智能變電站示范工程關(guān)鍵技術(shù)

1、南自智能站歷程南自智能站歷程 國電南自是我國最早從事智能變電站技術(shù)研究及設(shè)備制造的廠家之一，是我國電子式互感器標(biāo)委會(huì)和IEC 61850標(biāo)委會(huì)成員單位，參加了IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的國內(nèi)轉(zhuǎn)化工作，是IEC 61850-9-1、IEC 61850-9-2采樣值傳輸國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的主起草單位。 2 南自智能站歷程南自智能站歷程國電南自創(chuàng)造了智能變電站技術(shù)應(yīng)用的多項(xiàng)第一o第一套電子式互感器掛網(wǎng)運(yùn)行： 03年南京220kV六合變電站o第一個(gè)IEC61850的110kV變電站：06年西安少陵變電站o第一個(gè)IEC61850的500kV變電站：07年南網(wǎng)桂林變電站o第一個(gè)110kV數(shù)字化變電站：06年云南翠峰變電

2、站o第一個(gè)220kV數(shù)字化變電站：06年內(nèi)蒙杜爾伯特變電站o第一個(gè)500kV數(shù)字化變電站：09年南網(wǎng)桂林變電站o第一個(gè)新建220kV智能變電站：10年無錫西涇變電站目前，智能變電站系統(tǒng)電壓等級(jí)覆蓋到35kV750kV 3 1、500kV桂林變的數(shù)字化改造桂林變的數(shù)字化改造2、河南、河南220kV淇縣變照片淇縣變照片3、無錫、無錫220kV西涇變照片西涇變照片變電站功能示意圖變電站功能示意圖傳統(tǒng)變電站傳統(tǒng)變電站智能變電站結(jié)構(gòu)圖智能變電站結(jié)構(gòu)圖智能變電站關(guān)鍵技術(shù)智能變電站關(guān)鍵技術(shù)一、電子式互感器一、電子式互感器二、二、SV采樣采樣三、三、GOOSE四、一次設(shè)備智能化四、一次設(shè)備智能化五、保護(hù)與控制

3、五、保護(hù)與控制六、智能高級(jí)應(yīng)用六、智能高級(jí)應(yīng)用電子式電流互感器電子式電流互感器Rogowsgi線圈式線圈式磁光玻璃式磁光玻璃式全光纖式全光纖式電子式電壓互感器電子式電壓互感器電容分壓式電壓電容分壓式電壓互感器互感器電壓電流組合式電壓電流組合式互感器互感器電壓等級(jí)越高電子式互感器優(yōu)勢(shì)越明顯比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目常規(guī)互感器常規(guī)互感器電子式互感器電子式互感器絕緣復(fù)雜絕緣簡(jiǎn)單體積及重量大、重體積小、重量輕CT動(dòng)態(tài)范圍范圍小、有磁飽和范圍寬、無磁飽和PT諧振易產(chǎn)生鐵磁諧振PT無諧振現(xiàn)象CT二次輸出不能開路可以開路輸出形式模擬量輸出數(shù)字量輸出電子式互感器電子式互感器AIS電流互感器電流互感器GISGIS電子式互

4、感器電子式互感器GIS上安裝電子互感器上安裝電子互感器GISGIS電子式互感器電子式互感器無源電子式電流互感器無源電子式電流互感器磁光玻璃式磁光玻璃式全光纖式全光纖式n工作原理法拉第磁旋光效應(yīng)工作原理法拉第磁旋光效應(yīng)普通光起偏器偏振光Faraday材料磁場(chǎng) B檢偏器Faraday旋光角Faraday旋光角正比于磁場(chǎng)B，因此正比于產(chǎn)生磁場(chǎng)B的電流。LHdlViVHdlVFaradayFaraday磁光效應(yīng)（電流互感器）磁光效應(yīng)（電流互感器）電子式電壓互感器電子式電壓互感器SV采樣采樣一、傳統(tǒng)互感器一、傳統(tǒng)互感器二、電子式互感器二、電子式互感器三、數(shù)據(jù)傳輸與同步三、數(shù)據(jù)傳輸與同步傳統(tǒng)互感器配置傳統(tǒng)

5、互感器配置傳統(tǒng)互感器就地采集傳統(tǒng)互感器就地采集采樣同步采樣同步n采樣的同步問題采樣的同步問題間隔內(nèi)采樣同步間隔內(nèi)采樣同步(電子式互感器電子式互感器)間隔間采樣同步間隔間采樣同步變電站間的采樣同步變電站間的采樣同步IEC 60044-8IEC 60044-8n采樣值傳輸標(biāo)準(zhǔn)采樣值傳輸標(biāo)準(zhǔn)1 1、IEC 60044-8IEC 60044-82 2、IEC 61850-9-1IEC 61850-9-13 3、IEC 61850-9-2IEC 61850-9-24 4、IEC 61850-9-2LEIEC 61850-9-2LEIEC 60044-8IEC 60044-8l插值法同步插值法同步q采樣值

