智能變電站技術導則宣講.ppt

1、智能變電站技術導則介紹,國網電力科學研究院 2010年01月20日 徐石明,目 錄,2,技術導則編制情況介紹,3,技術導則介紹,4,1,編制背景概述,其他,背景1 ：傳統(tǒng)變電站自動化問題現(xiàn)狀,相同的信息源被不同設備重復采樣、采集的數據一致性差/無精確時標、變電站設計復雜、站內存在多套孤立系統(tǒng) 系統(tǒng)、設備之間互操作性差、通信規(guī)約繁雜、缺乏一致性測試/權威認證、線性點表傳輸難以表述數據間的內在聯(lián)系 信息表示不標準不規(guī)范，難以充分應用；不同設備因原理、算法、模型不一致導致信息輸出不一致；裝置信息輸出不平衡；通訊規(guī)約的信息承載率低等,背景2 ：數字化變電站問題現(xiàn)狀,數字化變電站僅實現(xiàn)兩大應用： 電子式

2、互感器、IEC61850 數字化變電站仍然存在諸多問題： 缺乏相關的建設標準、規(guī)范 過程層間隔層設備與一次設備接口不規(guī)范 沒有解決IEC6185061970接口 主要局限在自動化系統(tǒng)本身，無整個變電站的建設體系（計量） 變電站沒有信息體系，沒有形成更多的智能應用 缺乏檢驗、試驗評估體系 總體上處于試驗階段,電網基礎體系 技術支撐體系 智能應用體系 標準規(guī)范體系,一個目標,三個階段,兩條主線,四個體系,五個內涵,構建以特高壓電網為骨干網架、各級電網協(xié)調發(fā)展的堅強智能電網,技術上實現(xiàn)信息化、自動化、互動化 管理上實現(xiàn)集團化、集約化、精益化、標準化,2009-2010年： 研究試點階段 2011-2

3、015年： 全面建設階段 2016-2020年： 完善提升階段,堅強可靠 經濟高效 清潔環(huán)保 透明開放 友好互動,六個環(huán)節(jié),發(fā)電 線路 變電 配電 用戶 調度,背景3：中國堅強智能電網發(fā)展戰(zhàn)略框架,智能電網建設思路,“三統(tǒng)一”原則 統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設 工作方針 統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標準、試點先行、整體推進,智能電網下對變電站功能的重新定位與發(fā)展目標,變電站是智能電網建設的重要節(jié)點之一，其主要作用就是為智能電網提供標準的、可靠的節(jié)點（包含一、二次設備和系統(tǒng)）支撐 設備信息和運行維護策略與電力調度實現(xiàn)全面共享互動，實現(xiàn)基于狀態(tài)的全壽命周期綜合優(yōu)化管理 實現(xiàn)全網運行數據的統(tǒng)一采集、實時信息共享以

4、及電網實時控制和智能調節(jié)，支撐各級電網的安全穩(wěn)定運行和各類高級應用 樞紐及中心變電站全面建成或改造成為智能化變電站,因此：智能變電站是智能電網背景下提出的概念，但也是變電站自動化技術發(fā)展的必然,目 錄,2,技術導則編制情況介紹,3,技術導則介紹,4,1,編制背景概述,其他,工作情況介紹,7月16日，啟動智能變電站技術導則編寫工作,成立由國網電科院、中國電科院、江蘇電力公司專家組成的編寫工作組。工作組專業(yè)人 員的專業(yè)涵蓋了變電站所有的專業(yè)。 明確國網電科院為牽頭單位，其他單位配合 明確要求智能變電站技術導則在9月底完成,7月21日，召開智能變電站技術導則第一次協(xié)調會,明確要求導則要全力支撐智能電

5、網建設 明確導則要引領智能變電站的發(fā)展方向 明確導則以描寫智能變電站的功能為主 制定了智能變電站技術導則的詳細工作計劃表,其后，近兩個半月時間，召開各類專題會議15次：啟動、框架審查、初稿審查、設備智能化等會議,開展多次現(xiàn)場調研,去天津、華北、西安、江蘇、浙江等地開展了一系列調研 對南瑞、西電集團、同維等企業(yè)進行調研 與7個試點站單位進行了共同研究和探討,召開導則編寫重大問題研討會，著重對：范圍、智能變電站定義、分層、配置模式等統(tǒng)一思路。 列出智能電網中智能變電站需要解決的關鍵技術及解決思路 形成導則框架文件,7月2431日，編寫智能變電站技術導則框架,意見征求情況,9月14日，發(fā)出征求意見稿

