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1、智能变电站及模型主主 要要 内内 容容模型模型智能变智能变电站电站检测检测建模建模工程工程应用应用认知认知智能电智能电网网2智能电网的总体设想智能电网的总体设想智能化智能化坚强坚强优化优化集成集成经济经济兼容兼容自愈自愈3智能电网智能电网_ _智能化智能化智 能 化以现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业以现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术为支撑，实现技术、智能控制技术为支撑，实现信息数字化信息数字化、系统自动化系统自动化、人机互动化人机互动化，建立消费者和电网之，建立消费者和电网之间的互动。间的互动。包包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电含电力系统的发电、输电
2、、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电电力流、信息流、业务流力流、信息流、业务流”的高度一体化融合。的高度一体化融合。4智能电网的总体设想智能电网的总体设想智能化智能化坚强坚强优化优化集成集成经济经济兼容兼容自愈自愈5智能电网智能电网_ _坚强坚强坚 强以以特高压电网特高压电网为为骨干网架骨干网架，以各级电网协调发展，以各级电网协调发展的的坚强网架坚强网架为为基础基础，具有坚强的电网基础体系和，具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系，能够抵御各类外部干扰和攻击，技术支撑体系，能够抵御各类外部干扰和攻击，能够有效抵御自然灾害或人为的外力破
3、坏，保证能够有效抵御自然灾害或人为的外力破坏，保证电网安全可靠运行。电网安全可靠运行。6智能电网的总体设想智能电网的总体设想智能化智能化坚强坚强优化优化集成集成经济经济兼容兼容自愈自愈7智能电网智能电网_ _自愈自愈自 愈具有具有实时实时、在线在线和和连续连续的的安全评估和分析安全评估和分析能力，能力，强大的预警和预防控制能力，以及自动故障诊断、强大的预警和预防控制能力，以及自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复的能力。故障隔离和系统自我恢复的能力。8智能电网的总体设想智能电网的总体设想智能化智能化坚强坚强优化优化集成集成经济经济兼容兼容自愈自愈9智能电网智能电网_ _兼容兼容兼 容支持支持可再
4、生能源的有序、合理接入，适应分布式可再生能源的有序、合理接入，适应分布式电源和微电网的接入，能够实现与用户的交互和电源和微电网的接入，能够实现与用户的交互和高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供对高效互动，满足用户多样化的电力需求并提供对用户的增值服务。并用户的增值服务。并具有随时、随地利用即插即用的创新能力。太太阳能、水能、风能、核能阳能、水能、风能、核能潮潮汐能、地热能汐能、地热能新应用、新技术的接入10智能电网的总体设想智能电网的总体设想智能化智能化坚强坚强优化优化集成集成经济经济兼容兼容自愈自愈11智能电网智能电网_ _经济经济经 济支持电力市场运营和电力交易的有效开展，实现支持电力
5、市场运营和电力交易的有效开展，实现资源的优化配置，降低电网损耗，资源的优化配置，降低电网损耗，降低投资成本降低投资成本和运行维护成本，和运行维护成本，提高能源利用效率，提高能源利用效率，消费者可消费者可根据个人、企业的喜好，定制电力消费等根据个人、企业的喜好，定制电力消费等征征地面积、电缆地面积、电缆-光纤光纤峰峰谷计费激励、政策激励谷计费激励、政策激励12智能电网的总体设想智能电网的总体设想智能化智能化坚强坚强优化优化集成集成经济经济兼容兼容自愈自愈13智能电网智能电网_ _集成集成集 成采用统一的平台和模型，实现实时和非实时信息采用统一的平台和模型，实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利