6、，采樣值，q設(shè)備間隔設(shè)備間隔1的電流的電流q采樣值，采樣值，q設(shè)備間隔設(shè)備間隔2的電流的電流q推算值，推算值，q設(shè)備間隔設(shè)備間隔2的電流的電流q推算值，推算值，q設(shè)備間隔設(shè)備間隔1的電流的電流GOOSE一、一、GOOSE機(jī)制機(jī)制二、虛端子二、虛端子GOOSE機(jī)制機(jī)制T0(T0)T1 T1T2T3T0傳輸時(shí)間傳輸時(shí)間事件事件T0:穩(wěn)定條件(長時(shí)間無事件)下重傳(T0):穩(wěn)定條件下的重傳可能被事件縮短T1:事件發(fā)生后,最短的傳輸時(shí)間T2, T3:直到獲得穩(wěn)定條件的重傳時(shí)間GOOSE機(jī)制機(jī)制交換機(jī)交換機(jī)GOOSE入高速公路收費(fèi)站高速公路收費(fèi)站GOOSE出以太網(wǎng)一次設(shè)備智能化一次設(shè)備智能化一、斷路器智

7、能化一、斷路器智能化二、變壓器智能化二、變壓器智能化保護(hù)與控制保護(hù)與控制一、多種互感器接入一、多種互感器接入二、集中式保護(hù)二、集中式保護(hù)三、保護(hù)優(yōu)化三、保護(hù)優(yōu)化多種互感器接入多種互感器接入l 站內(nèi)多間隔間數(shù)據(jù)同步站內(nèi)多間隔間數(shù)據(jù)同步點(diǎn)對(duì)點(diǎn)：插值同步組網(wǎng)：序號(hào)同步多種互感器接入多種互感器接入l 站間多間隔間數(shù)據(jù)同步（線路保護(hù)）站間多間隔間數(shù)據(jù)同步（線路保護(hù)）多種互感器接入多種互感器接入集中式后備保護(hù)集中式后備保護(hù) 集中式后備保護(hù)測(cè)量本站電力元件的電壓和電流、利用智能變電站GOOSE網(wǎng)絡(luò)獲得各主保護(hù)動(dòng)作及斷路器狀態(tài)信息，并利用通訊網(wǎng)絡(luò)收集相鄰變電站的狀態(tài)量信息、斷路器狀態(tài)信息及主保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，接收

8、相鄰變電站元件的故障方向信息，根據(jù)實(shí)時(shí)信息，獨(dú)立判別在近后備、遠(yuǎn)后備范圍內(nèi)元件的故障，并做出最優(yōu)的跳閘策略。保護(hù)優(yōu)化保護(hù)優(yōu)化l 雙回線保護(hù)雙回線保護(hù)l 雙回線自適應(yīng)重合閘雙回線自適應(yīng)重合閘智能變電站高級(jí)應(yīng)用一、一、一體化信息平臺(tái)一體化信息平臺(tái)二、二、圖形化的配置工具與源端維護(hù)圖形化的配置工具與源端維護(hù)三、三、智能告警及分析決策智能告警及分析決策四、四、智能視頻智能視頻五、五、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)一體化信息平臺(tái)一體化信息平臺(tái)q 在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)綜自站當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能的基礎(chǔ)上，利用一體化信息平臺(tái)，對(duì)變電站的全景數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)支持電網(wǎng)的安全優(yōu)化運(yùn)行 實(shí)時(shí)自動(dòng)控制實(shí)時(shí)自動(dòng)控制 智能調(diào)節(jié)智能調(diào)節(jié)

9、 在線分析決策在線分析決策 協(xié)同互動(dòng)協(xié)同互動(dòng) 其他高級(jí)其他高級(jí)功能功能 從而提高運(yùn)行管理的自動(dòng)化程度，減少系統(tǒng)的維護(hù)工作量，減輕變電站和調(diào)控運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。q一體化信息平臺(tái) 一體化信息平臺(tái)主要用于將智能變電站內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控子系統(tǒng)、故障錄波子系統(tǒng)、電能計(jì)量子系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、視頻安防等輔助子系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一接入、統(tǒng)一處理、統(tǒng)一存儲(chǔ)，建立統(tǒng)一的變電站全景數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，為各種智能應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的信息訪問接口。一體化信息平臺(tái)一體化信息平臺(tái)q一體化信息平臺(tái) 一體化信息平臺(tái)融合電力系統(tǒng)三態(tài)數(shù)據(jù)（穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)、暫態(tài)）和在線監(jiān)測(cè)、視頻圖像、輔助控制系統(tǒng)等全景信息，規(guī)范順控、五防、VQC、分布

