智能變電站概述

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智能變電站概述主要內(nèi)容-2-

2智能變電站存在的問(wèn)題

3智能變電站發(fā)展

1智能變電站當(dāng)前建設(shè)現(xiàn)狀智能電網(wǎng)發(fā)展概況堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的內(nèi)涵在認(rèn)真分析世界電網(wǎng)發(fā)展新趨勢(shì)和中國(guó)國(guó)情基礎(chǔ)上，國(guó)家電網(wǎng)公司緊密結(jié)合中國(guó)能源供應(yīng)的新形勢(shì)和用電服務(wù)的新需求，提出了立足自主創(chuàng)新，加快建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)。堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)-5-堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)是以堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級(jí)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合的現(xiàn)代電網(wǎng)?！笆濉敝悄芑?guī)劃---變電環(huán)節(jié)智能化規(guī)劃目標(biāo)智能變電站建設(shè)的三個(gè)階段2016年～2020年引領(lǐng)提升階段全國(guó)實(shí)現(xiàn)新建重要變電站智能化率100%；全國(guó)原有重要變電站智能化改造率達(dá)30-50%；全國(guó)改造原有變電站5000座左右2011年～2015年全面建設(shè)階段:實(shí)現(xiàn)新建變電站智能化率30-50%；原有重要變電站智能化改造率達(dá)10%；1000-1500座變電站完成智能化造.2009年～2010年規(guī)劃試點(diǎn)階段:制定規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)；試點(diǎn)完成2-3座330KV及以上智能變電站建設(shè)或改造；100座左右66-220KV變電站建設(shè)或改造.第一階段第二階段第三階段智能電網(wǎng)對(duì)變電站的要求變電站是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)基礎(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集源頭和命令執(zhí)行單元，是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要節(jié)點(diǎn)之一，智能電網(wǎng)對(duì)變電站的功能及技術(shù)要求主要集中在以下幾個(gè)方面：1、堅(jiān)強(qiáng)可靠的變電站2、信息化3、自動(dòng)化4、互動(dòng)化5、整合資源變電站的技術(shù)發(fā)展方向從外觀上向小型化、模塊化方向發(fā)展；在功能上向標(biāo)準(zhǔn)化、智能化方向發(fā)展；在可靠性上向自診斷、自治方向上發(fā)展。智能電網(wǎng)對(duì)變電站的要求5、整合資源智能電網(wǎng)明確提出需要實(shí)現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的有機(jī)融合。作為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的變電站首先就需要將這三流信息進(jìn)行補(bǔ)充、完善和標(biāo)準(zhǔn)化，滿(mǎn)足智能電網(wǎng)各類(lèi)客戶(hù)端的實(shí)時(shí)需求。智能變電站將統(tǒng)一和簡(jiǎn)化變電站的數(shù)據(jù)源，形成基于同一斷面的唯一性、一致性基礎(chǔ)信息，通過(guò)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建模來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)外的信息交互和信息共享，可以將傳統(tǒng)變電站內(nèi)多套孤立系統(tǒng)集成為基于信息共享基礎(chǔ)上的業(yè)務(wù)應(yīng)用。智能變電站可以將保護(hù)信息子站、SCADA、五防、PMS、DMS、WAMS等功能應(yīng)用或業(yè)務(wù)支持集于一身，以廠站信息平臺(tái)模式改變以往的變電站信息孤島系統(tǒng)，徹底改變電力系統(tǒng)橫向系統(tǒng)多、縱向?qū)哟味嗟臉I(yè)務(wù)孤立格局，取而代之一個(gè)高效的、縱向貫通、橫向互通的電網(wǎng)信息支撐平臺(tái)，優(yōu)化了資源配置，減少重復(fù)浪費(fèi)現(xiàn)象，完全符合智能電網(wǎng)建設(shè)的構(gòu)想。智能變電站發(fā)展歷程第一步：IEC61850實(shí)現(xiàn)監(jiān)控層通訊第二步：GOOSE應(yīng)用220kV紹興外陳變500kV金華蘭溪變第三步：電子式互感器應(yīng)用（IEC60044-8、IEC61850-9-1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊）220kV青島午山變第四步：過(guò)程層全面網(wǎng)絡(luò)化110kV紹興大侶變（GOOSE、IEC61850-9-2、IEEE1588精密時(shí)鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、GMRP組播注冊(cè)協(xié)議）220kV延壽變典型智能變電站2009.8第一批智能變電站試點(diǎn)工程7個(gè)，4個(gè)基建，3個(gè)技改；基建項(xiàng)目：750kV陜西延安變，500kV吉林長(zhǎng)春南變（組織設(shè)計(jì)競(jìng)賽），江蘇220kV無(wú)錫西涇變，110kV湖南長(zhǎng)沙金南變。技改項(xiàng)目：浙江500kV蘭溪變，山東青島220kV午山變，河南110kV金谷園變。典型智能變電站500千伏蘭溪變重點(diǎn)開(kāi)展變電站信息一體化和高級(jí)應(yīng)用方面的完善應(yīng)用；220千伏午山變電站重點(diǎn)開(kāi)展GIS智能組件、智能巡檢的應(yīng)用；110千伏金谷園變電站重點(diǎn)開(kāi)展與配網(wǎng)、大用戶(hù)協(xié)同互動(dòng)以及現(xiàn)場(chǎng)安全管控與調(diào)控一體化互動(dòng)技術(shù)的研究和應(yīng)用。典型智能變電站110千伏金谷園變電站實(shí)現(xiàn)了源端維護(hù)統(tǒng)一建模、可視化圖形模型編輯及IEC61850和IEC61970規(guī)約轉(zhuǎn)換等多項(xiàng)技術(shù)和功能的突破，采用了設(shè)備間隔全集成一體化智能組件柜；220千伏午山變電站實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備異常信息的分類(lèi)過(guò)濾和智能告警功能，采用了純光學(xué)互感器、智能巡檢機(jī)器人、運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；500千伏蘭溪變電站利用具有圖像識(shí)別功能的巡檢機(jī)器人配合現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)，實(shí)現(xiàn)了全站一、二次設(shè)備的聯(lián)合順序控制，站端系統(tǒng)集成了智能告警與故障綜合分析、智能開(kāi)票、狀態(tài)診斷、順序控制、源端維護(hù)、智能站用電管理等高級(jí)應(yīng)用功能模塊。智能變電站的定義智能變電站的概念：