6、 公司相關部門、全部網省公司、科研單位、顧問集團公司、設計院、三大開、三大變、許繼、國電南自、東方電子等設備廠家，共59個單位，另外還有數十位專家。 收到45份不同部門、單位、專家的反饋意見，經整理、歸并共548條意見。另外還有批注式意見5份，打印意見1份，手寫意見1份。,主要意見集中點是術語和定義、體系結構、設備層功能、系統(tǒng)層功能要求、設備功能及配置要求。 編寫組在分類刷選后，與專家進行深入研究，提出了修改意見并實施修改,9月27日審查會意見,該導則框架明晰，技術前瞻，對智能變電站的建設、改造、發(fā)展具有較強的指導作用，可作為智能變電站建設與在運變電站智能化改造的指導性文件。,目 錄,2,技術

7、導則編制情況介紹,3,技術導則介紹,4,1,編制背景概述,其他,1. 編制指導思想,前瞻性與可操作性?？紤]到智能電網發(fā)展時間跨度大，為保證技術的前瞻性及創(chuàng)新性，導則僅對變電站的發(fā)展目標和各個環(huán)節(jié)提出功能性要求，具體技術實現(xiàn)細節(jié)由后續(xù)的相關標準完成。,智能變電站是統(tǒng)一堅強智能電網的重要基礎和支撐。按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一建設”的工作方針，規(guī)范開展智能變電站建設。導則廣泛征求了調度、生產、基建、設計、科研等多方意見，著力吸收了國內外智能電網相關研究成果，積極創(chuàng)新技術、管理理念，力求充分展現(xiàn)設備智能化，引領變電站技術的發(fā)展方向。,繼承與創(chuàng)新的結合。導則盡可能描述與傳統(tǒng)變電站不同的技術和功能，提

8、出的新概念體現(xiàn)了一次、二次專業(yè)有機融合的趨勢又考慮適應近期發(fā)展現(xiàn)狀，提出了一系列系統(tǒng)級高級應用,本導則作為智能變電站建設與在運變電站智能化改造的指導性規(guī)范， 規(guī)定了智能變電站的相關術語和定義，明確了智能變電站的技術原則和體系結構，對智能變電站的設計、調試驗收、運行維護、檢測評估等環(huán)節(jié)作出了規(guī)定。,2. 目標與范圍,本導則適用于 110kV（包括 66kV）及以上電壓等級智能變電站。,智能變電站：采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調

9、節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能，實現(xiàn)與相鄰變電站、電網調度等互動的變電站。,智能設備：一次設備和智能組件的有機結合體， 具有測量數字化、 控制網絡化、 狀態(tài)可視化、 功能一體化和信息互動化特征的高壓設備，是高壓設備智能化的簡稱。,3. 重要術語與定義,智能組件：由若干智能電子裝置集合組成，承擔宿主設備的測量、 控制和監(jiān)測等基本功能；在滿足相關標準要求時，智能組件還可承擔相關計量、保護等功能。 可包括測量、控制、狀態(tài)監(jiān)測、計量、保護等全部或部分裝置。,站域控制：通過對變電站內信息的分布協(xié)同利用或集中處理判斷，實現(xiàn)站內自動控制功能的裝置或系統(tǒng)。,4. 技術原則,智能變電站設備具有信息數字化、

10、功能集成化、結構緊湊化、狀態(tài)可視化等主要技術特征，符合易擴展、易升級、易改造、易維護的工業(yè)化應用要求。 智能變電站的設計及建設應按照 DL/T 1092 三道防線要求，滿足 DL 755 三級安全穩(wěn)定標準；滿足 GB/T 14285 繼電保護選擇性、速動性、靈敏性、可靠性的要求 智能變電站的測量、控制、保護等裝置應滿足 GB/T 14285、DL/T 769、DL/T 478、 GB/T 13729的相關要求，后臺監(jiān)控功能應參考 DL/T 5149 的相關要求。 智能變電站的通信網絡與系統(tǒng)應符合 DL/T 860 標準。 應建立包含電網實時同步信息、保護信息、設備狀態(tài)、電能質量等各類數據的標準

11、化信息模型， 滿足基礎數據的完整性及一致性的要求。 宜建立站內全景數據的統(tǒng)一信息平臺， 供各子系統(tǒng)統(tǒng)一數據標準化規(guī)范化存取訪問以及和調度等其它系統(tǒng)進行標準化交互。 應滿足變電站集約化管理、順序控制等要求，并可與相鄰變電站、 電源（包括可再生能源）、用戶之間的協(xié)同互動，支撐各級電網的安全穩(wěn)定經濟運行。 應滿足無人值班的要求。 嚴格遵照電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案和變電站二次系統(tǒng)安全防護方案 的要求， 進行安全分區(qū)、 通信邊界安全防護，確保控制功能安全。,5. 技術體系層次,體系分層:智能變電站分為過程層、間隔層和站控層。 過程層:變壓器、斷路器、PT/CT等及其所屬的智能組件(MU+智能操作箱)