10、式狀態(tài)估計(jì)等應(yīng)用的對(duì)外服務(wù)接口，為實(shí)現(xiàn)變電站與遠(yuǎn)端主站/集控中心的互動(dòng)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？上蛭磥鞩EC 61850標(biāo)準(zhǔn)和IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)相互協(xié)調(diào)的電力模型平滑過渡。一體化信息平臺(tái)一體化信息平臺(tái)圖形化的配置工具與源端維護(hù)圖形化的配置工具與源端維護(hù)q 變電站配置流程變電站配置流程SSDSSD系統(tǒng)圖組態(tài)工具系統(tǒng)圖組態(tài)工具裝置模板組態(tài)工具裝置模板組態(tài)工具ICDICD系統(tǒng)組態(tài)工具系統(tǒng)組態(tài)工具SCDSCD裝置實(shí)例組態(tài)工具裝置實(shí)例組態(tài)工具IEC61850IEC61850裝置裝置CIDCID全站系統(tǒng)配置文件全站系統(tǒng)配置文件一次系統(tǒng)配置文件一次系統(tǒng)配置文件裝置模板配置文件裝置模板配置文件裝置裝置配置配置IE

11、DIED描述文件描述文件圖形化的配置工具與源端維護(hù)圖形化的配置工具與源端維護(hù)q 基于基于AUTOCAD的變電站配置工具的變電站配置工具q 源端維護(hù)利用SCD文件直接生成一體化信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫圖形可導(dǎo)出為SVG格式供遠(yuǎn)端系統(tǒng)使用從SCD文件導(dǎo)出變電站一次設(shè)備連接的拓?fù)潢P(guān)系從SCD文件導(dǎo)出符合IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的CIM模型圖形化的配置工具與源端維護(hù)圖形化的配置工具與源端維護(hù)q 一體化在線五防五防規(guī)則在監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一制定，在監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖功能。五防規(guī)則由監(jiān)控系統(tǒng)傳遞到間隔層測(cè)控裝置，取消傳統(tǒng)電腦鑰匙，遙控回路采用硬接點(diǎn)閉鎖；對(duì)于手動(dòng)操作設(shè)備采用在線式鎖具閉鎖。一體化在線五防一體化在線五防q 程

12、序化順控可接收和執(zhí)行調(diào)度/集控中心和本地后臺(tái)系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，經(jīng)安全校核正確后，自動(dòng)完成相關(guān)運(yùn)行方式變化要求的設(shè)備控制，具備投退保護(hù)軟壓板功能，具備急停功能，可在站內(nèi)和遠(yuǎn)端實(shí)現(xiàn)可視化操作。在順控控制過程中，變電站可以及時(shí)向調(diào)度/集控中心反饋執(zhí)行過程的信息，如當(dāng)前執(zhí)行步驟、遙控超時(shí)、邏輯閉鎖等，以便遠(yuǎn)端系統(tǒng)能更全面的掌控。程序化順控程序化順控程序化順控程序化順控q 順序控制與一體化五防的五防邏輯一致q 具備變電站順序控制的間隔復(fù)制功能，減少維護(hù)工作量，簡(jiǎn)化工程應(yīng)用q 支持遙控、遙調(diào)、保護(hù)軟壓板投退、定值區(qū)切換等功能q 具備順序控制急停、單步執(zhí)行功能程序化順控程序化順控q 具備根據(jù)典型操作票自動(dòng)

13、生成順序控制步驟的功能q 支持操作票上傳，站內(nèi)和遠(yuǎn)端都可實(shí)現(xiàn)圖形化、可視化的順控操作q 支持兩種順序控制模式接收?qǐng)?zhí)行調(diào)度或集控站發(fā)出的控制命令就地（本地自動(dòng)化系統(tǒng)）的控制q 智能告警與分析決策在目前的變電站監(jiān)控系統(tǒng)中，告警的方式比較單一，功能也比較有限，基本上信息按照時(shí)間順序全部顯示，未作篩選和推理判斷處理；一旦發(fā)生事故后，信息多，值班人員很難從大量的信息中獲取到重要告警信息，影響對(duì)事故的正確判斷。因此，智能告警與分析決策需實(shí)現(xiàn)： 分類告警 信息過濾 在線實(shí)時(shí)分析和推理變電站運(yùn)行狀態(tài) 自動(dòng)報(bào)告變電站異常并提出處理指導(dǎo)智能告警與分析決策智能告警與分析決策q 智能視頻視頻系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。正常遙控 操作人員點(diǎn)擊主接線圖面上的設(shè)備進(jìn)行遙控時(shí)，視頻系統(tǒng)能夠通過調(diào)度編號(hào)等信息定位顯示設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)畫面，并且在監(jiān)控機(jī)上顯示現(xiàn)場(chǎng)的視頻。事故異常