智能变电站技术标准化

智能变电站技术标准化2010.4.11吴在军东南大学电气工程学院23背景概述1汇报提纲智能变电站标准化概要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建设模式各异，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没有解决IEC61850／61970融合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智能电网对变电站功能的重新定位与发展目标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、二次设备和系统）支撑实现全网运行数据的统一实时断面采集、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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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内容背景概述热点问题智能变电站标准化概要智能变电站基础标准编制出发点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，基础性标准规范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智能变电站基础标准编制出发点继承与创新的结合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。创新概念智能设备一次设备和智能组件的有机结合体，具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化特征的高压设备，是高压设备智能化的简称。“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，可外置于主设备本体之外，也可内嵌于主设备本体之内。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1～5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、智能终端、MU等，也可以是几个装置的集合，如：GIS汇控柜、屏柜等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。创新概念上述概念既考虑了传统一、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。目前设备组成未来智能设备智能设备高压设备智能组件（一体化）保护单元控制单元计量单元测量单元高压设备智能组件(分散布置)保护单元控制单元计量单元检测单元测量单元保护单元控制单元计量单元检测单元测量单元检测单元（可内置）过渡阶段智能设备演化图创新概念技术原则高可靠性的智能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一次设备传感器或/和执行器与一次设备本体可采用集成化设计电子式互感器集成到一次设备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，进行全站数据的统一采集及标准方式输出具备电能质量的数据测量功能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网络化控制功能设备功能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计量单元分时段、需量电能量自动采集、处理、传输、存储应具备可靠的数字量或模拟量输入接口，用于接收合并单元输出的信号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，流量可控根据IEC62351标准，采用信息安全技术系统功能（基本功能）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（基本功能）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。电能质量评估与决策宜实现包含谐波、电压闪变、三相不平衡等监测在内的电能质量监测、分析与决策的功能，为电能质量的评估和治理提供依据。系统功能（高级功能）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应建立变电站故障信息的逻辑和推理模型，实现对故障告警信息的分类和过滤，对变电站的运行状态进行在线实时分析和推理，自动报告变电站异常并提出故障处理指导意见。系统功能（高级功能）故障信息综合分析决策宜在故障情况下对包括SOE信号及保护装置、相量测量、故障录波等数据进行数据挖掘、多专业综合分析，并将变电站故障分析结果以简洁明了的可视化界面综合展示。支撑经济运行与优化控制应综合利用变压器自动调压、无功补偿设备自动调节等手段，支持变电站及智能电网调度技术支持系统安全经济运行及优化控制。系统功能（高级功能）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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主要内容背景概述智能变电站标准化概要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现阶段智能变电站建设关注点智能变电站继电保护的相关要求双重化配置应遵循完全独立的原则直接采样直接跳闸闭锁、启动信号GOOSE组网SV网络、GOOSE网络、站控层MMS网络完全独立分布式母差智能变电站设计方面的要求宜采用智能设备在线监测范围视频与安防变电站智能化改造常规站改造一次设备增设状态监测单元全站IEC61850，取消协议转换设备增加高级应用对外统一接口支持信息一体化平台变电站智能化改造数字化站改造一次设备增设状态监测单元保持现有过程层数字化应用水平增加高级应用辅助系统智能化线路侧PT、在运互感器不宜改造谢谢，请指正！吴在军东南大学电气工程学院江苏省南京市四牌楼2号[e-mail]13951729169