6、用，为运行管理展示全面、的高度集成、共享与利用，为运行管理展示全面、完整和精细的电网运营状态图，同时能够提供相完整和精细的电网运营状态图，同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。14智能电网的总体设想智能电网的总体设想智能化智能化坚强坚强优化优化集成集成经济经济兼容兼容自愈自愈15智能电网智能电网_ _优化优化优 化资产的优化利用，降低投资成本和运行维护成本。资产的优化利用，降低投资成本和运行维护成本。建立双向互动的服务模式，用户可以实时了解供建立双向互动的服务模式，用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息，合理电能力、电
7、能质量、电价状况和停电信息，合理安排电器使用；电力企业可以获取用户的详细用安排电器使用；电力企业可以获取用户的详细用电信息，为其提供更多的增值服务。电信息，为其提供更多的增值服务。16智能电网智能电网Smart Grid Vision2.0微电网管理微电网管理新能源新能源(太阳能太阳能/风能风能/潮汐能潮汐能.)优化资产优化资产CHP超导磁储能系统超导磁储能系统燃料小室燃料小室太阳能太阳能居民热电联产居民热电联产充电桩充电桩氢气产生于填充站氢气产生于填充站先进测量与控制先进测量与控制集成集成经济管理经济管理故障自愈故障自愈地下信息与电力传输地下信息与电力传输变压器变压器清洁电厂清洁电厂热量存储
8、热量存储电量微存储电量微存储小型水电站小型水电站太阳能电站太阳能电站控制与通信控制与通信生物电厂生物电厂微电网微电网潮汐能潮汐能需求侧管理需求侧管理压缩氢气存储压缩氢气存储坚强电网坚强电网17就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”它是建立在高集成、高速双向网络通信的基础上，通过先进的传感测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的系统决策支持技术的应用，实现电网的安全、可靠、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括：智能化、坚强、自愈、兼容、经济、集成、优化，能提供满足21世纪用户需求的电能质量、能容许各种不同能源形式的接入、能启动电力市场及资产的高效优化运行智能电网概念智
9、能电网概念18智能电网智能电网_ _智能变电站智能变电站Smart Grid Vision2.0CHP超导磁储能系统超导磁储能系统燃料小室燃料小室太阳能太阳能居民热电联产居民热电联产氢气产生于填充站氢气产生于填充站智能变电站智能变电站地下信息与电力传输地下信息与电力传输变压器变压器清洁电厂清洁电厂热量存储热量存储电量微存储电量微存储小型水电站小型水电站太阳能电站太阳能电站控制与通信控制与通信生物电厂生物电厂微电网微电网潮汐能潮汐能需求侧管理需求侧管理压缩氢气存储压缩氢气存储19智能变电站_发展历程电磁继电器电磁继电器式变电站式变电站综合自动化综合自动化变电站变电站IEC61850IEC6185
10、0变电站变电站数字化变电数字化变电站站智能变电站智能变电站通信规约统一通信规约统一高级高级应用应用智能一次智能一次设备设备数字化和网络化数字化和网络化智能电网智能电网站控层自动化系统站控层自动化系统第一代电磁式保护第一代电磁式保护智能变电站智能变电站服务器服务器1 1RCS-9785系列GPS对时装置RCS-9698H各级调度、集控中心以太网以太网服务器服务器2 2操作员站五防工作站继电保护工程师站GOOSE网光纤以太网PCS-221 MUPCS-222智能终端220kV保护室打印服务器PCS-931PCS-915PCS-221 ECVTPCS-9705光纤GOOSE网PCS-221 MUPC