采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。電子式互感器應(yīng)用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施高速工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展智能變電站斷路器智能接口技術(shù)用一次設(shè)備智能化及高級(jí)應(yīng)用要求智能變電站15二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化一次設(shè)備智能化信息平臺(tái)一體化全數(shù)字接口的二次設(shè)備，光纜代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜，

解決繼電保護(hù)安全運(yùn)行等問(wèn)題，節(jié)約了大量二次電纜和造價(jià)，體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保理念智能組件技術(shù)實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能化，對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行在線故障診斷，為運(yùn)維自動(dòng)化及設(shè)備全壽命周期管理提供技術(shù)支撐融合多套系統(tǒng)的信息及功能：保護(hù)信息、視頻安防系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等,構(gòu)建了智能高級(jí)應(yīng)用功能，使原先人工運(yùn)維的工作全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為大運(yùn)行管理提供了可靠的技術(shù)保證。新建220千伏應(yīng)城

智能變電站161、優(yōu)化總平面布置，節(jié)省變電站用地;全站建筑面積減少31%。2、電子式電流電壓組合互感器，互感器與隔離開(kāi)關(guān)組合安裝。3、實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備的“狀態(tài)檢修”。4、設(shè)置智能輔助控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)視及安全警衛(wèi)、火災(zāi)報(bào)警、照明、采暖通風(fēng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制。110千伏魯巷變電站

智能化改造17

110千伏室外設(shè)備整體更換為HGIS設(shè)備；一次主設(shè)備加裝在線監(jiān)測(cè)裝置；常規(guī)互感器更換為電子式互感器；搭建一體化信息與監(jiān)控平臺(tái)；交直流一體化電源；屋頂并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，保護(hù)/測(cè)控裝置電纜智能終端電子式互感器電子式互感器-20-比較項(xiàng)目傳統(tǒng)電磁式互感器電子式互感器絕緣復(fù)雜、造價(jià)高簡(jiǎn)單、造價(jià)低測(cè)量有磁飽和、頻帶窄精度與二次回路負(fù)載有關(guān)無(wú)磁飽和、頻帶寬二次回路負(fù)載不受限制信號(hào)輸出

模擬量，能量數(shù)字量信號(hào)輸出、可共享運(yùn)行安全CT不能開(kāi)路，PT不能短路，PT易產(chǎn)生鐵磁諧振無(wú)此類(lèi)問(wèn)題電子式互感器入射光出射光電流B空心線圈電流I電流互感器比較電流互感器線圈式磁光玻璃型全光纖型高壓側(cè)測(cè)量元件羅氏線圈及低功率線圈磁光玻璃光纖環(huán)性能對(duì)比高壓側(cè)是否需要供能需要不需要不需要高壓側(cè)是否需要屏蔽需要金屬屏蔽不需要不需要敏感頭安裝適應(yīng)性弱弱強(qiáng)光路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單較復(fù)雜較簡(jiǎn)單線形雙折射（震動(dòng)及應(yīng)力雙折射影響）無(wú)大小直流量與非周期量不可測(cè)量可測(cè)量可測(cè)量滿(mǎn)足測(cè)量精度下的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍小較大大線性度一般較好電磁干擾易受干擾不易受干擾不易受干擾溫度影響小大大電子式互感器低功率線圈取能線圈合并單元多路電流電壓信號(hào)的采集與處理電流電壓信號(hào)同步報(bào)文處理和發(fā)送合并單元-24-互感器合并單元保護(hù)裝置電子式互感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)配置示意圖模擬電纜端子實(shí)際連接光纖網(wǎng)絡(luò)虛端子邏輯連接二次設(shè)備的聯(lián)接變電站通信服務(wù)3）保護(hù)與合并單元模擬量合并單元智能終端SVGOOSE1）保護(hù)與監(jiān)控主機(jī)保護(hù)動(dòng)作信息/異常告警信息定值信息/錄波信息等2）保護(hù)與智能終端采樣值信息（SV）狀態(tài)信息（GOOSE）開(kāi)關(guān)量