12、 間隔層:一般指保護、測控等二次設備，實現(xiàn)使用一個間隔的數據并且作用于該間隔一次設備的功能，即與各種遠方輸入/輸出、傳感器和控制器接口。 站控層：站控層包括自動化站級監(jiān)視控制系統(tǒng)、站域控制、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等， 實現(xiàn)面向全站設備的監(jiān)視、控制、告警及信息交互功能，完成數據采集和監(jiān)視控制（SCADA）、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、 保護信息管理等相關功能。 站控層功能宜高度集成，可在一臺計算機或嵌入式裝置實現(xiàn)，也可分布在多臺計算機或嵌入式裝置中。智能變電站數據源應統(tǒng)一、標準化，實現(xiàn)網絡共享。智能設備之間應實現(xiàn)進一步的互聯(lián)互通，支持采用系統(tǒng)級的運行控制策略。智能變電站自動化系統(tǒng)采用的網絡

13、架構應合理，可采用以太網、環(huán)形網絡，網絡冗余方式宜符合 IEC61499 及 IEC 62439 的要求。,6. 功能實現(xiàn)（設備功能 ）,一次設備應具備高可靠性，外絕緣宜采用復合材料，并與運行環(huán)境相適應;智能化所需各型傳感器或/和執(zhí)行器與一次設備本體可采用集成化設計;根據需要，電子式互感器可集成到其他一次設備中。,6.2 智能組件,6.2.1 構成要求。a）基本功能：測量數字化、 控制網絡化和狀態(tài)可視化；b）集成測量、控制、檢測、通信等功能，根據要求可集成計量、 保護等功能；c）宜就地安置；雙電源供電；d)智能組件可以是多個裝置的集合，也可以是一個裝置。,6.2.2 通用技術要求 a）應適應現(xiàn)

14、場電磁、 溫度、 濕度、 沙塵、 降雨（雪）、 振動等惡劣運行環(huán)境；b）相關 IED 應具備異常時鐘信息的識別防誤功能，同時具備一定的守時功能；c）應具備就地綜合評估、 實時狀態(tài)預報的功能，滿足設備狀態(tài)可視化要求；d）宜有標準化的物理接口及結構，具備即插即用功能；e）應優(yōu)化網絡配置方案，確保實時性、 可靠性要求高的 IED 的功能及性能要求；f） 應支持順序控制；g）應支持在線調試功能。,6.1 一次設備.,6.3 信息采集和測量功能要求,應實現(xiàn)全站遙測、遙信的全采集； 對測量精度要求高的模擬量，宜采用高精度數據采集技術； 對有精確絕對時標和同步要求的電網數據，應實現(xiàn)統(tǒng)一斷面實時數據的同步采集

15、； 宜采用基于三態(tài)數據（穩(wěn)態(tài)數據、 暫態(tài)數據、 動態(tài)數據） 綜合測控技術， 進行全站數據的統(tǒng)一采集及標準方式輸出； 測量系統(tǒng)應具有良好頻譜響應特性； 宜具備電能質量的數據測量功能。,6.4 控制功能要求,應支持全站防止電氣誤操作閉鎖功能； 應支持本間隔順序控制功能； 遙控回路宜采用兩級開放方式抗干擾措施； 應支持緊急操作模式功能； 應支持網絡化控制功能。,應遵循繼電保護基本原則，滿足 GB/T 14285、 DL/T 769 等相關繼電保護的標準要求； 保護裝置宜獨立分散、 就地安裝； 保護應直接采樣， 對于單間隔的保護應直接跳閘， 涉及多間隔的保護（母線保護） 宜直接跳閘。對于涉及多間隔的保

16、護（母線保護）， 如確有必要采用其他跳閘方式， 相關設備應滿足保護對可靠性和快速性的要求。 保護裝置應不依賴于外部對時系統(tǒng)實現(xiàn)其保護功能； 雙重化配置的兩套保護，其信息輸入、 輸出環(huán)節(jié)應完全獨立； 當采用電子式互感器時，應針對電子式互感器特點優(yōu)化相關保護算法、 提高保護性能； 縱聯(lián)保護應支持一端為ECT、 另一端為常規(guī)互感器或兩端均為電子式互感器的配置形式。,6.5 狀態(tài)監(jiān)測功能要求,宜具備通過傳感器自動采集設備狀態(tài)信息（可采集部分）的能力； 宜具備從相關系統(tǒng)自動復制宿主設備其它狀態(tài)信息的能力； 宜將傳感器外置， 在不影響測量和可靠性的前提下， 確需內置的傳感器， 可將最必要部分內置； 應具備