11、S-222智能终端110kV保护室PCS-943PCS-915PCS-221 ECVT一体化平台一体化平台21u智能变电站作为智能电网当中的一个重要节点，是由数字化变电站发展而来，是数字化变电站的高级应用版本。u指以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，并采用技术先进、性能可靠、高集成、低碳环保的智能设备，以全站信息数字化全站信息数字化、通信平台网络化通信平台网络化、信息共信息共享标准化享标准化、高级应用互动化高级应用互动化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，实现站内外信信息共享息共享和互操作互操作，并可根据需求，实现电网实时自动控制、智能
12、调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能的变电站智能变电站概念智能变电站概念22u智能变电站发展自数字化变电站u智能在高级应用，目前的高级应用包括：程序化操作（顺控）：500kV兰溪变智能告警：500kV兰溪变经济运行和优化控制：500kV兰溪变设备状态可视化互动：220kV左安门变在线监测：220kV左安门变环境监测：220kV王府井地下变站域控制：220kV苏正变油色谱及局放3D分析：220kV左安门变源端维护：110kV大侣变智能变电站智能变电站_ _高级应用高级应用23常规站与智能站区别GOOSE24常规站与智能站区别IEC61850 带来了变电站二次系统物理结构的变化1.减少大量硬
13、接线,所有的开入、模拟量等信息采集均在就地完成，转换为数字量后通过标准规约从网络传输。2.所有的开出控制也通过网络通信完成。3.继电保护的采样、出口以及控制等功能均由网络通信报文(SV、GOOSE 报文)完成，取消了传统的二次继电器逻辑接线。4.数据的共享通过网络交换完成。25u全站信息数字化：实现一、二次设备的灵活控制，且具备双向通信功能，能够通过信息网进行管理，满足全站信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化。u通信平台网络化：采用基于IEC61850的标准化网络通信体系智能化变电站特征智能化变电站特征26u信息共享标准化：统一标准化信息模型，实现站内外信息共享。数字化变电站将统一和简化变
14、电站的数据源，形成基于同一断面的唯一性、一致性基础信息，通过统一标准、统一建模来实现变电站内外的信息交互和信息共享，可以将传统变电站内多套孤立系统集成为基于信息共享基础上的业务应用u高级应用互动化：实现各种站内/外高级应用系统相关对象间的互动，全面满足智能电网运行、控制要求数字化变电站特征数字化变电站特征27工程配置流程工程配置流程SSDSSDICDICDSCDSCDCIDCID监控、远动监控、远动系统规格文件系统规格文件IED能力描述能力描述文件文件装置实例配置装置实例配置文件文件装置组态工具装置组态工具系统组态工具系统组态工具SCDSCD系统组态工具系统组态工具南瑞继保南瑞继保变电站系统配
15、变电站系统配置文件置文件其它厂商其它厂商28IEC 61850IEC 61850目标：目标：互操作性互操作性 来自一个或多个来自一个或多个厂家的厂家的IED之间交换之间交换 信息和正确使用信息完成各自功能的信息和正确使用信息完成各自功能的 能力能力 自由配置自由配置 标准需要支持各种策略以允许功能自标准需要支持各种策略以允许功能自 由分布，例如：集中式或分布式系统由分布，例如：集中式或分布式系统 长期稳定性长期稳定性 标准应向后兼容，以适应通讯技术和标准应向后兼容，以适应通讯技术和 系统要求的发展系统要求的发展29IEC61850IEC61850标准体系标准体系的内容的内容系统概貌1 介绍和概
16、述介绍和概述2 术语术语3 总体要求总体要求4 系统和项目管理系统和项目管理5 功能的通信要求和设备模型功能的通信要求和设备模型数据模型 变电站和馈线设备的基本通信结构变电站和馈线设备的基本通信结构7-4 兼容逻辑节点类和数据类兼容逻辑节点类和数据类7-3 公用数据类公用数据类抽象通信服务 变电站和馈线设备的基本通信结构变电站和馈线设备的基本通信结构7-2 抽象通信服务接口（抽象通信服务接口（ACSI）7-1 原理和模型原理和模型配置6 变电站自动化系统配置描述变电站自动化系统配置描述 语言语言映射到实际通信网络（SCSM）8-1 映射到映射到MMS和和ISO/IEC8802-39-1 通过单