監(jiān)控主機(jī)MMS制造報(bào)文規(guī)范MMS-27-變電站數(shù)字化的程度變電站數(shù)字化的程度站控層網(wǎng)絡(luò)是否采用了IEC61850協(xié)議；站控層的協(xié)議由IEC61850替代原來(lái)的103或104。開(kāi)關(guān)量跳閘二次回路是否實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化；過(guò)程層GOOSE實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集傳輸及跳閘功能。模擬量采集二次回路是否實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化；過(guò)程層SV實(shí)現(xiàn)模擬量采樣及傳輸，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享。過(guò)程層演變趨勢(shì)二次設(shè)備和一次設(shè)備功能-30-傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)交流輸入組件A/D轉(zhuǎn)換組件保護(hù)邏輯(CPU)開(kāi)入開(kāi)出組件人機(jī)對(duì)話模件端子箱二次設(shè)備和一次設(shè)備功能-31-智能終端合并單元傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)交流輸入組件A/D轉(zhuǎn)換組件保護(hù)邏輯(CPU)開(kāi)入開(kāi)出組件人機(jī)對(duì)話模件端子箱二次設(shè)備和一次設(shè)備功能重新定位ECT一次設(shè)備智能化：IED數(shù)字化保護(hù)SMV光纖GOOSE光纖SV光纖二次設(shè)備和一次設(shè)備功能-32-智能終端合并單元保護(hù)邏輯(CPU)人機(jī)對(duì)話模件二次設(shè)備和一次設(shè)備功能重新定位ECTIED數(shù)字化保護(hù)SV光纖GOOSE光纖交流輸入組件A/D轉(zhuǎn)換組件開(kāi)入開(kāi)出組件一次設(shè)備的智能化改變了傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)：1、AD變換沒(méi)有了，代之以高速數(shù)據(jù)接口。2、開(kāi)關(guān)量輸出DO、輸入DI移入智能化開(kāi)關(guān)，保護(hù)裝置發(fā)布命令，由一次設(shè)備的執(zhí)行器來(lái)執(zhí)行操作。智能組件智能電子裝置(IED):采集或處理數(shù)據(jù)接收或發(fā)送數(shù)據(jù)接收或發(fā)送控制指令執(zhí)行控制指令智能組件：由若干智能電子裝置集合組成主設(shè)備的測(cè)量、控制和監(jiān)測(cè)等基本功能；在滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，還可承擔(dān)相關(guān)計(jì)量、保護(hù)等功能;-34-大腦神經(jīng)身體智能設(shè)備=一次設(shè)備+智能組件的有機(jī)結(jié)合高壓設(shè)備智能化高壓設(shè)備智能化-35-智能組件的概念是靈活的?？梢灾煌瓿梢粋€(gè)功能，比如測(cè)控，這時(shí)其就是一個(gè)測(cè)控裝置；可以完成保護(hù)與測(cè)控功能，這時(shí)就是一個(gè)四合一裝置。它可以外置，符合現(xiàn)有設(shè)備的狀況，也可以?xún)?nèi)嵌于高壓設(shè)備，這時(shí)就是一個(gè)智能一次設(shè)備的概念。變壓器智能化鐵芯電流傳感繞組光纖測(cè)溫特高頻傳感器高壓斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)氣體傳感器行程傳感器霍爾線圈斷路器動(dòng)作特性監(jiān)測(cè)IEDGIS狀態(tài)監(jiān)測(cè)局部放電氣體傳感器機(jī)械狀態(tài)避雷器狀態(tài)監(jiān)測(cè)阻性電流、總電流、動(dòng)作次數(shù)全壽命周期（LCC）費(fèi)用40AcquistionCostOperationsCostProductDistributionCostSoftwareCostMaintenanceCostTestEquipmentTrainingCostTechnicalDataCostSupplySupportCostRetirementandDisposalcostOperationsCostProductDistributionCostSoftwareCostMaintenanceCostTestEquipmentTrainingCostTechnicalDataCostSupplySupportCostRetirementandDisposalcost采購(gòu)費(fèi)用運(yùn)行費(fèi)用工程配套實(shí)施費(fèi)用軟件費(fèi)用維修費(fèi)用測(cè)試設(shè)備培訓(xùn)費(fèi)用技術(shù)數(shù)據(jù)費(fèi)用服務(wù)支持費(fèi)用報(bào)廢和處置費(fèi)用41設(shè)計(jì)成本、采購(gòu)成本、施工成本操作成本、管理成本、耗電成本檢修、搶修、維護(hù)、試驗(yàn)、巡檢、備品備件成本停電成本、不正確動(dòng)作成本和缺陷處理成本拆除成本、回收成本全壽命周期（LCC）費(fèi)用中國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)專(zhuān)項(xiàng)研究報(bào)告

