智能变电站技术及关键设备-刘有为

2013/4/1711StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012智能变电站技术及关键设备中国电力科学研究院刘有为2013年4月17日2StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012智能电网与智能变电站2013/4/1723StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012站控层间隔层过程层网络纵向加密认证装置正向和反向安全隔离装置站用时间同步系统监控主机测控继电保护装置站域保护控制系统管理计量动态记录装置I区数据通信网关机调度(调控)中心II区数据通信网关机视频监控安全警卫消防环境监测监测信息采集装置电能量采集终端综合应用服务器III/IV区数据通信网关机生产管理系统防火墙过程层安全II区数据库服务器计量表计测控装置电源管理高压开关设备合并单元电子式互感器电力变压器专线集合式电容器组高压开关设备监测主IED电力变压器监测主IED10kV多合一装置DGA监测IEDOLTC控制IED开关控制器测量IED机械IED避雷器监测IED非电量保护站控层网络10kV设备（线路、分段、站用变等）10kV多合一装置安全I区智能变电站方案(220kV）新研制的设备需要技术提升的设备4StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012智能变电站•定义：采用可靠、经济、集成、节能、环保的设备与设计，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、系统功能集成化、结构设计紧凑化、高压设备智能化和运行状态可视化等为基本要求，能够支持电网实时在线分析和控制决策，进而提高整个电网运行可靠性及经济性的变电站•体系架构•体系分层:智能变电站由智能高压设备、继电保护及安全自动装置（包括站域保护控制装置）、监控系统、网络通信系统、站用时间同步系统、电力系统动态记录装置、计量系统、电能质量监测系统、站用电源系统及辅助设施等设备或系统组成•智能变电站的通信网络和系统按逻辑功能划分为三层：过程层、间隔层和站控层,遵循DL/T860标准。各逻辑功能由相关物理设备实现，单一物理设备可以实现多个逻辑功能2013/4/1735StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012智能高压设备(1)•一种全新的设备？•就是常规高压设备+在线监测？•定义具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化等技术特征的高压设备，由高压设备本体、集成于高压设备本体的传感器和智能组件组成智能高压设备的组成部分，由高压设备本体的测量、控制、监测、保护（非电量）、计量等全部或部分智能电子装置（IED）集合而成，通过电缆或光缆与高压设备本体连接成一个有机整体，实现和/或支持对高压设备本体或部件的智能控制，并对其运行可靠性、控制可靠性及负载能力进行实时评估，支持电网的优化运行。通常运行于高压设备本体近旁6StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012智能高压设备(2)•一般要求•应符合常规高压设备的技术标准要求，根据工程实际需求，实现下列全部或部分功能：•数字测量：需要测量的全部参量应实现数字化测量和传输。•网络控制：受控部件实现基于站内通信网络的控制，包括远方控制、多台智能高压设备受控部件之间的主从或协调控制等。•状态评估：基于集成于高压设备本体的传感器，由相关IED采集传感器的感知信息，并宜就地进行高压设备本体运行状态、控制状态及负载能力状态的分析评估，并形成能够支持电网运行控制的实时评估结果，同时支持高压设备的状态检修。•信息互动：智能组件内各IED之间通过通信网络实现信息共享；智能组件通过通信网络上报评估结果及格式化的监测数据、接收控制指令、反馈控制状态等。2013/4/1747StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012智能高压设备(3)•智能电力变压器•应实现冷却装置（非自冷型）的网络控制及自主智能控制•应实现有载分接开关的网络控制，支持自主恒压控制和智能主从控制等，同时实现过压闭锁、欠压闭锁、过流闭锁、高油粘稠度闭锁等智能化功能•应实现油面温度、底层油温、油位、油压等全部或部分参量的连续测量•宜集成非电量保护•宜集成互感器的合并单元•可对铁心接地电流、油中溶解气体、绕组温度、局部放电、高压套管电容量、呼吸器运行状态、冷却装置运行状态、有载分接开关运行状态等部分或全部参量进行实时监测，结合测量、控制响应等信息，宜实现“一般要求中状态评估”所述功能8StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012智能高压设备(4)•智能高压开关设备•应实现分、合闸操作的网络控制及状态反馈；如有要求，应同时支持继电保护装置的直接跳闸•应支持顺序控制、智能联锁等功能•宜实现各气室压力、温度等气体状态参量的连续测量；•可配置选相位操作功能，如有配置，保护跳闸时应自动屏蔽此功能•宜集成互感器的合并单元•可选择对机械状态（根据工程要求确定监测参量）、局部放电等进行实时监测，结合测量、控制响应等信息，实现“一般要求中状态评估”所述功能2013/4/1759StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012智能高压设备(5)•智能无功补偿设备•应实现网络化控制•应支持恒定电压控制、或/和恒定无功控制、或/和恒定功率因数控制等自主智能控制模式•应具备装置的自我保护功能•宜实现关键部件运行状态的实时监测，以实现“一般要求中状态评估”所述功能10StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