智能变电站总体技术方案.pdf
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1、国网电力科学研究院国网电力科学研究院智能变电站技术方案智能变电站技术方案主要内容主要内容状态监测及一次设备智能化状态监测及一次设备智能化概述概述智能变电站体系结构智能变电站体系结构智能变电站产品配置智能变电站产品配置目目目目录录录录一体化信息平台一体化信息平台辅助设备智能化辅助设备智能化故障录波及网络技术分析故障录波及网络技术分析网络及网络设备网络及网络设备安全稳定控制设备安全稳定控制设备1 概述概述研研究究背背景景与与意意义义按照国家电网智能化规划总报告的计划,智能变电站建按照国家电网智能化规划总报告的计划,智能变电站建设分为三个阶段。设分为三个阶段。?第一阶段第一阶段20102010年,公
2、司经营区域年,公司经营区域110110(6666)千伏以上电压)千伏以上电压等级建成和在建智能变电站超过等级建成和在建智能变电站超过7070座,占变电站总座数的座,占变电站总座数的0.3%0.3%。?第二阶段第二阶段2011-20152011-2015年,新建智能变电站超过年,新建智能变电站超过40004000座,变座,变电容量超过电容量超过1414亿千伏安。亿千伏安。20152015年,公司经营区域年,公司经营区域110110(6666)千伏以上电压等级智能变电站超过千伏以上电压等级智能变电站超过85008500座,占变电站总座座,占变电站总座数的数的30%30%以上。以上。?第三阶段第三阶
3、段2016-20202016-2020年,新建智能变电站超过年,新建智能变电站超过77007700座,变座,变电容量超过电容量超过2626亿千伏安。亿千伏安。20202020年,公司经营区域年,公司经营区域110110(6666)千伏以上电压等级智能变电站超过千伏以上电压等级智能变电站超过1.41.4万座,占变电站总座万座,占变电站总座数的数的45%45%以上。以上。1 概述概述研研究究背背景景与与意意义义?3个改造站,电压等级个改造站,电压等级为为110kV、220 kV、500 kV各一座各一座?4个新建站,电压等级个新建站,电压等级为为110kV、220 kV、500 kV、750kV各
4、一座各一座首批智能变电站试点首批智能变电站试点7个工程个工程首批智能变电站试点首批智能变电站试点7个工程个工程国网公司第二批试点国网公司第二批试点67个工程,基本上每个网省个工程,基本上每个网省公司公司2+1试点,即两个新建一个改造站。试点,即两个新建一个改造站。1 概述概述研研究究背背景景与与意意义义智能变电站智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设智能变电站是采用先进、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、计量和监测等本要求,自动完
5、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。线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站的发展目标为:通过全网运行数据分层分级的广智能变电站的发展目标为:通过全网运行数据分层分级的广域实时信息统一断面采集,实现变电站智能柔性集域实时信息统一断面采集,实现变电站智能柔性集群及群及自协调自协调区区域控制保护,支域控制保护,支撑各撑各级电网的级电网的安安全全稳定稳定运行和运行和各类各类高级高级应应用用;设设备信息和运备信息和运维维策策略与略与电电
6、力力调调度度实现全面互动,实现基实现全面互动,实现基于状态于状态监测监测的设备全的设备全寿命周期综合优寿命周期综合优化化管理;管理;变电站变电站主主要设备要设备逐步逐步实现智能实现智能化,为化,为坚强坚强实实体体电网电网提供坚提供坚实的设备基实的设备基础;础;在全面实现数字化、在全面实现数字化、信息化的基信息化的基础上础上,进一,进一步拓步拓展变电站自动化展变电站自动化系系统的功能,统的功能,逐步向逐步向智能化变电站智能化变电站转转变。变。1 概述概述研研究究背背景景与与意意义义?一次设备状态监测与一次设备智能化:采用状态监测智能组件一次设备状态监测与一次设备智能化:采用状态监测智能组件与传感