17、綜合分析設備狀態(tài)的功能，具備將分析結果與他相關系統(tǒng)進行信息交互的功能； 應逐步擴展設備的自診斷范圍，提高自診斷的準確性和快速性； 應具備遠方調閱原始數據的能力。,6.6 保護功能要求,宜采用完全自描述的方法實現(xiàn)站內信息與模型的交換。 應具備對報文丟包及數據完整性甄別功能。 網絡上的數據應分級， 具備優(yōu)先傳送功能， 并計算和控制流量， 滿足全站設備正常運行的需求。 宜按照 IEC 62351 要求， 采用信息加密、 數字簽名、 身份認證等安全技術， 滿足信息通信安全的要求。,6.7 計量功能要求,應能準確的計算電能量， 計算數據完整、可靠、及時、保密，滿足電能量信息的唯一性和可信度的要求； 應具

18、備分時段、 需量電能量自動采集、 處理、傳輸、存儲等功能，并能可靠的接入網絡 應根據重要性對某些部件采用冗余配置； 計量用互感器的選擇配置及準確度要求應符合 DL/T 448 的規(guī)定； 計量 IED 應具備可靠的數字量或模擬量輸入接口，用于接收合并單元輸出的信號。 合并單元應具備參數設置的硬件防護功能，其準確度要求應能滿足計量要求； 宜針對不同計量 IED 特點制定各方認可的檢定和溯源規(guī)程。,6.8 通信功能要求,7. 功能實現(xiàn)（系統(tǒng)級功能 ）,7.1 基本功能要求,7.1.1 順序控制,滿足無人值班及區(qū)域監(jiān)控中心站管理模式的要求； 可接收和執(zhí)行監(jiān)控中心、 調度中心和本地自動化系統(tǒng)發(fā)出的控制指

19、令， 經安全校核正確后， 自動完成符合相關運行方式變化要求的設備控制； 應具備自動生成不同主接線和不同運行方式下典型操作流程的功能； 應具備投、 退保護軟壓板功能； 應具備急停功能； f ）可配備直觀圖形圖像界面，在站內和遠端實現(xiàn)可視化操作。,7.1.2 站內狀態(tài)估計,實現(xiàn)數據辨識與處理， 保證基礎數據的正確性， 支持智能電網調度技術支持系統(tǒng)對電網狀態(tài)估計的應用需求。,7.1.3 與主站系統(tǒng)通信,宜采用基于統(tǒng)一模型的通信協(xié)議與主站進行通信。,7.1.4 同步對時,應建立統(tǒng)一的同步對時系統(tǒng)。 全站應采用基于衛(wèi)星時鐘（優(yōu)先采用北斗） 與地面時鐘互備方式獲取精確時間； 地面時鐘系統(tǒng)應支持通信光傳輸設

20、備提供的時鐘信號； 用于數據采樣的同步脈沖源應全站唯一，可采用不同接口方式將同步脈沖傳遞到相應裝置； 同步脈沖源應同步于正確的精確時間秒脈沖，應不受錯誤的秒脈沖的影響； 支持網絡、 IRIG-B 等同步對時方式；,7.1.5 通信系統(tǒng),應具備網絡風暴抑制功能，網絡設備局部故障不應導致系統(tǒng)性問題； 應具備方便的配置向導進行網絡配置、 監(jiān)視、 維護； 應具備對網絡所有節(jié)點的工況監(jiān)視與報警功能； 宜具備 DoS 防御能力和防止病毒傳播的能力；,7.1.6 電能質量評估與決策,宜實現(xiàn)包含諧波、 電壓閃變、 三相不平衡等監(jiān)測在內的電能質量監(jiān)測、 分析與決策的功能， 為電能質量的評估和治理提供依據。,7.