輸變電環(huán)節(jié)2020年國(guó)網(wǎng)公司設(shè)備可靠性水平目標(biāo)要求故障率降低30%；設(shè)備檢修工作量下降50%左右綜合檢修費(fèi)用減少30～50%左右主要設(shè)備平均使用壽命較目前增長(zhǎng)60～100%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。Copyright?SieyuanElectricCo.,Ltd.AllRightsReserved.42一體化交直流電源一體化設(shè)計(jì)、一體化配置、一體化監(jiān)控共享直流操作電源的蓄電池組對(duì)交直流控制電源全參數(shù)監(jiān)控管理；一體化監(jiān)控系統(tǒng)基于統(tǒng)一信息平臺(tái)的一體化監(jiān)控系統(tǒng):統(tǒng)一采集、統(tǒng)一存儲(chǔ)和共享，集成五大功能智能變電站高級(jí)應(yīng)用1.變電站全景可視化可視化運(yùn)行監(jiān)視；程序操作；智能告警；事故分析與展示；狀態(tài)監(jiān)視與分析；智能變電站高級(jí)應(yīng)用2.程序化操作（順控）操作票的執(zhí)行和操作過(guò)程的校驗(yàn)由變電站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)完成，實(shí)現(xiàn)一鍵操作。-46-減少或無(wú)需人工操作，減少操作失誤，縮短操作時(shí)間，提高變電站的智能程度和安全運(yùn)行水平。智能變電站高級(jí)應(yīng)用遠(yuǎn)方調(diào)度下操作令程序化操作服務(wù)器上送操作票用戶(hù)確認(rèn)后下發(fā)執(zhí)行令程序化操作執(zhí)行每操作完一步自動(dòng)判斷操作是否成功返回操作結(jié)果倒母操作，傳統(tǒng)方式下20-30分鐘，程序化操作只需5分鐘。智能變電站高級(jí)應(yīng)用

3.站域控制利用對(duì)站內(nèi)信息的集中處理、判斷，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)自動(dòng)控制裝置（如備自投）的協(xié)調(diào)工作，適應(yīng)系統(tǒng)各種運(yùn)行方式的要求。-48-面向單間隔基于全站數(shù)據(jù)信息智能變電站高級(jí)應(yīng)用

4.源端維護(hù)維護(hù)時(shí)在變電站利用統(tǒng)一配置工具進(jìn)行配置，生成標(biāo)準(zhǔn)配置文件。監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度/集控系統(tǒng)可自動(dòng)獲得變電站標(biāo)準(zhǔn)配置文件，并自動(dòng)導(dǎo)入到自身系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。-49-數(shù)據(jù)從源頭實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，便于后面各種系統(tǒng)使用，大幅提高工作效率，減少重復(fù)工作智能變電站高級(jí)應(yīng)用6.智能告警與分析決策根據(jù)運(yùn)行需求對(duì)信息進(jìn)行綜合分類(lèi)、綜合分析，自動(dòng)報(bào)告變電站異常并提出故障處理指導(dǎo)。-50-方便重要告警信息及時(shí)處理減輕了運(yùn)行人員的工作量主要內(nèi)容-51-

2智能變電站存在的問(wèn)題

3智能變電站發(fā)展

1智能變電站當(dāng)前建設(shè)現(xiàn)狀當(dāng)前存在的問(wèn)題1)通信網(wǎng)絡(luò)安全性、可靠性需求數(shù)字化/智能變電站采用了基于開(kāi)放的、標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和對(duì)等的通信模式，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和相應(yīng)設(shè)備在可靠性、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性等方面要求非常嚴(yán)格。一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，二次設(shè)備的功能會(huì)受到嚴(yán)重影響，甚至失效，直接影響到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2)電能計(jì)量面臨的問(wèn)題（1）表計(jì)檢定：目前對(duì)用于基于IEC61850數(shù)字接口計(jì)量器具的檢定沒(méi)有相關(guān)規(guī)定，政策指導(dǎo)性文件缺乏，檢定溯源困難；（2）現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)：常規(guī)現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)與現(xiàn)存實(shí)際狀況方面沒(méi)有相關(guān)文件規(guī)定；（3）電量計(jì)費(fèi)：目前電能量計(jì)費(fèi)管理系統(tǒng)存在重新劃分管理智能等問(wèn)題。當(dāng)前存在的問(wèn)題3)一次設(shè)備智能化進(jìn)程數(shù)字化變電站在“智能化一次設(shè)備”方面進(jìn)展相對(duì)緩慢，主要原因在于針對(duì)斷路器、變壓器等一次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息的應(yīng)用不理想，從而抑制了一次設(shè)備制造商在智能化技術(shù)方面的技術(shù)進(jìn)步。目前數(shù)字化變電站建設(shè)僅限于通過(guò)智能操作箱與一次設(shè)備接口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的操控和接入，遠(yuǎn)未達(dá)到一次設(shè)備智能化的目標(biāo)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，ABB、西門(mén)子、許繼集團(tuán)等廠商由于具有完整的產(chǎn)業(yè)鏈，均可提供從一次設(shè)備到二次設(shè)備完整的數(shù)字化變電站解決方案。當(dāng)前存在的問(wèn)題檢測(cè)與評(píng)估體系的建立數(shù)字化變電站對(duì)調(diào)試和運(yùn)行檢測(cè)設(shè)備提出了新要求，需要盡快研究新的試驗(yàn)方式、手段，制定數(shù)字化變電站技術(shù)相關(guān)試驗(yàn)及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站建設(shè)的有序、有效和實(shí)用化。數(shù)字化/智能變電站取消了硬接線，不那么直觀的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方式，需要一系列完整的配套工具，需要成套的解決方案。建模工具、系統(tǒng)配置工具、IED配置工具、報(bào)文仿真分析工具、數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試設(shè)備高精度的CT、PT下，保護(hù)刻度誤差的檢測(cè)意義不大，網(wǎng)絡(luò)的可靠性驗(yàn)證則變得十分重要。當(dāng)前存在的問(wèn)題現(xiàn)行技術(shù)管理模式待與之相適應(yīng)數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)模式、調(diào)試模式、運(yùn)行模式和維護(hù)模式不同于傳統(tǒng)變電站，這對(duì)目前傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)劃分及管理模式，提出了很大的挑戰(zhàn)。如何結(jié)合數(shù)字化變電站帶來(lái)的變革，改變?cè)O(shè)計(jì)方法，重新明確運(yùn)維職責(zé)和范圍、指導(dǎo)運(yùn)行生產(chǎn)、規(guī)范運(yùn)維作業(yè)等，已成為亟待研究和解決的問(wèn)題。智能變電站涉及多學(xué)科、多種產(chǎn)品，是一個(gè)龐大復(fù)雜的體系至少需要機(jī)、電、光三個(gè)專(zhuān)業(yè)的協(xié)同工作，要求一、二次系統(tǒng)在技術(shù)上融合、在專(zhuān)業(yè)上整合主要內(nèi)容-56-