7、器(外挂)与一次设备组合,实现一次设备状态监测;采与传感器(外挂)与一次设备组合,实现一次设备状态监测;采用测量、控制、状态监测等智能组件与宿主设备就地化安装,实用测量、控制、状态监测等智能组件与宿主设备就地化安装,实现一次设备智能化。现一次设备智能化。?一体化信息平台、智能高级应用功能:建立变电站全景数据统一体化信息平台、智能高级应用功能:建立变电站全景数据统一信息平台,实现设备状态可视化、智能告警及分析决策、源端一信息平台,实现设备状态可视化、智能告警及分析决策、源端维护、顺序控制功能,也可选配故障信息综合分析决策、站域控维护、顺序控制功能,也可选配故障信息综合分析决策、站域控制及与大用户
8、等外部系统互动等功能。制及与大用户等外部系统互动等功能。?辅助系统智能化:实现视频监控、安辅助系统智能化:实现视频监控、安防防系统、系统、环境环境监测系统智监测系统智能化,全站电源一体化设能化,全站电源一体化设计计,并将并将辅助系统告警信辅助系统告警信号号、量测数据、量测数据通过通过站内智能站内智能接口机转换为标准模型接口机转换为标准模型数据数据后后,接入接入一体化信息平一体化信息平台。视频监控可与站内监控系统台。视频监控可与站内监控系统在在设备设备操操控、控、事事故故处理时基于处理时基于GOOSEGOOSE信息信息协同联协同联动。动。智能变电站与数字变电站智能变电站与数字变电站1 概述概述数
9、字变电站典型结构数字变电站典型结构智能化改造后典型结构智能化改造后典型结构智能变电站与数字变电站智能变电站与数字变电站1 概述概述智能变电站与常规变电站智能变电站与常规变电站研研究究背背景景与与意意义义?一次设备状态监测与一次设备智能化:采用状态监测智能组件与传感器(外挂)一次设备状态监测与一次设备智能化:采用状态监测智能组件与传感器(外挂)与一次设备组合,实现一次设备状态监测;采用测量、控制、状态监测等智能组与一次设备组合,实现一次设备状态监测;采用测量、控制、状态监测等智能组件与宿主设备就地化安装,实现一次设备智能化。件与宿主设备就地化安装,实现一次设备智能化。?信息建信息建模和通讯的标准
10、模和通讯的标准化:站控化:站控层层、间隔层间隔层设备实现设备实现通通信信协议标准协议标准化,化,取消协议取消协议转换转换设备;设备;间隔层间隔层设备与设备与过程层过程层设备采用电设备采用电缆直接连接缆直接连接。辅助系统。辅助系统相关相关信息可信息可通通过过智能智能接口机按接口机按DL/T 860 标准标准建立建立相相应数据应数据模型模型,接入接入统一信息平台。统一信息平台。?一体化信息平台、智能高级应用功能:建立变电站全景数据统一信息平台,实现一体化信息平台、智能高级应用功能:建立变电站全景数据统一信息平台,实现设备状态可视化、智能告警及分析决策、源端维护、顺序控制功能,也可选配故设备状态可视
11、化、智能告警及分析决策、源端维护、顺序控制功能,也可选配故障信息综合分析决策、站域控制及与大用户等外部系统互动等功能。障信息综合分析决策、站域控制及与大用户等外部系统互动等功能。?辅助系统智能化:实现视频监控、安辅助系统智能化:实现视频监控、安防防系统、系统、环境环境监测系统智能化,全站电源一监测系统智能化,全站电源一体化设体化设计计,并将并将辅助系统告警信辅助系统告警信号号、量测数据、量测数据通过通过站内智能站内智能接口机转换为标准模接口机转换为标准模型型数据数据后后,接入接入一体化信息平台。视频监控可与站内监控系统一体化信息平台。视频监控可与站内监控系统在在设备设备操操控、控、事事故故处理
12、时基于处理时基于GOOSE信息信息协同联协同联动。动。?对时对时系统:应系统:应具具备全站统一备全站统一的同步对时的同步对时系统,系统,对时对时系统系统宜支持宜支持SNTP协议协议,IRIG-B 码输出码输出,可,可支持支持 IEC 61588 精确网络对时协议精确网络对时协议。1 概述概述1 概述概述常规变电站典型结构常规变电站典型结构智能化改造后典型结构智能化改造后典型结构智能变电站与常规变电站智能变电站与常规变电站1 概述概述智能变电站改造要求智能变电站改造要求研研究究背背景景与与意意义义变电站智能化变电站智能化改造改造应应遵循遵循Q/GDW 383 Q/GDW 383,实现,实现全站信
13、息数全站信息数字字化、化、通通信平台信平台网络网络化信息化信息共享标准共享标准化,化,满足集中满足集中监控监控技术技术要要求求,提提高变电站智能化高变电站智能化水水平。平。满足继满足继电电保保护护点对点直点对点直采、采、直跳直跳,继继电电保保护护双重双重化配化配置的两个过程层网络完置的两个过程层网络完全全独独立立的原则的原则,不允许双重不允许双重化化的的SVSV、GOOSEGOOSE网络通过以太网交换网络通过以太网交换机机进行进行连接连接。1 概述概述研研究究内内容容500kV电压等级技术方案220kV电压等级技术方案110kV电压等级技术方案为为智能变智能变电站电站的的新新站建设及站建设及老
