基于综合信息网络的大电网安全防御体系模板

基于综合信息网络的大电网安全防御体系曹一家浙江大学提纲一、问题的提出和国内外概况二、发展与展望三、主要关键技术问题四、结束语一、问题的提出和国内外概况电气化是现代社会发展水平的重要标志电力作为基础能源与现代社会息息相关经济翻两番目标和可持续发展战略对电力发展的巨大挑战电力工业2003年发生两件大事全国20多个省市实现缺电拉闸启示：电力需要超前发展才能满足经济生活发展的需求8.14美加大停电整个系统损失61,800MW负荷停电范围超过二万四千平方公里受影响区域的人口达5000万经济损失达300亿美元意大利英国马来西亚等国相继发生停电事故电力安全保障体系国家安全保障体系国家安全防卫系统自然灾害预警防御系统反恐与突发事件应急系统电力系统安全保障体系金融风险防范体系健康与流行疾病防御与紧急处置系统“电力先行确保安全节能节水循环经济”——中央经济工作会议其他（社会安全）2003年9月实现四大区域电网互联—超大型同步电网华北North东北Northeast川渝ChuanYu华中Centre地跨14个省、市、自治区，装机容量超过1.4亿千瓦，南北距离超过4600公里四大区域电网互联所产生的安全性问题华北东北川渝华中ACACAC4、暂态不平衡功率跨区域传播3、多数500KV线路稳定极限下降1、0.13HZ超低频振荡问题2、联络线大功率振荡问题世界各国非常重视大电网安全防御方面的研究复杂交互网络/系统创新项目(ComplexInteractiveNetworks/SystemsInitiative-CIN/SI)资助单位：美国国防部和能源部电科院EPRI项目经费：3000万美元项目单位：28个大学和2个电力单位项目年项：1999-2003项目目标：探索新的技术环境下电力系统安全防御体系。国内外研究概况（1）国内外研究概况（2）2003年7月，美国能源部主持召开了‘美国电力传输技术展望’专题研讨会。会议主要提出将建立国家电网作为Grid2030的目标提出建设“综合能源及通信系统体系结构”（IntegratedEnergyandCommunicationSystemArchitecture----IECSA），并作为重大项目已经组织研究。2003年8月14日大停电后，美国对大电网安全防御体系的重视更是提高到前所未有的水平。布什总统正式提出建立“电力高速公路”的计划欧洲正在进行三个大项目EXaMINE(PowerSecurityintheNewMarketEnvironment)。英国超级发电计划SuperGenOMASES(OpenMarketAccessandSecurityAssessmentSystem)OMASES是由欧盟部分支持的工业研究项目从2001年开始进行，参加人员包括工业界、研究单位、大学和系统运行人员。这项目的主要研究内容是安全评估体系。目前正在意大利和希腊两地进行现场测试和验证。国内外研究概况（3）国内外研究概况（４）我国电力系统灾变防治与经济运行的重大科学问题的研究国家重大基础研究计划（973计划）资助的首批十个重大项目，组织国内诸多单位进行研究，取得了许多成果，已于2003年通过验收。提高互联电网运行可靠性的基础研究国家重大基础研究计划（973计划）资助项目大电网安全防御系统的发展与展望2003年美加大停电等一系列大型电网故障表明大电网安全防御还没有得到很好的解决。美国《技术评论》将其列为九个开拓性的新兴科技领域之一。基于综合信息网络的控制技术引入电力系统，可望为构建大电网的安全防御体系提供基础。传统电网运行与控制方式控制中心子站子站子站…微波通道…光纤通道特点：1基于点对点2子控制系统相互孤立电力系统稳定控制调度自动化无功电压控制自动发电控制变电站自动化配电自动化传统电网运行与控制方式跨区域的控制系统如调度自动化，差动保护大多采用点对点的专线通信方式。通信链路大多是专线，没有形成网络。调度自动化，配电自动化，变电站自动化，稳定控制，自动发电控制，无功电压控制等系统相互独立，物理隔离。系统间没有信息交换和信息共享。实时综合信息网络变电站1变电站2…发电厂2发电厂1SCADA/EMS稳定控制…AGCAVC基于综合信息网络的电网运行和控制电网的信息通讯结构PMU:电网状态量的直接快速测量Opticalfiber/microwave:信号传输Internet/Intranet:市场管理与决策综合信息网络故障分析信息与传感脆弱性评估自愈策略决策与调度GPS卫星LEO卫星因网特企业内部网广域相量测量系统系统重构与决策分析实时信息采集与传递系统---------------------------------运行中的实际电力大系统综合信息网络经济调度策略稳定控制策略紧急控制策略调度员基于综合信息网络的电网运行和控制广域相量测量技术:结构PMU硬件系统采用双微处理器模块化结构，形成两个相对独立的子系统：DSP子系统和MMI子系统，它们之间通过双端口RAM交互信息.DSP子系统主要负责电网相量的实时采样、计算等实时性要求高的处理事务；MMI子系统则主要负责装置参数设置、数据/命令收发、信息存储等实时性要求相对较低的处理事务广域相量测量技术:优点PMU采用上述相对独立的双微处理器子系统模块化结构设计，DSP子系统和MMI子系统各司其职，既分工又合作，不但可以大大简化和优化系统监控软件的设计，有效提高PMU实时采样、处理数据的速度，同时也使整个系统的结构更加清晰、合理。