17、向多路点对点串行通信链路采样值通过单向多路点对点串行通信链路采样值 9-2 ISO8802-3之上的采样值之上的采样值测试10 一致性测试一致性测试30模型的概念模型的概念模型模型概概念念应用应用检测检测建模建模认知认知31模型是模型是现实事物现实事物的某些代表性特点的的某些代表性特点的表示，可以是表示，可以是物理实体物理实体，也可以是某，也可以是某种种图形图形或者是一种或者是一种数学表达式数学表达式，模型，模型是对现实世界的是对现实世界的简化简化，是为了简化问，是为了简化问题而做出的一种题而做出的一种抽象抽象，是对问题进行，是对问题进行的书面上的、图形或文字的、无歧义的书面上的、图形或文字的
18、、无歧义的描述。的描述。广义模型的概念广义模型的概念32智能智能变电站系统中，存在着功能各异、数量不一的智能设备，为了能较变电站系统中，存在着功能各异、数量不一的智能设备，为了能较好的了解各智能设备的行为、能力、互操作性，工程实施采用了好的了解各智能设备的行为、能力、互操作性，工程实施采用了面向对面向对象象的方法，通过可扩展标记的方法，通过可扩展标记XMLXML语言语言，创建一个，创建一个包含基本数据模型及服包含基本数据模型及服务，但不包含务，但不包含IEDIED实例名称和通信参数实例名称和通信参数的文件，的文件，这个文件称为这个文件称为IEDIED能力描能力描述文件述文件（IED Capab
19、ility Description IED Capability Description），文件），文件以以.icd.icd作为扩展名作为扩展名，因此该类文件因此该类文件统统称为称为ICDICD文件。文件。*ICDICD文件仅经过文件仅经过IEDIED配置工具的配置，未经过变电站系统配置工具的配置，配置工具的配置，未经过变电站系统配置工具的配置，只是对现实只是对现实IEDIED功能及能力的一个全面描述。它功能及能力的一个全面描述。它伴随着装置程序伴随着装置程序同步提同步提供，是制作供，是制作SCDSCD的必要前提元素。的必要前提元素。智能变电站中的模型智能变电站中的模型33模型的概念模型的概念
20、103站中的模型站中的模型61850站中的模型站中的模型34模型的概念模型的概念103站中的模型站中的模型61850站中的模型站中的模型35建模建模模型模型概概念念应用应用检测检测建模建模认知认知36随装置程序，由研发人员按固定文本格式，填写随装置程序，由研发人员按固定文本格式，填写GINGIN号或号或FUNFUN、INFINF号，形成号，形成devinf.txtdevinf.txt文本文件，描述装置内信息。文本文件，描述装置内信息。优优点：编码简单、直观点：编码简单、直观缺缺点：无自描述，需结合装置方能读懂点：无自描述，需结合装置方能读懂IEC 103 IEC 103 模型创建模型创建37I
21、EC 61850 IEC 61850 建模建模38创建模型的目的就是要寻求一种简明易懂的语言，该语言能创建模型的目的就是要寻求一种简明易懂的语言，该语言能够清晰、准确、完整地表达对问题的认识，在此基础上，以够清晰、准确、完整地表达对问题的认识，在此基础上，以该语言为媒介，彼此沟通，构造出未来系统的模型，通过该该语言为媒介，彼此沟通，构造出未来系统的模型，通过该模型能看到未来系统的静态和动态的样子，使人们在建造出模型能看到未来系统的静态和动态的样子，使人们在建造出实际系统之前就能够全面了解未来系统，减少返工、出差错实际系统之前就能够全面了解未来系统，减少返工、出差错的可能性。用这种方法处理问题，
22、可以大大减少实验工作量，的可能性。用这种方法处理问题，可以大大减少实验工作量，还有助于了解过程的实质。还有助于了解过程的实质。建模的目的建模的目的39IEC 61850-7-X IEC 61850-7-X 定义的模型着眼于变电站定义的模型着眼于变电站数据通信特征数据通信特征和和功功能能来建模。所建模型为变电站自动化系统提供了类似的环境来建模。所建模型为变电站自动化系统提供了类似的环境镜像（电力系统过程、开关场）。镜像（电力系统过程、开关场）。IEC61850IEC61850和以前使用的标准不同之处在于对象模型，它以和以前使用的标准不同之处在于对象模型，它以服服务器模型务器模型、逻辑设备模型逻辑
