成变电站站电能分配、能分配、变换、传输及其及其测量、控制、保量、控制、保护、计量、量、检测等相等相关功能关功能创新概念创新概念2n系系统层面向全站或一个以上一次面向全站或一个以上一次设备，通，通过智能
14、智能组件件获取并取并综合合处理理变电站中关站中关联智能智能设备的相关信息，按照的相关信息，按照变电站和站和电网安全网安全稳定运行要求，控制各定运行要求，控制各设备层协同完同完成多个成多个应用功能用功能n系系统层包含自包含自动化系化系统、站域控制、站域保、站域控制、站域保护、通信系、通信系统、对时系系统等子系等子系统、SCADA、操作、操作闭锁、PDC、电能量集中、全站能量集中、全站备自投、低自投、低压/低低频解列、集中故障解列、集中故障录波、波、保保护信息管理等相关功能信息管理等相关功能创新概念创新概念3n站域保站域保护 一种基于一种基于变电站站统一采集的一采集的实时信息，以信息，以集中分析或
15、分布集中分析或分布协同方式判定故障，自同方式判定故障，自动调整整动作决策的作决策的继电保保护智能变电站架构图智能变电站架构图导则篇幅介绍导则篇幅介绍前言前言范范围规范性引用文件范性引用文件术语和定和定义技技术原原则体系体系结构构设备层功能要求功能要求系系统层功能要求功能要求辅助助设施功能要求施功能要求变电站站设计调试与与验收收运行运行维护检测评估估附附录技术原则技术原则n高可靠性的高可靠性的设备是是变电站站坚强的基的基础n全站信息数字化全站信息数字化n通信平台网通信平台网络化化n信息共享信息共享标准化准化n功能功能应用互用互动化化技术原则技术原则n智能智能变电站站设备具有信息数字化、功能具有信
16、息数字化、功能集成化、集成化、结构构紧凑化、状凑化、状态可可视化等主化等主要技要技术特征，符合易特征，符合易扩展、易升展、易升级、易、易改造、易改造、易维护的工的工业化化应用要求用要求n设计、建、建设、功能、功能满足相关足相关标准、准、规范范要求要求n建立包含建立包含电网网实时同步同步实时信息、保信息、保护信息、信息、设备状状态、电能能质量等各量等各类数据数据的的标准化信息模型准化信息模型技术原则技术原则n建立站内全景数据的建立站内全景数据的统一信息平台，供一信息平台，供系系统层各子系各子系统统一数据一数据标准化准化规范化范化存取存取访问以及和以及和调度等其它系度等其它系统进行行标准化交互准化
17、交互n满足足变电站集站集约化管理、化管理、顺序控制、状序控制、状态检修等要求，并可与修等要求，并可与调度、相度、相邻变电站、站、电源（包括可再生能源）、用源（包括可再生能源）、用户之之间的的协同互同互动，支撑各，支撑各级电网的安全网的安全稳定定经济运行运行设备层功能设备层功能n一次一次设备高可靠性、尽可能免高可靠性、尽可能免维护送出开关送出开关压力、油位等直接影响运行的模力、油位等直接影响运行的模拟量量可采用可采用电子式互感器子式互感器设备层功能设备层功能n智能智能组件基本功能要求件基本功能要求信号信号传变、数据采集完全数字化、数据采集完全数字化 采集与控制系采集与控制系统宜就地下放安装，与一
18、次宜就地下放安装，与一次设备一体化一体化设计时考考虑环境因素境因素即插即用、即插即用、标准化的物理接口及准化的物理接口及结构构宜一体化宜一体化设计测量、控制、量、控制、计量、保量、保护和和检测等功能等功能 考考虑通信网通信网络异常情况下的措施，不能影响相关异常情况下的措施，不能影响相关组件件（特（特别是保是保护）的功能和性能）的功能和性能 支持在支持在线调试 对站内主要站内主要设备的健康状况和的健康状况和变化化趋势作出作出综合合评估估设备层功能设备层功能n测量量单元元统一断面一断面实时数据同步采集，数据同步采集，带精确的精确的绝对时标基于三基于三态数据（数据（稳态、暂态、动态）的）的综合合测控
19、，控，进行全站数据的行全站数据的统一采集及一采集及标准方式准方式输出出n控制控制单元元具有全站防止具有全站防止电气气误操作操作闭锁功能功能具有本具有本间隔程序化操作功能隔程序化操作功能支持支持紧急操作模式的功能急操作模式的功能设备层功能设备层功能n保保护单元元遵守遵守继电保保护基本原基本原则通通过网网络通信方式通信方式输入入电流流电压信号和信号和输出控制信号出控制信号双重化配置的两套保双重化配置的两套保护，其信息，其信息输入入输出出环节应完全独立完全独立采用采用电子式互感器子式互感器时，应优化保化保护原理判据、提高性能原理判据、提高性能n检测单元元扩展自展自诊断范断范围，提高准确性和，提高准确