2智能變電站存在的問(wèn)題

3智能變電站發(fā)展

1智能變電站當(dāng)前建設(shè)現(xiàn)狀電氣一次設(shè)備和二次設(shè)備是實(shí)現(xiàn)新一代智能變電站建設(shè)的基礎(chǔ)。隨著基礎(chǔ)材料、集成技術(shù)、通訊技術(shù)等的快速發(fā)展，一些新型設(shè)備也逐步浮出水面，使得變電站的建設(shè)可以更加占地少、造價(jià)省、效率高。目前的智能變電站雖然也實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)備和二次系統(tǒng)的部分提升，但仍然存在占地大、效率不高等問(wèn)題。一次設(shè)備的智能化程度低，雖然實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的數(shù)字化聯(lián)絡(luò)，但由于合并單元和智能終端的出現(xiàn)，增加了大量現(xiàn)場(chǎng)接口設(shè)備，無(wú)法實(shí)現(xiàn)與一次設(shè)備的整體設(shè)計(jì)；二次系統(tǒng)雖然有很大的突破，實(shí)現(xiàn)了全站的信息化、數(shù)字化，但網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)過(guò)于復(fù)雜，信息傳遞的可靠性還需要進(jìn)一步驗(yàn)證，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)站內(nèi)一體化信息平臺(tái)的建設(shè)。新一代智能變電站將實(shí)現(xiàn)整體設(shè)計(jì)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、先進(jìn)實(shí)用的目標(biāo)，這就要求一次設(shè)備更加節(jié)約占地面積、智能化程度更高，二次系統(tǒng)集成化程度更高、更好地支撐調(diào)控一體化。智能變壓器傳統(tǒng)變壓器傳感器技術(shù)+智能組件智能變壓器本身的安全可靠性？智能變壓器1．安全可靠、節(jié)能環(huán)保:提高變壓器安全可靠性，智能堅(jiān)強(qiáng)設(shè)備。運(yùn)用新材料、新工藝、新設(shè)計(jì)，優(yōu)化主縱絕緣結(jié)構(gòu)，適度提高變壓器絕緣裕度。建立合理的等值電容模型，改善沖擊分布特性。推出“繞組自支撐能力”理念，充分利用材料特性，優(yōu)化安匝平衡，增強(qiáng)抗短路能力。運(yùn)用溫度場(chǎng)分析技術(shù)，建立合理的冷卻回路模型，精確計(jì)算出額定工況下的流量、流阻、壓頭降損失等關(guān)鍵參數(shù)，避免器身內(nèi)部死油區(qū)，消除過(guò)運(yùn)用新材料新節(jié)能技術(shù)，使用環(huán)保材料（如水性漆），做到真正節(jié)能降耗、綠色環(huán)保。熱隱患，控制溫升限值。智能變壓器2．緊湊型變壓器設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際使用需求及運(yùn)行環(huán)境狀況，合理匹配空載損耗、負(fù)載損耗、噪聲等關(guān)鍵技術(shù)性能參數(shù)，基于緊湊型設(shè)計(jì)理念給出最佳性?xún)r(jià)比的設(shè)計(jì)方案。改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，比如對(duì)大于150MVA的變壓器鐵心設(shè)計(jì)，可打破常規(guī)考慮由五柱鐵心更改為三柱鐵心的可能性。智能變壓器3．智能在線綜合監(jiān)控系統(tǒng)使用先進(jìn)的智能在線綜合監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)行、控制和通信互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)檢修,維護(hù)的計(jì)劃性以及數(shù)據(jù)化管理，協(xié)助設(shè)備資產(chǎn)的管理，有效提高變壓器運(yùn)行可靠性，減少設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，降低運(yùn)行成本。采用嵌入式模塊化功能設(shè)計(jì)，易于設(shè)計(jì)、安裝、使用。集中式變壓器監(jiān)控，可接入第三方傳感器，具有信息分析功能并能自動(dòng)傳輸監(jiān)測(cè)和報(bào)警信息至服務(wù)中心。傳感器數(shù)據(jù)采集使用實(shí)時(shí)總線通信方式，增加可靠性，減少維護(hù)量。智能組件采用集中式結(jié)構(gòu)，具備本地分析功能。易操作、易安裝、易維護(hù)、易升級(jí)改造開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)備現(xiàn)狀：高壓斷路器的結(jié)構(gòu)形式主要為柱式斷路器、罐式斷路器、HGIS和GIS。逐漸趨向于性能可靠、功能集成、占地面積少、工程成本低的方向發(fā)展。高壓斷路器的絕緣滅弧介質(zhì)為SF6氣體。逐漸趨向于減少對(duì)環(huán)境影響的方向發(fā)展。高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)為液壓、彈簧、電機(jī)驅(qū)動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)。逐漸趨向于可靠性、機(jī)械壽命高的方向發(fā)展。開(kāi)關(guān)設(shè)備1、實(shí)現(xiàn)功能集成，占地少、節(jié)能環(huán)保集成了斷路器、隔離開(kāi)關(guān)及接地開(kāi)關(guān)功能于一體的隔離式斷路器集成了斷路器、電流互感器、隔離開(kāi)關(guān)及接地開(kāi)關(guān)于一體的緊湊型產(chǎn)品開(kāi)關(guān)設(shè)備2、采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)字電路控制電動(dòng)機(jī)直接操作斷路器開(kāi)斷/關(guān)合。準(zhǔn)確性、可靠性；驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件最少。操作動(dòng)作通過(guò)數(shù)字編程到控制單元中，能根據(jù)所存儲(chǔ)的觸頭行程程序來(lái)執(zhí)行操作，電機(jī)驅(qū)動(dòng)斷路器的相應(yīng)觸頭。1)很少的運(yùn)動(dòng)部件，實(shí)現(xiàn)機(jī)械可靠性提高；2)數(shù)字控制運(yùn)動(dòng)，降低操作力，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制；3)操作無(wú)噪音；4)隨時(shí)監(jiān)測(cè)斷路器的狀態(tài)；5)容易安裝；6)非常小的維護(hù)量。同步控制裝置通過(guò)選擇最佳操作時(shí)間，通過(guò)控制預(yù)期動(dòng)作時(shí)間，來(lái)達(dá)到限制暫態(tài)電流或電壓的目的，減少對(duì)電力系統(tǒng)絕緣設(shè)備的應(yīng)力，減少相應(yīng)受控?cái)嗦菲麟姎饽p。開(kāi)關(guān)設(shè)備3、智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集中式的斷路器監(jiān)測(cè)智能組件，具有信息分析功能并能自動(dòng)傳輸監(jiān)測(cè)和報(bào)警信息至服務(wù)中心。實(shí)現(xiàn)斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能及專(zhuān)家診斷系統(tǒng)：