012智能电力变压器示意图TTDGAH2OGR测量IEDOLTC控制IED冷却装置控制IED监测主IED局部放电监测IED油中溶解气体IED绕组光纤测温IED非电量保护IEDIPDOLTCC过程层网络站控层网络合并单元CTCTTTOTOTOTOT2013/4/17611StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012智能高压开关设备示意图开关设备控制器测量IED测控装置监测主IED合并单元SUSUMMMMMWTWTPTPWPPDPDPD局部放电监测IEDRTRTRTRT机械状态监测IEDVIS站控层网络过程层网络12StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012智能高压设备的应用方案站控层网络说明：1——监测主IED：集合智能组件内所有其它相关IED信息，实现6.1.1c）条的功能；2——测量IED：测量有关高压设备运行状态的参量；3——监测IED：监测有关高压设备可靠性状态的参量；4——控制IED：实现对高压设备（部件）的网络化控制或/和智能控制；5——：自相关继电保护装置；：至相关继电保护装置；6——虚线框表示可选配，当至少有一个监测IED时应配置监测主IED；7——根据调度（调控）系统的需要监测主IED可以接入I区或II区；a可集成于智能组件；b可集成于智能组件；如高压设备集成了电子式互感器的传感器，则合并单元宜集成于智能组件过程层网络监测主IED开关设备控制器测量IED机械状态监测IED局部放电监测IED测控装置a合并单元b监测主IED有载分接开关控制IED冷却装置控制IED测量IED油中溶解气体监测IED测控装置a绕组温度监测IED局部放电监测IED非电量保护IED合并单元b（2）电力变压器智能组件（1）高压开关设备智能组件高压开关设备执行器传感器互感器电力变压器OLTC执行器传感器冷却器执行器传感器本体传感器非电量互感器2013/4/17713StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012电子式互感器及合并单元•电子式互感器•应遵循GB/T20840技术标准•输出应与配套的合并单元的输入相匹配•宜集成于其它高压设备，但也可以是独立设备•合并单元•符合DL/T282要求，支持模拟量或/和数字量输入•输入特性应与配套的互感器输出特性相匹配•输出特性应满足保护、监控、电能计量、电能质量监测、电力系统动态记录及相量测量等应用要求•计费计量可配置独立的合并单元以满足管理要求•应符合时间同步的要求14StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012站控层间隔层过程层网络纵向加密认证装置正向和反向安全隔离装置站用时间同步系统监控主机测控继电保护装置站域保护控制系统管理计量动态记录装置I区数据通信网关机调度(调控)中心II区数据通信网关机视频监控安全警卫消防环境监测监测信息采集装置电能量采集终端综合应用服务器III/IV区数据通信网关机生产管理系统防火墙过程层安全II区数据库服务器计量表计测控装置电源管理高压开关设备合并单元电子式互感器电力变压器专线集合式电容器组高压开关设备监测主IED电力变压器监测主IED10kV多合一装置DGA监测IEDOLTC控制IED开关控制器测量IED机械IED避雷器监测IED非电量保护站控层网络10kV设备（线路、分段、站用变等）10kV多合一装置安全I区智能变电站关键设备及功能(1)监控主机(软件)承担实时运行监视与控制功能支持智能告警(实现与提升)支持顺序控制(提升)支持在线校验(提升)2013/4/17815StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012站控层间隔层过程层网络纵向加密认证装置正向和反向安全隔离装置站用时间同步系统监控主机测控继电保护装置站域保护控制系统管理计量动态记录装置I区数据通信网关机调度(调控)中心II区数据通信网关机视频监控安全警卫消防环境监测监测信息采集装置电能量采集终端综合应用服务器III/IV区数据通信网关机生产管理系统防火墙过程层安全II区数据库服务器计量表计测控装置电源管理高压开关设备合并单元电子式互感器电力变压器专线集合式电容器组高压开关设备监测主IED电力变压器监测主IED10kV多合一装置DGA监测IEDOLTC控制IED开关控制器测量IED机械IED避雷器监测IED非电量保护站控层网络10kV设备（线路、分段、站用变等）10kV多合一装置安全I区智能变电站关键设备及功能(2)I区数据通信网关机(软件和硬件)兼做PMU数据集中器(合并)向主站报送实时运行控制数据接收主站控制指令包含无功控制策略功能(扩展)支持主站顺序控制(完善)16StateGridCorporationOfChina.Allrightsreserved.@2012站控层间隔层过程层网络纵向加密认证装置正向和反向安全隔离装置站用时间同步系统监控主机测控继电保护装置站域保护控制系统管理计量动态记录装置I区数据通信网关机调度(调控)中心II区数据通信网关机视频监控安全警卫消防环境监测监测信息采集装置电能量采集终端综合应用服务器III/IV区数据通信网关机生产管理系统防火墙过程层安全II区数据库服务器计量表计测控装置电源管理高压开关设备合并单元电子式互感器电力变压器专线集合式电容器组高压开关设备监测主IED电力变压器监测主IED10kV多合一装置DGA监测IEDOLTC控制IED开关控制器测量IED机械IED避雷器监测IED非电量保护站控层网络10kV设备（线路、分段、站用变等）10kV多合一装置安全I区智能变电站关键设备及功能(3)II区数据通信网关机(软件)向主站报送非实时运行控制数据向主站传输故障录波文件及故障报告支持主站在线校验支持站点数据访问包括支持主站的信息查询和浏览；向主站传输模型、图形、配置文件等2013/4/17917StateGridCorporationO