21、1.7 區(qū)域集控功能,當智能變電站在系統(tǒng)中承擔區(qū)域集中控制功能時，除本站功能外，應支持區(qū)域智能控制防誤閉鎖，同時應滿足集控站相關技術標準及規(guī)范的要求。,7.1.8 防誤操作,具備全站防止電氣誤操作閉鎖功能。 根據變電站高壓設備的網絡拓撲結構， 對開關、 刀閘操作前后不同的分合狀態(tài)， 進行高壓設備的有電、 停電、 接地三種狀態(tài)的拓撲變化計算， 自動實現(xiàn)防止電氣誤操作邏輯判斷。,7.1.9 配置工具,應采用標準化的配置工具實現(xiàn)對全站設備和數據建模，及進行通信配置。,7.1.10 源端維護,變電站作為調度/集控系統(tǒng)數據采集的源端， 應提供各種可自描述的配置參量， 維護時僅需在變電站利用統(tǒng)一配置工具進

22、行配置，生成標準配置文件，包括變電站主接線圖、 網絡拓撲等參數及數據模型。變電站自動化系統(tǒng)與調度/集控系統(tǒng)可自動獲得變電站的標準配置文件， 并自動導入到自身系統(tǒng)數據庫中。 同時， 變電站自動化系統(tǒng)的主接線圖和分畫面圖形文件， 應以標準圖形格式提供給調度/集控系統(tǒng)。,7.1.11 網絡記錄分析,可配置獨立的網絡報文記錄分析系統(tǒng)， 實現(xiàn)對全站各種網絡報文的實時監(jiān)視、 捕捉、 存儲、 分析和統(tǒng)計功能。網絡報文記錄分析系統(tǒng)宜具備變電站網絡通信狀態(tài)的在線監(jiān)視和狀態(tài)評估功能。,7.2 高級功能要求,7.2.1 設備狀態(tài)可視化,應采集主要一次設備（變壓器、 斷路器等） 狀態(tài)信息， 進行狀態(tài)可視化展示并發(fā)送到

23、上級系統(tǒng)， 為實現(xiàn)優(yōu)化電網運行和設備運行管理提供基礎數據支撐。,7.2.2 智能告警及分析決策,應建立變電站故障信息的邏輯和推理模型， 實現(xiàn)對故障告警信息的分類和過濾， 對變電站的運行狀態(tài)進行在線實時分析和推理，自動報告變電站異常并提出故障處理指導意見?？筛鶕髡拘枨螅瑸橹髡咎峁┓謱臃诸惖墓收细婢畔?。,7.2.3 故障信息綜合分析決策,宜在故障情況下對包括事件順序記錄信號及保護裝置、 相量測量、 故障錄波等數據進行數據挖掘、多專業(yè)綜合分析，并將變電站故障分析結果以簡潔明了的可視化界面綜合展示。,7.2.5 站域控制,利用對站內信息的集中處理、 判斷， 實現(xiàn)站內自動控制裝置（如備自投、 母線分

24、合運行） 的協(xié)調工作，適應系統(tǒng)運行方式的要求。,7.2.6 與外部系統(tǒng)交互信息,宜具備與大用戶及各類電源等外部系統(tǒng)進行信息交換的功能。,7.2.4 支撐經濟運行與優(yōu)化控制,應綜合利用變壓器自動調壓、 無功補償設備自動調節(jié)等手段， 支持變電站及智能電網調度技術支持系統(tǒng)安全經濟運行及優(yōu)化控制。,輔助系統(tǒng)優(yōu)化控制。宜具備變電站設備運行溫度、 濕度等環(huán)境定時檢測功能， 實現(xiàn)空調、 風機、 加熱器的遠程控制或與溫濕度控制器的智能聯(lián)動。,8. 輔助設施功能要求,視頻監(jiān)控,宜配置視頻監(jiān)控系統(tǒng)在設備操控、 事故處理時與站內監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)動；,安防系統(tǒng),應配置災害防范、 安全防范子系統(tǒng)， 其告警信號、 量測數據

25、宜通過站內監(jiān)控設備轉換為標準模型數據后接入當地后臺和控制中心。宜配備語音廣播系統(tǒng),照明系統(tǒng),應采用高效節(jié)能光源以降低能耗， 應有應急照明設施。 有條件時， 可采用太陽能、 地熱、風能等清潔能源供電,站用電源系統(tǒng),全站直流、 交流、 逆變、 UPS、 通信等電源一體化設計、 一體化配置、 一體化監(jiān)控，其運行工況和信息數據能通過一體化監(jiān)控單元展示并轉換為標準模型數據，以標準格式接入當地自動化系統(tǒng)， 并上傳至遠方,控制中心,9. 變電站設計,設計原則,應遵循安全可靠的原則， 采用結構緊湊型設備，減少設備重復配置，實現(xiàn)功能整合、 資源和信息共享。 設備宜采用新材料。提供變電站網絡接線圖。,變電站布置,應符合資源節(jié)約、 環(huán)境友好的技術原則和設計要求。 宜結合智能設備的集成， 簡化智能變電站總平面布置，節(jié)約占地，節(jié)能環(huán)保。,土建與建筑物,宜減少占地和建筑面積，合并相同功能的房間；合理減少機房、主控樓等建筑的面積