智能变电站新技术及二次系统调试

-1-智能变电站新技术及二次系统调试朱维钧福建省电力有限公司电力科学研究院2012年7月一、技术背景-2-技术背景123智能变电站的调试与试验智能变电站的调试与试验56智能变电站及其新技术国网公司及省公司智能变电站规划智能变电站建设及运行维护的建议4智能变电站相关规程、规范一、技术背景-3-坚强智能电网以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合。远距离大容量输电、优化经济运行…一、技术背景21世纪电力面临的挑战大规模清洁、可再生能源接入、调度、控制…分布式电源有效接入、储能技术快速发展…降低大面积停电风险、避免系统崩溃、供电可靠性更高…用户更加灵活、便利、节能、环保的服务需求…-4-一、技术背景：智能电网带来的价值-5-一、技术背景：发电环节智能发电目标：通过深入研究和应用网厂协调技术、风电和太阳能并网技术和大容量储能技术，促进电源结构优化，适应清洁能源规模化发展。1引导电源集约化发展，协调推进大煤电、大水电、大核电和大可再生能源基地的开发；2强化机网协调，提高电力系统安全运行水平；实施节能发电调度，提高常规电源的利用效率；3优化电源结构和电网结构，促进大规模风电、光伏等新能源的科学合理利用。-6-一、技术背景：输电环节智能输电目标：在以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网基础上，集成应用新技术、新材料、新工艺，实现勘测数字化、设计模块化、运行状态化、信息标准化和应用网络化。1加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强国家电网2集成应用新技术、新材料、新工艺；实现勘测数字化、设计可视化、移交电子化、运行状态化、信息标准化和应用网络化3全面实施输电线路状态检修和全寿命周期管理4广泛采用灵活交流输电技术，提高线路输送能力和电压、潮流控制的灵活性，技术和装备全面达到国际领先水平。-7-一、技术背景：变电环节智能变电目标：实现电网运行数据的全面采集和实时共享，支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用；实现变电设备信息和运行维护策略与电力调度全面互动；实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用互动化。1设备信息和运行维护策略与电力调度全面互动，实现基于状态的全寿命周期综合优化管理2枢纽及中心变电站全面建成或改造成为智能化变电站；3实现电网运行数据的全面采集和实时共享，支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用，保障各级电网安全稳定运行。-8-一、技术背景：配电环节智能配电目标：采用先进的计算机、数字控制、通信与信息和传感器等技术，实现配电网的“电力流、信息流、业务流”的高度融合，使配电网可靠性、运行效率、供电质量和技术装备达到国际先进水平。1建成高效、灵活、合理的配电网络，配电网具备灵活重构、潮流优化能力和可再生能源接纳能力，在发生紧急状况时支撑主网安全稳定运行；2实现集中/分散储能装置及分布式电源的兼容接入与统一控制；供电可靠性和电能质量显著提高3完成实用型配电自动化系统的全面建设，全面推广智能配电网示范工程应用成果，主要技术装备达到国际领先水平。-9-一、技术背景：用电环节智能用电目标：建设和完善智能双向互动服务平台和相关技术支持系统，实现电力用户“电力流、信息流、业务流”的双向互动；构建智能用电服务体系；全面开展双向互动用电服务。1构建智能营销组织模式和标准化业务体系，实现营销管理的现代化运行和营销业务的智能化应用；2全面开展智能用电服务，在全国范围推广应用智能电表；3构建智能化双向互动体系，实现电网与用户的双向互动，提升用户服务质量，满足用户多元化需求，进一步提高供电可靠率；4推动智能楼宇、智能家电、智能交通等领域技术创新，改变终端用户用能模式，提高用电效率。-10-一、技术背景：调度环节智能调度发展目标：构建涵盖电网年月方式分析、日前计划校核、实时调度运行三大环节的调度安全防线，实现数据传输网络化、运行监视全景化、安全评估动态化、调度决策精细化、运行控制自动化、网厂协调最优化。以服务特高压大电网安全运行为目标，开发建设新一代智能调度技术支持系统，实现运行信息全景化、数据传输网络化、安全评估动态化、调度决策精细化、运行控制自动化、机网协调最优化，形成一体化的智能调度体系，确保电网运行的安全可靠、灵活协调、优质高效、经济环保。-11-一、技术背景：信息通信平台建设信息高度共享、业务深度互动，覆盖面更广、集成度更高、实用性更强、安全性更好、国际领先的国家电网资源计划系统（SG-ERP）；构建坚强的智能通信信息平台，贯通发电、线路、变电、配电、用户、调度六个环节，实现电力流、信息流、业务流融合，全面支撑坚强智能电网发展。-12-2016年～2020年引领提升阶段，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。2011年～2015年全面建设阶段，加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。2009年～2010年规划试点阶段，重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。第一阶段第二阶段第三阶段一、技术背景：统一坚强智能电网部署-13-二、智能变电站及其新技术-14-技术背景123智能变电站的调试与试验智能变电站的调试与试验56智能变电站及其新技术国网公司及省公司智能变电站规划智能变电站建设及运行维护的建议4智能变电站相关规程、规范二、智能变电站及其新技术什么是智能变电站：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，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。