20、性和时效性效性具有通具有通过传感器自感器自动采集和从生采集和从生产管理系管理系统自自动复制复制获取取设备状状态信息的能力信息的能力传感器可外置、内置，感器可外置、内置，传感器的接入感器的接入应不影响高不影响高压设备的的安全运行安全运行设备层功能设备层功能n计量量单元元准确、完整、可靠、及准确、完整、可靠、及时、保密、保密分分时段、需量段、需量电能量自能量自动采集、采集、处理、理、传输、存、存储针对不同不同计量量单元特点制定各方元特点制定各方认可的可的检定和溯源定和溯源规程程n通信通信单元元完全自描述的通信信息与模型完全自描述的通信信息与模型报文文丢包及数据完整性甄包及数据完整性甄别功能功能按按
21、优先先级传送网送网络数据，流量可控数据，流量可控采用信息安全技采用信息安全技术系统层功能系统层功能n系系统层功能功能应高度集成一体化高度集成一体化 n数据源数据源应统一、一、标准化、网准化、网络共享共享n智能智能设备之之间应实现进一步的互一步的互联互通，互通，支持采用系支持采用系统级的运行控制策略的运行控制策略系统层功能系统层功能n源端源端维护 维护时在在变电站利用站利用统一配置工具一配置工具进行行配置，生成配置，生成标准配置文件。准配置文件。监控系控系统与与调度度/集控系集控系统可自可自动获得得变电站站标准配置文件，准配置文件，并自并自动导入到自身系入到自身系统数据数据库中。中。系统层功能系
22、统层功能n设备状状态可可视化化 应采集主要一次采集主要一次设备（变压器、断路器等）状器、断路器等）状态信息，信息，进行可行可视化展示并化展示并发送到上送到上级系系统，为电网网实现基于状基于状态检测的的设备全寿命周期全寿命周期综合合优化管理化管理提供基提供基础数据支撑数据支撑n智能告警及分析决策智能告警及分析决策n 故障信息故障信息综合分析决策合分析决策系统层功能系统层功能n支撑支撑经济运行与运行与优化控制化控制n站域控制站域控制 利用利用对站内信息的集中站内信息的集中处理、判断，理、判断，实现站内安站内安全自全自动控制装置（如控制装置（如备自投、母自投、母线分合运行）的分合运行）的协调工作，适
23、工作，适应系系统运行方式的要求运行方式的要求n站域保站域保护 适适应智能智能变电站多种运行方式，运用集中或分布站多种运行方式，运用集中或分布协调的方式采集全站运行数据的方式采集全站运行数据进行分析行分析计算，算，优化化后后备保保护功能，提高保功能，提高保护自适自适应能力。能力。汇总全站信息，全站信息，侧重于系重于系统稳定控制功能。定控制功能。系统层功能系统层功能n与外部系与外部系统信息交互信息交互 具有与大用具有与大用户、电源等外部系源等外部系统进行信息交行信息交换的的功能，能功能，能转发相关相关设备线运行状况等相关信息。运行状况等相关信息。其它内容其它内容n辅助助设施施l 配置配置视频监控、
24、安防系控、安防系统l照明系照明系统提倡太阳能、地提倡太阳能、地热、风能等清能等清洁能源供能源供电l站用站用电源（直流、交流、逆源（直流、交流、逆变、UPS）一体化考）一体化考虑、一体化一体化设计、一体化、一体化监控控l温度、湿度等温度、湿度等环境因素都需境因素都需监控控其它内容其它内容n变电站站设计：优化、化、节约、高效和、高效和环保保 n调试与与验收：收：设备调试工具和手段工具和手段 n运行运行维护：智能化、安全性：智能化、安全性 n检测评估：智能化估：智能化测试和和评估估n附附录：描述智能：描述智能变电站体系站体系结构构 目录目录主要内容主要内容 背景概述背景概述 智能智能变电站技站技术导
25、则介介绍 热点点问题智能变电站与数字化变电站智能变电站与数字化变电站n数字化数字化变电站站 电子式互感器用于子式互感器用于扩大数字化技大数字化技术范范围、统一一简化采集源化采集源 IEC61850解决信息建模和互操作解决信息建模和互操作问题n智能智能变电站的重要特征体站的重要特征体现“智能智能”设备智能化智能化+高高级智能智能应用用n数字化数字化变电站技站技术是智能是智能变电站的一部分站的一部分n智能智能变电站是站是变电站整体技站整体技术的跨越的跨越变电站两层与三层划分变电站两层与三层划分1 12 23 34 4站控层站控层间隔层间隔层过程层过程层一次设备一次设备设备层设备层系统层系统层n智能
