智能变电站介绍

智能变电站介绍How？关于智能变电站What？什么是智能变电站？为什么要构建智能变电站？Why？如何构建智能化变电站？What？关于智能变电站What？What？什么是智能变电站？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的变电站。什么是智能变电站？什么是智能变电站？智能变电站智能传感技术采用智能传感器实现一次设备的灵活控制网络传输技术构成网络化二次回路实现采样值的网络化传输数字采样技术采用电子式互感器实现电压电流信号的数字化采集信息共享技术采用基于IEC61850标准的信息交互模型实现二次设备间的信息高度共享和互操作智能变电站采用了多种新技术，其整个二次系统的整体架构、配置及与一次系统的连接方式与传统变电站相比均有较大变化智能变电站概述同步技术采用B码、秒脉冲或IEEEl588网络对时方式实现采样值同步关于智能变电站What？为什么要构建智能变电站？Why？What？传统变电站规约混乱，设备扩展性能差导致系统集成商抓狂，以及检修维护人员焦虑1.传统变电站的技术瓶颈变电站二次系统的两次变革保护微机化以计算机网络为基础的变电站自动化常规综自站：二次设备已经数字化，但使用电缆连接。数字化变电站成为发展趋势常规综自站的固有问题：电缆连接，二次系统复杂模拟信号电磁干扰、附加误差大二次回路安全：电流开路、两点接地、电压短路、控制回路接地、饱和铁磁谐振一次过电压引起二次设备异常和故障变电站内、控制中心之间没有完全信息共享平台，测量环节多，维护量大缺乏统一信息模型和通信标准，集成难度大，设备重复配置使用，设备浪费。数字化变电站概念数字化变电站是指用数字通信技术实现设备间信息交换的变电站智能化一次设备、网络化的二次设备以IEC61850通信协议为基础分层构建智能设备信息共享、互操作。数字化变电站的优势和影响二次系统安全性提升无绝缘问题光纤连接，一、二次设备电气上有效隔离消除电缆损耗、电器兼容、传导性电磁干扰不存在常规互感器开路、短路或两点接地产生的危险采集环节数字化，有效抑制一次设备故障对二次系统的影响数字化变电站的优势和影响测量精度和动态性能提高数字式互感器测量、采集输出数字化，光纤传输，在实现原理方面从根本上避免传统互感器电磁饱和、铁磁谐振等不利因素提高测量精度数字式互感器频率响应宽，动态特性好，可进行暂态电流和直流的测量，为保护、自动装置提供更加准确的电气暂态特性，为计量测量装置提供更准确的测量值，减少负荷大范围变化引起更换CT的工作数字化变电站的优势和影响变电站设计思想的变革传统变电站二次系统设计：面向间隔数字化变电站二次系统设计转向采集和执行单元面向设备的设计思想：根据一次系统配置，应用配置工具，引入“虚点、虚拟端子、虚拟变电站”等技术，实现二次系统的逻辑设计、测试和监视功能，在设备厂家全部配置、调试完成全站信息一处采集，全网共享录波、母差、接地选线、低频减载、五防等功能实现更容易功能单元在硬件、软件上趋于简单化、标准化、装设就地化数字化变电站的优势和影响变电站建设模式的变革光缆取代电缆，更易于GIS设备集成占地面积减少，土建工程量降低二次回路简化，大幅减少铜质电缆用量二次系统建设、调试免对线、对点，实现“最大化工厂工作量，最小化现场工作量”：过程层装置可在设备厂家调试完成，现场只进行光缆连接，现场工作简单且更有质量保证，减少建设、调试工程量，成倍缩短建设工期建成后运维更简单数字化变电站的优势和影响信息平台化处理“高质量”信息数据“同步、全站、唯一、标准”，网络化信息平台共享“同步”：全网信息同一时钟同步“全站”：站内各类信息完备“唯一”：一处采集，全网共享“标准”：符合IEC61850系列标准，具备“自描述”，可“机读”，不同厂家设备互换通用，实现互操作信号传输效率提高，各工作环节有效监控，提高了自动化水平，避免设备重复设置，简化设备构成，利于改造和扩建，数字化变电站的优势和影响高级应用智能化（状态检修和全寿命周期管理基础）一、二次设备高度融合，实时自检，便于维护在数字化信息网络平台基础上，利用在线监测装置实时在线检测一、二次设备的健康状况，判断是否需要检修或检修最佳时间，利用数字化网络共享信息，开发高级应用功能，实现设备状态检修管理和全寿命周期管理数字化变电站的优势和影响智能电网建设的物理基础数字化变电站的建设，为建立数字化电网，建设高级调度中心，实现智能电网高级应用功能提供了可能。数字化变电站与常规变电站对比表数字化变电站常规变电站所有信息统一建模，共享统一的信息平台信息难以共享简化信息传输通道便于变电站新增功能和扩展功能系统扩展性差采用光纤传输提高信号传输的可靠性电缆传输可靠性差采用电子式互感器提升系统精度，不会产生附加误差常规互感器精度误差较大采用光纤连接避免电缆带来的电磁兼容、传输过电压和两点接地等问题系统可靠性受二次电缆影响一、二次设备智能化解决了设备间的互操作问题设备之间不具备互操作性进一步提高自动化和管理水平，所用功能均可遥控实现许多自动化技术和可靠性自能停留在实验室减少变电站生命周期成本变电站生命周期成本高数字化变电站的基本特征数字化变电站三层两网结构数字化站与常规综自站的直观比较传统互感器改变为数字式互感器一次设备智能化、合并单元一、二次设备之间电缆连接改变为光纤网络连接发展方向：传统一、二次设备逐步融合，高度集成，现场就地化。发展基础体系技术支撑体系智能应用体系标准规范体系一个目标三个阶段两条主线四个体系五个内涵构建以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强的智能化电网技术上实现信息化、自动化、互动化管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化2009-2011年：规划试点阶段2012-2015年：全面建设阶段2016-2020年：引领提升阶段坚强可靠、经济高效清洁环保、灵活互动、友好开放2.智能电网发展的需求How？