1)行程、速度、緩沖、彈跳、斷口時(shí)間、同期；2)線圈電流、電壓、銜鐵動(dòng)作時(shí)間、功率；3）電機(jī)電流、電壓、功率；4）輔助觸點(diǎn)；5）預(yù)擊穿時(shí)間、燃弧時(shí)間、重燃時(shí)間；6）母線電流(觸頭開(kāi)斷電流累計(jì)）、觸頭電氣燒損；7)SF6氣體密度（kg/m3）、壓力、泄露率/天；8）操作次數(shù)統(tǒng)計(jì)；9）環(huán)境溫度/操作機(jī)構(gòu)內(nèi)溫度等。電子式互感器設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀：電子式電流互感器：羅氏線圈型、磁光玻璃型和全光纖型主要故障包括采集器故障、傳感器故障、光纖故障、合并單元故障、激光供能單元故障、絕緣受潮、軟件問(wèn)題、噪聲干擾、其它等。由于光纖受溫度的影響問(wèn)題、設(shè)備工藝的問(wèn)題等，目前電子式互感器的運(yùn)行狀況不盡人意電子式互感器（1）溫度漂移問(wèn)題。光學(xué)互感器；產(chǎn)品多采用實(shí)測(cè)環(huán)境溫度來(lái)補(bǔ)償維爾德常數(shù)和線性雙折射的變化，但這種軟件補(bǔ)償方式未從根本上解決溫漂問(wèn)題。（2）供能問(wèn)題。有源電流互感器；產(chǎn)品多采用復(fù)合供能方式，即正常時(shí)采取母線取能，激光供能處于備用狀態(tài)，這種方式下可減少激光器在大功率狀態(tài)下的工作時(shí)間，延長(zhǎng)其壽命，但可能會(huì)出現(xiàn)供能“真空”問(wèn)題，不滿(mǎn)足保護(hù)要求。電子式互感器（3）長(zhǎng)期可靠性問(wèn)題。光學(xué)器件、電子器件等相對(duì)易耗元件，長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中性能劣化會(huì)引起測(cè)量誤差。目前電子式互感器的運(yùn)行年限還較短，缺乏運(yùn)行壽命方面的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)于電子式互感器的長(zhǎng)期可靠性無(wú)法估計(jì)。（4）電磁兼容問(wèn)題。有源型電流互感器，由于采集器位于高壓側(cè)，高壓側(cè)電磁環(huán)境比較惡劣，運(yùn)行中存在電磁兼容問(wèn)題。（5）其他問(wèn)題。目前電子式互感器的試驗(yàn)項(xiàng)目和方法不完善、檢測(cè)能力不足、交接驗(yàn)收缺乏統(tǒng)一規(guī)范。電子式互感器設(shè)備需求及解決方案：更高的可靠性和技術(shù)先進(jìn)性應(yīng)加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研究，針對(duì)電子式互感器制造、應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)以及設(shè)計(jì)和工藝問(wèn)題開(kāi)展專(zhuān)題研究，促進(jìn)電子式互感器的發(fā)展與應(yīng)用；應(yīng)提高檢測(cè)能力，為滿(mǎn)足日益增多的電子式互感器全面質(zhì)量檢驗(yàn)需求，并進(jìn)一步完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，健全管理規(guī)范。保護(hù)及測(cè)控裝置集中式保護(hù)裝置1、設(shè)備現(xiàn)狀：智能變電站的元件保護(hù)裝置仍是面向單間隔、面向獨(dú)立功能來(lái)進(jìn)行配置，可靠性相對(duì)來(lái)說(shuō)較高，但造成間隔層裝置數(shù)量多，裝置之間的外部聯(lián)絡(luò)過(guò)多，裝置的集成程度低。2、設(shè)備需求及解決方案：在可靠性的基礎(chǔ)上，將實(shí)現(xiàn)更高的設(shè)備集成度。一種是可采取多間隔的集中式保護(hù)，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備的優(yōu)化配置，以高可靠性、高速處理能力的軟、硬件平臺(tái)為基礎(chǔ)，以豐富的數(shù)據(jù)資源實(shí)現(xiàn)跨間隔的保護(hù)功能；一種是間隔內(nèi)的保護(hù)功能進(jìn)行集成，元件保護(hù)、母線保護(hù)子單元、失靈保護(hù)等可集成在統(tǒng)一的硬件平臺(tái)上。集成后可顯著減少間隔層裝置的數(shù)量，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少運(yùn)行維護(hù)的工作量，實(shí)現(xiàn)了過(guò)程層信息的網(wǎng)絡(luò)化共享。保護(hù)及測(cè)控裝置站域保護(hù)1、設(shè)備現(xiàn)狀：均基于間隔層裝置實(shí)現(xiàn)，有些多間隔共用的保護(hù)裝置需要從相關(guān)間隔的前置采集和下發(fā)信息，一定程度上增加了接線的復(fù)雜程度。2、設(shè)備需求及解決方案：為充分利用智能變電站信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可積極推進(jìn)站域保護(hù)/控制功能，在不增加硬件的前提下，實(shí)現(xiàn)備自投、小電流接地選線、110kV斷路器失靈保護(hù)等功能。