PMU硬件系统结构框图MMI处理器自适应等间隔A/D转换电路(2*AD7874A)双端口RAMGPS接收器（GSU-25）接收器天线MMI系统总线键盘输入LED指示灯LCD显示屏通讯接口1(RS232/485)DSP处理器高集成度外围接口芯片（PSD301）非易失RAM(DS1230)高集成度外围接口芯片（PSD301）非易失RAM(DS1230)DSP系统总线同步时钟脉冲中断A/D转换结束中断模拟量输入预处理电路多路开关开关量输入预处理电路多路开关通讯接口2(RS232/485)DSP子系统MMI子系统广域相量测量技术:实例所研制的PMU经动模试验和试运行一段时间后，于2002年6月份开始安装到南方电网公司的三座500kV变电站的500kV母线上挂网试运行，至今已正常运行1年多，采集了大量宝贵的数据。所研制的PMU很好地实现了对异地电网相量的实时、同步和准确测量，且其电压相角的测量误差在≤0.5º电角度范围内。基于综合信息网络的电力系统运行与控制系统：传输各种运行和控制信息的电力信息专用网络平台及其所连接的二次设备综合信息网络通信平台调度/配电自动化系统稳定控制系统无功/电压控制系统自动发电控制系统变电站综合自动化系统基于综合信息网络的电网运行和控制电力企业生产管理系统广域测量系统基于综合信息网络的电网运行与控制：优越性电力系统的动态特性是一种全局特性，传统控制器都是局域控制器，局域控制器无法取得全局的最优控制效果。在电力系统引入基于综合信息网络的控制方法，局域控制器可以实时获取任意节点信息，因此在理论上可以取得全局最优控制效果。电力系统是一种广域分布式系统，在电力系统控制中引入基于综合信息网络的控制方法,简化控制设备的连接方式，减少大量的投资。模糊现有电力系统控制设备之间的界限，促进控制系统间的功能融合，有利于异构控制设备的集成，互操作和信息共享。综合信息网络的发展过程（１）变电站二次设备体系结构改变变电站二次设备接线形式的改变二次设备的接口规范化、简单化间隔层IED设备采用现场总线连接。间隔层与站控层用以太网连接，不再采用点对点连接间隔层IED设备与站控层通信采用IEC61850标准综合信息网络的发展过程（２）二次设备的功能调整重复功能的合并各控制系统对同一数据源往往设计了各自独立的数据采集装置部件(比如无功电压控制装置，稳控装置，调度自动化系统对遥信，遥测量的采集)。实际上这些功能在一定程度上是重复的。在传感器技术发展到一定的阶段，这些功能可以实现合并。硬件平台合并点对点接线方式决定了控制装置体积大，需采用各自独立的硬件装置。网络化将使控制装置大大简化，体积缩小，使硬件平台的合并成为可能。综合信息网络的发展过程（３）基于网络的数据交换和信息集成彻底实现厂站数据的无二义性，数据的交换面向对象。消除数字设备的硬件多样性，各功能设备采用统一的硬件平台。功能由软件实现。按功能称呼硬件装置的时代结束。基于综合信息网络的电力系统运行与控制系统：传输各种运行和控制信息的电力信息专用网络平台及其所连接的二次设备综合信息网络通信平台调度/配电自动化系统稳定控制系统无功/电压控制系统自动发电控制系统变电站综合自动化系统基于综合信息网络的电网运行和控制电力企业生产管理系统广域测量系统实时动态稳定分析EMS稳态数据几秒实测相量测量动态数据几十毫秒实测实时动态安全分析数秒级在线动态稳定分析结果分钟级稳态初始数据1）关键状态变量的动态监测2）尽量分布处理3）系统动态状态估计4）快速判断功角稳定及电压稳定5)在线辩识系统参数动态初始角度实时动态稳定控制相量测量动态数据几十毫秒实测保护稳控暂态数据几毫秒实测实时动态稳定控制毫秒至秒实时动态稳定分析结果1）经过分析验证；2）控制措施包括：解列、切机、直流调制、AGC、AVC等；3）以当地测控为主，以系统协调为辅；4）实现系统（面）保护。基于综合信息网络的大电网安全控制理论与技术基于综合信息网络的互联大电网安全性评估新原理与新方法综合信息网络的体系结构电力网络--信息网络一体化模型综合信息网络流量控制技术…主要关键技术问题结束语1965年纽约大停电推动了暂态稳定性分析和稳态实时计算机控制系统（SCADA/EMS）的快速发展；2003美加大停电可能推进基于综合信息网络的电力系统动态监控系统的快速发展。构建综合信息网络（包括广域相量测量系统,调度自动化系统等）是未来电力系统二次设备发展的重要方向，稳定控制系统，自动发电控制，无功电压控制等系统将依赖综合信息网络．构建综合信息网络蕴涵巨大的商机，可能是新一代EMS的基础，应引起重视。基于综合信息网络的电力信息集成技术是非常有前途的研究方向.谢谢大家！