关于智能变电站What？Why？如何构建智能化变电站？What？智能变电站常用术语MMS/GOOSE/IEEE1588A网时间同步GPS、北斗保护测控故障录波电能表其他智能设备MMS/GOOSE/IEEE1588B网网络通信记录分析系统主机兼操作员站远动通信装置A电能量终端服务器合并单元智能组件过程层过程层网络电子式互感器或常规互感器高压设备（主变、断路器、刀闸）采样值/GOOSE/IEEE1588网远动通信装置B打印服务器间隔层站控层网络站控层超五类屏蔽双绞线光缆控制电缆智能变电站常用术语站控层又称变电站层，大致包括站控系统、站监视系统、站工程师工作台及与电网调度中心的通信系统。站控层设备：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。站控层的功能：将变电站看作一个整体的功能。站控层功能宜高度集成，可在一台计算机或嵌入式装置实现，也可分布在多台计算机或嵌入式装置中。智能变电站常用术语MMS/GOOSE/IEEE1588A网时间同步GPS、北斗保护测控故障录波电能表其他智能设备MMS/GOOSE/IEEE1588B网网络通信记录分析系统主机兼操作员站远动通信装置A电能量终端服务器合并单元智能组件过程层过程层网络电子式互感器或常规互感器高压设备（主变、断路器、刀闸）采样值/GOOSE/IEEE1588网远动通信装置B打印服务器间隔层站控层网络站控层超五类屏蔽双绞线光缆控制电缆智能变电站常用术语间隔层包括测量、控制组件及继电保护组件。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。间隔层功能：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。智能变电站常用术语MMS/GOOSE/IEEE1588A网时间同步GPS、北斗保护测控故障录波电能表其他智能设备MMS/GOOSE/IEEE1588B网网络通信记录分析系统主机兼操作员站远动通信装置A电能量终端服务器合并单元智能组件过程层过程层网络电子式互感器或常规互感器高压设备（主变、断路器、刀闸）采样值/GOOSE/IEEE1588网远动通信装置B打印服务器间隔层站控层网络站控层超五类屏蔽双绞线光缆控制电缆智能变电站常用术语过程层又称为设备层，主要指变压器站内的变压器、断路器，隔离开关及其辅助触点，电流、电压互感器等一次设备。过程层设备：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。过程层功能：为间隔层设备服务功能，状态量和模拟量输入输出功能，如数据采集（采样）、执行间隔层设备发出控制命令。智能变电站常用术语智能电子设备(IED)一个或者多个处理器协调工作的设备，它具有对一个外部源接受和发送数据/控制的能力(例如电子式多功能表计、数字继电保护、测控)。智能变电站常用术语智能终端又称智能操作箱，就地实现高压开关设备的遥信、遥控、保护跳闸等功能，并通过基于IEC61850标准的通信接口实现与过程层的通信功能。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，实现对一次设备的测量、控制等功能。（断路器操作箱、在线监测装置）智能终端智能变电站常用术语合并单元合并单元将多个互感器采集单元输出的数据进行同步合并处理，为二次系统提供时间同步的电流和电压数据，是将电子式互感器与变电站二次系统连接起来的关键环节，要满足二次系统对输出数据的同步性、实时性、均匀性等方面的要求。主要作用：ABC三相电流、电压的合并同步，并按照特定协议向间隔层设备，发送采样值。合并单元合并单元智能变电站常用术语电子式互感器：一种装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成，用于传输正比于被测量的量，以供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。智能变电站常用术语智能一次设备：指变电站高压电器设备（主要包括断路器、隔离开关、变压器）具有自动测量、自动控制、自动调节、自身状态监测及预警、通信功能。智能变电站常用术语SV（SampledValue）采样值：基于发布/订阅机制，交换采样数据集中的采样值的相关模型对象和服务，以及这些模型对象和服务到ISO/IEC8802-3帧之间的映射。（相当于传统站的交流采样）。智能变电站常用术语GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvent）GOOSE是一种面向通用对象的变电站事件,是一种通信服务机制。主要用于实现在多IED之间的信息传递，包括传输跳合闸信号（命令），具有高传输成功概率。（相当于传统保护的开入开出回路）如何构建智能化变电站？2、网络化的二次设备3、高级运用和新技术1、智能化的一次设备智能一次设备——电子式互感器+合并单元传统保护传统测量传统计量数字化保护数字化测量数字化计量合并单元电子式互感器传统CT传统CVT智能一次设备——电子式互感器+合并单元低功率、小信号模拟输入；光纤数字信号输出；采集器就近安装于GIS端子室或汇控柜内；可靠的直流供电；→↑智能一次设备——电子式互感器+合并单元PSET6000GS电子式互感器智能一次设备——变压器在线监测局放监测铁心电流监测油中含水量监测46智能一次设备——变压器在线监测局放监测铁心电流监测47一次设备智能化——高压断路器在线监测SF6压力监测SF6含水监测储能电机电流检测分合闸时间监测48一次设备智能化——高压断路器在线监测49三层两网站控层间隔层过程层站控层网络过程层网络在规约里，每台IED作为一个服务器（Service），被细分逻辑设备（LogicalDevice）、逻辑节点（LogicalNode）和数据对象（DataObject）以及各对象的数据属性（DataAtt