23、设备模型、逻辑节点模型逻辑节点模型和和数据对象模型数据对象模型，建立了变电站自动化系统中常用设备的统一数据模型，满足建立了变电站自动化系统中常用设备的统一数据模型，满足互操作性要求互操作性要求建模的方法：数据对象统一建模建模的方法：数据对象统一建模40u和和IEC60870-5IEC60870-5系列标准采用面向点的数据描述方系列标准采用面向点的数据描述方法不同，法不同，IEC61850IEC61850标准对于信息均采用面向对象标准对于信息均采用面向对象的数据自描述。的数据自描述。1)1)定义完整的各类数据对象和逻辑节点、逻辑设备的定义完整的各类数据对象和逻辑节点、逻辑设备的代码；代码；2 2
24、)定义用这些代码组成的完整的描述数据对象的方法；定义用这些代码组成的完整的描述数据对象的方法；3 3)定义一套面向对象的服务。定义一套面向对象的服务。建模的方法：数据自描述建模的方法：数据自描述41独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务接口。客户独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务接口。客户通过通过ACSIACSI，由特定通信服务映射（，由特定通信服务映射（SCSMSCSM）映射到所采用的通）映射到所采用的通信栈或协议子集。信栈或协议子集。IEC61850IEC61850标准使用标准使用ACSIACSI和和SCSMSCSM技术，解技术，解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾，
25、即当网决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾，即当网络应用层协议和通信栈改变时，只要改动络应用层协议和通信栈改变时，只要改动SCSMSCSM。建模的方法：抽象通信服务接口建模的方法：抽象通信服务接口(ACSIACSI)42抽象通信服务接口抽象通信服务接口工工 业自业自动化系统动化系统制造报文制造报文（MMS）IEC-6185043u互操作性互操作性 不仅定义了交换报文的格式，还定义了对象、服务和行为；不仅定义了交换报文的格式，还定义了对象、服务和行为；u独立性独立性 为用户提供了一个独立于所完成功能的通用通信环境；为用户提供了一个独立于所完成功能的通用通信环境；MMSMMS特点特点44模
26、型的认知模型的认知模型模型概概念念应用应用检测检测建模建模认知认知45盖房子理论盖房子理论客厅客厅主卧主卧客卧客卧卫生间卫生间厨房厨房大门大门餐厅餐厅客卧客卧楼道楼道46盖房子理论盖房子理论房子房子客客厅厅餐餐厅厅客客卧卧主卧主卧阳台阳台卫生间卫生间面盆面盆毛巾架毛巾架大大门门47盖房子理论盖房子理论楼道楼道大门大门Access Point（S1）楼层楼层房间房间N摆设摆设物物品品物品物品属属性性Services（服务）（服务）Access Point（M1）Access Point（G1）ServerMMS、GOOSESVServerServerLD_2 (PROT)LD_1 (LD0)LD
27、_X (RCD)LD_3 (CTRL)LN_2 (LPHD)LN_1 (LLN0)LN_X (PDIS3)LN_2 (PDIS2)DO_2 (ZmPPEna)DO_1 (OP)DO_X (PhStr)DO_3 (ZmPGEna)DA_2 (q)DA_1 (phsA/B/C)DA_X (dU)DA_3 (t)DataSetReport controlDO_XLD_3 (MEAS)IED48ICDICD模型模型49通讯的入口参数，与服务器一一对应通讯的入口参数，与服务器一一对应是是服务器提供服务的一个通道入口，是客户服务器提供服务的一个通道入口，是客户/服务器通讯服务器通讯模式中，两者进行通信的接