-15-二、智能变电站及其新技术近年变电站的发展，概念的差异：1传统综自变电站2数字化变电站3智能变电站-16-（1）现有变电站已经具备了较强的数字式和自动化特征；（2）智能变电站和数字化变电站，可以理解为在现有变电站技术的基础上，结合电子式互感器、光纤网络通信技术、站内设备互操作技术、站内高级应用的发展，向数字化、自动化、智能化和网络化方向的延伸。（3）因此，智能变电站可以理解成变电站技术发展的一个过程，根据科技发展和智能化程度，概念会不断更新与拓展。与传统变电站相比，数字化变电站具有以下特点：数据交换标准化：全站采用统一的通信规约IEC61850标准实现信息交互；二次设备网络化：新增合并单元、智能终端、过程层交换机等，采用网络跳闸。光纤取代常规变电站控制电缆。一次设备初步智能化：新增电子互感器、合并单元、智能终端等过程层设备。常规变电站常规变电站数字化变电站数字化变电站二、智能变电站及其新技术-17-智能变电站智能变电站数字化变电站数字化变电站相同点：智能变电站具有数字化变电站的特征，具有相同的变电站自动化系统“三层两网”的架构，均采用IEC61850实现信息交互不同点：“数字化”只是智能变电站的实现手段，智能变电站面向智能电网需求，更注重于运行与管理，更强调高级功能、集成应用和互动性。与数字化站相比，强化了智能设备、顺序控制、协同互动、状态监测、变电站自动化系统高级功能等方面的功能应用。在线监测高级应用二、智能变电站及其新技术-18-二、智能变电站及其新技术IEC61850电子式互感器智能一次设备功能挖掘、整合2000年2007年2009年二次设备网络化数字化变电站智能变电站点对点传输智能变电站技术发展过程-19-二、智能变电站及其新技术智能变电站采用的新技术：智能化一次设备替代常规一次设备；以电子式互感器替代电磁式互感器；数据传输形式由模拟量转变为光数字量；数据传输媒介以光纤替代电缆；数字式光纤以太网接口的二次设备替代常规二次设备；站内设备和层间通信由以太网实现；统一的通信规约和设备描述方法实现设备互操作性；高级功能的应用。-20-二、智能变电站及其新技术与常规变电站相比主要区别：1）智能终端就地化，减少二次电缆使用量，取而代之为光缆。2）跳闸方式发生了变化，保护装置出口采用软压板方式进行投退。3）程序化操作，IEC61850的应用使保护等二次设备具备远方操作的技术条件。4）二次系统网络化，安全措施发生变化。5）自动化、保护专业逐渐向大二次系统专业融合，运行、检修规范发生变化。6）调试方法发生变化，需要网络联调，使用的试验仪器设备发生变化。-21-二、智能变电站及其新技术什么是IEC61850：IEC61850是新一代的变电站自动化系统的国际标准，是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定的《变电站通信网络和系统》系列标准，是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。IEC61850标准通过对变电站自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接。大大提高变电站自动化技术水平、提高变电站自动化安全稳定运行水平，节约开发、验收、维护的人力物力。IEC61850标准是至今为止最为完善的变电站自动化标准，规范了二次智能装置的通信模型、通信接口，而且还定义了非常规互感器、智能式开关等一次设备的通信模型、通信接口。-22-二、智能变电站新技术及应用1、IEC61850标准当前电力系统中，对变电站自动化的要求越来越高，为方便变电站中各种IED的管理以及设备间的互联，就需要一种通用的通信方式来实现。IEC61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。IEC61850是新一代的变电站自动化系统的国际标准，是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定的《变电站通信网络和系统》系列标准，是至今为止最为完善的变电站自动化标准，。IEC61850标准通增强了设备之间的互操作性，使得不同厂家的设备之间实现无缝连接，大大提高变电站自动化技术水平、提高变电站自动化安全稳定运行水平，节约开发、验收、维护的人力物力。-23-二、智能变电站新技术及应用IEC61850标准所做的工作：1）定义了变电站的信息分层结构2）采用了面向对象的数据建模技术3）数据自描述4）网络独立性-24-二、智能变电站新技术及应用2、GOOSE面向通用对象的变电站事件（GenericObjectOrientedSubstationEvent，GOOSE）是IEC61850标准中用于满足变电站自动化系统快速报文需求的机制。提高了测控装置之间数据传送的效率。IEC61850提供的GOOSE机制中广播信息可以在不需要主控单元干预的情况下实现信息复用，确保在某断路器或隔离刀闸发生变位时，收集该变位的测控装置直接将该变位信息传送到所有需要该变化量的测控装置，提高了数据传送的效率。提高系统实时性指标。GOOSE的优先级控制使需要传送的变位信息根据优先级设置直接进入相应的优先级队列中，而不是进入通常的报文缓冲区中，通过支持优先级控制的以太网交换机，抢先到达目的地址，数据传送速度迅速，从根本上改变了变电站监控系统的实时性能。-25-二、智能变电站新技术及应用3、智能终端smartterminal一种智能组件的一个功能单元，是传统一次设备的智能化接口的一个功能单元，是传统一次设备的智能化接口，，与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。-26--27-光缆连接二、智能变电站新技术及应用二、智能变电站新技术及应用4、合并单元mergingunit;MU用以对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可是互感器的一个组成件，也可是一个分立单元。5、智能电子设备IntelligentEl