保護(hù)及測(cè)控裝置網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)1、設(shè)備現(xiàn)狀：現(xiàn)階段占主流的分層分布式保護(hù)系統(tǒng)，具有拒/誤動(dòng)影響面小、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)，但面向間隔的設(shè)計(jì)思想導(dǎo)致了控制策略?xún)H基于就地信息（全局共享信息未有效利用）、設(shè)備集成度低、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)眾多（成本、可靠性）、后備保護(hù)配合困難難以適應(yīng)大規(guī)?？稍偕茉唇尤氲痊F(xiàn)有痼疾。2、設(shè)備需求及解決方案：為簡(jiǎn)化調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)縱向結(jié)構(gòu)，提出了網(wǎng)絡(luò)化保護(hù)的設(shè)計(jì)思想，基于變電站信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化的特征，將區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)多變電站信息延伸（光纖傳輸）至調(diào)度（調(diào)控）中心，在區(qū)域電網(wǎng)調(diào)度層面（調(diào)控中心）基于區(qū)域電網(wǎng)范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)全景信息，調(diào)控中心集中實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制等功能，基于廣域信息的、差動(dòng)原理的主/后備保護(hù)實(shí)現(xiàn)了定值免整定，可極大地提高集成度。智能變電站體積緊湊、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便，適應(yīng)智能電網(wǎng)的新型結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)，以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)時(shí)性等，是本方案的關(guān)鍵所在。保護(hù)及測(cè)控裝置測(cè)控裝置與相關(guān)設(shè)備的集成1、設(shè)備現(xiàn)狀：智能變電站建設(shè)中大量應(yīng)用了合并單元、智能終端，裝置功能集成度較低，且增加了占地面積。目前很多功能都由斷路器就地機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的前提下，測(cè)控裝置的功能越來(lái)越簡(jiǎn)單。PMU裝置與測(cè)控裝置的信息采集一致，且信息處理相對(duì)都較單一。目前這些裝置都是獨(dú)立配置的。2、設(shè)備需求及解決方案：將測(cè)控裝置與智能終端、合并單元進(jìn)行集成，同時(shí)測(cè)控單元集成PMU的功能。適應(yīng)三網(wǎng)合一的保護(hù)/測(cè)控裝置1、設(shè)備現(xiàn)狀：現(xiàn)階段智能變電站要求繼電保護(hù)信息“直采直跳”，這種模式可保證信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性，但在信息共享、光口數(shù)量等方面有所不足。2、設(shè)備需求及解決方案：隨著IEEE1588技術(shù)的發(fā)展與完善，過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)采用“SV+GOOSE+1588”的三網(wǎng)合一技術(shù)可以最大化實(shí)現(xiàn)站內(nèi)信息的網(wǎng)絡(luò)化共享?！叭W(wǎng)合一”技術(shù)符合智能變電站的技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展需求。保護(hù)/測(cè)控裝置的安裝集成1、設(shè)備現(xiàn)狀：目前保護(hù)裝置以間隔為單位進(jìn)行安裝，的集成。以集中式布置為主，二次屏柜較多，屏柜之間的連接復(fù)雜。2、設(shè)備需求及解決方案：集成度，二次設(shè)備應(yīng)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化，可適應(yīng)集中式的多間隔安裝或者下放布置。通過(guò)一、二次設(shè)備的融合和集約化設(shè)計(jì)，從整體上可以簡(jiǎn)化硬件配置，提升智能組件功能的一體化程度，減少占地、提高可靠性；有利于減少二次電（光）纜長(zhǎng)度，優(yōu)化二次回路設(shè)計(jì)、提高保護(hù)可靠性；減少建筑面積，節(jié)省投資；消除干擾，提高保護(hù)可靠性。