28、口模式中，两者进行通信的接口访问点（访问点（APAP）50广义服务器就是一个管理资源并为用户提供服务的计算机广义服务器就是一个管理资源并为用户提供服务的计算机I IEDED中的服务器提供通讯服务及保护功能服务中的服务器提供通讯服务及保护功能服务服务器（服务器（ServerServer）51服务器所支持的各种基本服务服务器所支持的各种基本服务服务（服务（ServiceService）52服务器所支持的各种常用服务服务器所支持的各种常用服务服务（服务（ServiceService）53逻辑设备：逻辑设备：若若干逻辑功能的集合，逻辑上虚拟的装置。干逻辑功能的集合，逻辑上虚拟的装置。逻辑设备逻辑设备5
29、4逻辑节点：逻辑节点：以以若干数据对象为元素，实现某一功能的一个模块。若干数据对象为元素，实现某一功能的一个模块。逻辑节点逻辑节点55广义数据对象：广义数据对象：指具有一系列不同性质或属性的事物，仅有单个值的事指具有一系列不同性质或属性的事物，仅有单个值的事物物(例如，宽度例如，宽度)不是数据对象。不是数据对象。智能变电站中的数据对象：智能变电站中的数据对象：具有多种属性的某一设备的一个功能子集。具有多种属性的某一设备的一个功能子集。P POSOS（位置）：断路器位置（位置）：断路器位置O OP P（动作）：保护动作对象（动作）：保护动作对象数据对象（数据对象（Data ObjectData
30、Object）56数据对象（数据对象（Data ObjectData Object）57广义属性广义属性事事物本身所固有的性质，是物质必然的、基本的、不可分离物本身所固有的性质，是物质必然的、基本的、不可分离的特性，又是事物某个方面质的表现。的特性，又是事物某个方面质的表现。智能变电站中的数据属性智能变电站中的数据属性即即某一类数据所固有的性质，可以是通用数据属性，也可以某一类数据所固有的性质，可以是通用数据属性，也可以是自定义的属性。是自定义的属性。值值属性（数据类型可以是属性（数据类型可以是FloatFloat、BoolBool、INTINT）控控制属性（自定义的制属性（自定义的Check
31、Check、TestTest等）等）品品质属性（自定义的质属性（自定义的q q）时时标属性（标属性（UTCUTC时标时标t t）数据属性数据属性58数据属性数据属性59模型的检测模型的检测模型模型概概念念应用应用检测检测建模建模认知认知60调试流程中的模型检测调试流程中的模型检测61ICDICD模型作为智能变电站的信息来源，其规范性和正确性会模型作为智能变电站的信息来源，其规范性和正确性会影响到后续调试工作。影响到后续调试工作。模模型检测型检测I ICDCD应是经应是经KEMAKEMA测试过的认证模型；测试过的认证模型；国国内外工程应用环境的不同，国内工程多遵循在内外工程应用环境的不同，国内工
32、程多遵循在IEC61850IEC61850基础上修改基础上修改扩充的国网标准，允许厂商在扩充的国网标准，允许厂商在KEMAKEMA认证的基础上进行扩充修改认证的基础上进行扩充修改ICDICD；作作为集成商，工程配置开始前，推荐使用为集成商，工程配置开始前，推荐使用ICDCheckICDCheck工具校验工具校验ICDICD是否是否满足国网标准满足国网标准模型检测的必要性模型检测的必要性62模型的应用模型的应用模型模型概概念念应用应用检测检测建模建模认知认知63工程配置流程工程配置流程SSDSSDICDICDSCDSCDCIDCID监控、远动监控、远动系统规格文件系统规格文件IED能力描述能力描
33、述文件文件装置实例配置装置实例配置文件文件装置组态工具装置组态工具系统组态工具系统组态工具SCDSCD系统组态工具系统组态工具南瑞继保南瑞继保变电站系统配变电站系统配置文件置文件其它厂商其它厂商64智能变电站的全景信息体现在智能变电站的全景信息体现在SCDSCD文件中，文件中，ICDICD作为各作为各IEDIED的的配置描述文件，包含装置信息，因此在智能变电站中，配置描述文件，包含装置信息，因此在智能变电站中，ICDICD文件是文件是SCDSCD文件的信息源。文件的信息源。应用场合应用场合65一、一、智能电网智能电网二二、智能变电站智能变电站三三、模型介绍模型介绍四四、认知模型、认知模型五五、工程应用、工程应用小结66