26、智能变电站的站的设计将把将把变电站作站作为一个整体考一个整体考虑，因此其功能可，因此其功能可简单地地认为包含了包含了1234的内容（的内容（变电站附属站附属设备除外）；除外）；数字化数字化变电站（站（IEC61850）更多地描述了功能）更多地描述了功能实现的的过程（程（123），并没有更多地考），并没有更多地考虑“智能智能设备”这一一发展展趋势n大多数大多数专家家认为：智能：智能设备是是变电站站发展的必然方向展的必然方向n以以“智能智能设备”的的视角来看，未来角来看，未来234可以作可以作为一个整体考一个整体考虑，也必，也必须作作为一个整体有机一个整体有机综合考合考虑；因此；因此234将密不可
27、将密不可分分n因此，以因此，以“智能智能设备”的功能来代替的功能来代替234割裂方式的描述将割裂方式的描述将更能灵活地表示更能灵活地表示设备智能化智能化这一特征，更好地促一特征，更好地促进其其发展展n当然也可以当然也可以继续234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234的有机融合的有机融合发展；在描述智能展；在描述智能设备的功能的功能时太太过复复杂而死板而死板n现阶段的智能段的智能设备处于初于初级阶段，形式各异，主要完成段，形式各异，主要完成234的功能的功能n有了有了设备层的概念，与之的概念，与之对应的是系的是系统层n设备系系统的描述也的描述也仅仅是功能描述的范
28、是功能描述的范围，与，与2层或或3层网网络体体系并不矛盾；系并不矛盾；设备与系与系统之之间的网的网络系系统灵活可灵活可变，这也是目前也是目前数字化数字化变电站系站系统网网络架构灵活的体架构灵活的体现；n对于信息模型描述，仍然可以采用于信息模型描述，仍然可以采用IEC61850体系，并不矛盾体系，并不矛盾n举例：如果在例：如果在234综合考合考虑下，下，实现智能智能设备的的测控保控保计检功能，功能，则可可对采采样进行行综合考合考虑，不必要割裂开来安装多个，不必要割裂开来安装多个测量量设备。单元、装置与设备单元、装置与设备n单元元强调实现的功能，主要是的功能，主要是逻辑概念，非物理概念，非物理实物
29、，功能物，功能实现可以跨越多个装置，可以是装置的一部分。此概念同可以跨越多个装置，可以是装置的一部分。此概念同IEC61850相同。相同。n装置是装置是单元或者部分元或者部分单元的物理元的物理载体，具有物理形体，具有物理形态。在常。在常规变电站中，站中，单元和装置的概念是重合的，但在数字化元和装置的概念是重合的，但在数字化变电站中站中开始分离开始分离n设备也是一个物理概念，大于装置。智能也是一个物理概念，大于装置。智能设备是一系列一次是一系列一次设备、功能的集合、功能的集合潜在的潜在的与现行标准、规定的与现行标准、规定的管理冲突管理冲突n协同互同互动安全防安全防护总体方案体方案nGOOSE国网
30、十八国网十八项反反错措施措施n系系统安全状安全状态评估估/预警和控制以及安全警和控制以及安全稳定定控制装置控制装置/系系统的的协同互同互动将突破三道防将突破三道防线的的概念，相互渗透，相互概念，相互渗透，相互联动。n没有数字式没有数字式计量量检定的相关定的相关规定定非技术冲突非技术冲突可操作性可操作性n导则是智能是智能变电站的建站的建设总则n导则主要描述目主要描述目标和功能要求和功能要求n可操作性可由以可操作性可由以导则为基基础的的 其他各其他各类标准和准和设计规范完成范完成现阶段智能变电站的发展建议现阶段智能变电站的发展建议n智能智能设备 在在线监测及信息模型及信息模型 与自与自动化系化系统互互联 智能智能组件逐步下放件逐步下放 设备调试、校、校验自自动化化n完善自完善自动化系化系统 网网络规范化范化 系系统一体化一体化设计、集成整合、集成整合 解决解决计量量问题n部分高部分高级应用功能用功能 信息平台及交信息平台及交换标准准 站域控制站域控制 站域保站域保护 智能告警智能告警 源端源端维护 。n变电站站经济、紧凑、凑、节能能设计谢谢 谢谢