公共保護(hù)如母線保護(hù)，由于接入光口數(shù)量較多，發(fā)熱量大，可進(jìn)一步研究對(duì)于接入元件較多時(shí)，采用若干子單元+子單元的模式實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)功能，其中子單元實(shí)現(xiàn)多間隔的SV接入及GOOSE開(kāi)出，并就地下放至就地智能組件柜內(nèi)。二次設(shè)備就地下放所帶來(lái)的二次設(shè)備抗電磁干擾、高溫、高濕能力，以及使用壽命等方面問(wèn)題，有待進(jìn)一步研究、驗(yàn)證，這也是下階段的研究重點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)設(shè)備現(xiàn)狀目前大多采用獨(dú)立配置過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)的形式。過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的GOOSE信號(hào)和SV信號(hào)采用共網(wǎng)傳輸方式，交換機(jī)按照間隔或斷路器串進(jìn)行配置，采用基于MAC地址的VLAN劃分方法。保護(hù)裝置目前均采用“直采直跳”的方式，一定程度上增加了保護(hù)裝置光口的數(shù)量和功耗，以及現(xiàn)場(chǎng)接線的復(fù)雜性。由于網(wǎng)絡(luò)上信息傳輸量的短時(shí)不確定，運(yùn)行維護(hù)人員無(wú)法可靠的判斷系統(tǒng)運(yùn)行的狀況，需要交換機(jī)能夠具備流量控制的功能。要求交換機(jī)具備更高的可靠性和先進(jìn)性。一體化信息系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)狀盡管提出了一體化信息平臺(tái)的理念，但現(xiàn)有智能變電站中信息一體化實(shí)施并不好。存在在信息收集不全、格式不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)未被有效運(yùn)用等問(wèn)題。從設(shè)備存在形態(tài)來(lái)看，當(dāng)前變電站中很多設(shè)備還處于分離狀態(tài)，例如PMU、故障信息系統(tǒng)、一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)子站與監(jiān)控系統(tǒng)都是獨(dú)立設(shè)備和系統(tǒng)。出現(xiàn)這種情況主要有如下幾方面的原因：設(shè)備制造商相關(guān)產(chǎn)品與系統(tǒng)處于研發(fā)階段，時(shí)間短，還不夠成熟；穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)和暫態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)一收集后，如何綜合運(yùn)用還處于探索階段；裝置和系統(tǒng)融合度低。一體化信息系統(tǒng)按照全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化的基本要求，通過(guò)系統(tǒng)集成優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全站信息的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一存儲(chǔ)和統(tǒng)一展示，反映變電站電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、圖像等的數(shù)據(jù)的集合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)視、操作與控制、信息綜合分析與智能告警、運(yùn)行管理和輔助應(yīng)用功能。以變電站的三態(tài)數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將變電站與調(diào)控中心、檢修中心的應(yīng)用功能進(jìn)行有效的集成，實(shí)現(xiàn)各自準(zhǔn)確的功能定位，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)信息流，構(gòu)建縱向貫通、分層分區(qū)的變電站信息系統(tǒng)。（1）全站設(shè)備基于DL/T860進(jìn)行建模和通信。（2）設(shè)備功能適度集成，優(yōu)化布局。一體化信息系統(tǒng)故障信息子站功能集成在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。PMU子站功能在變電站監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。二次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與網(wǎng)絡(luò)記錄分析系統(tǒng)二次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)在一些地區(qū)使用過(guò)，但規(guī)模不大，設(shè)備監(jiān)視的深度也不高。網(wǎng)絡(luò)記錄分析系統(tǒng)與數(shù)字化故障錄波器底層存在很多相同部分，