14、老站站改造改造实现实现提提供供了了一一套总套总体体技术技术方方案案变电站智能化改造技术方案2 智能变电站体系智能变电站体系结构结构110kV智能化变电站体系架构智能化变电站体系架构 2 智能变电站体系智能变电站体系结构结构220kV智能化变电站体系架构智能化变电站体系架构 2 智能变电站体系智能变电站体系结构结构500kV智能化变电站体系架构智能化变电站体系架构远动终端远动终端智能组件 电源主站 用户相邻变电站MMS网GOOSE网1588对时1588对时GOOSE A(B)网SVA(B)网B码对时B码对时GPS对时系统监控后台保护测控一体化装置安稳装置110kV继保小室保护装置测控装置安稳装置
15、500kV继保小室故障录波器保护装置测控装置安稳装置220kV继保小室故障录波器电子互感器智能终端合并单元电子互感器智能终端合并单元B码对时智能接口机统一信息平台网络打印机电子互感器智能终端合并单元3 智能变电站智能变电站产品产品变电环节变电环节变电环节:站控层关键设备站控层站控层关键设备关键设备过程层及一次设备过程层及一次过程层及一次设备设备间隔层关键设备间隔层关键设备间隔层关键设备网网络络通通信信分分析析系系统统智智能能接接口口机机一一体体化化信信息息平平台台远远动动终终端端系系统统调调试试工工具具智智能能变变电电站站监监控控系系统统故故障障录录波波器器区区域域稳稳定定装装置置电电能能计计
16、量量装装置置系系统统组组态态工工具具保保护护装装置置测测控控装装置置变电站设备智能化标准智能变电站综合技术标准智能变电站自动化系统标准保保信信子子站站打打印印机机系系统统测测试试工工具具系统工具系统工具系统工具智智能能终终端端电电子子式式互互感感器器合合并并单单元元智智能能组组件件3 智能变电站智能变电站产品产品站控站控层层产品产品监控主机兼操作员工作站监控主机兼操作员工作站监控主监控主机机兼兼操操作员工作作员工作站站具具备备常规常规的的SCADASCADA功能,功能,主要用主要用于于变电站变电站检修调试检修调试时的时的就地就地操操作作,系统,系统具具有有防防误误闭锁逻辑判断闭锁逻辑判断、顺序
17、控制、智能告警、顺序控制、智能告警以以及及五五防操防操作票管作票管理理、视频、视频联联动等功能,动等功能,在不具在不具备与备与调度调度实现智能互动实现智能互动的的变电站,系统变电站,系统还还可可以以配配置置有有电电压无压无功控制等应用功能。功控制等应用功能。3 智能变电站智能变电站产品产品配配置置站控站控层层产品产品监控主机兼操作员工作站监控主机兼操作员工作站后后台监控系统台监控系统完完成成对对变电站变电站的的实实时时监视监视和操和操作作功功能能,它它为操为操作员作员提提供了所有供了所有功能功能的入口的入口,显示各种画显示各种画面面、表格表格、告警信息、告警信息和和管管理理信息,信息,提提供遥
18、供遥控、控、遥调遥调等等操操作作/监护监护界面界面并并进行人进行人机交机交互。互。负责整负责整个个系统系统的协的协调调和和管管理理,保持保持工工程程数据数据库库的的最新最最新最完完整整备备份份,组,组织织各种历史各种历史数据数据并将并将其其保保存存在在历史历史数据数据库服务库服务器,器,并并实实现现各种各种高级应用功能。高级应用功能。3 智能变电站智能变电站产品产品配配置置站控站控层层产品产品远动通信装置实现的功能远动通信装置实现的功能远远动动通通信装信装置置一一方面承担常规方面承担常规站站的的远远动动机机功能,功能,同时在同时在构构建一建一体化信息平台体化信息平台的基的基础上础上,具具有有防
19、防误闭锁逻辑判断误闭锁逻辑判断、顺序控制、顺序控制、智能告警、电智能告警、电压无压无功控制等功能。功控制等功能。远远动动通通信装信装置在置在实现传统主站实现传统主站通通信信的同时的同时,还还可实现与可实现与调度调度系系统统的的无缝无缝对接对接。即远即远动动通通信装信装置完置完成成IEC61850IEC61850与与IEC61970IEC61970模型模型的的自自动动映射管映射管理理,需需要要时时其其可可以集以集成成保保信信子子站等系统功能。站等系统功能。亦亦具具备备IEC61850IEC61850通讯通讯代代理理功能,能功能,能够够直接直接与采用与采用IEC61850IEC61850标准标准规
20、规约约的的主站主站通讯通讯。3 智能变电站智能变电站产品产品配配置置站控站控层层产品产品远动通信装置实现的功能远动通信装置实现的功能远远动动通通信装信装置置作作为为客客户端采户端采集集全站信息全站信息并并加加以以综合、综合、处理的同处理的同时时,可,可以以作作为为透明代透明代理理服务服务器,器,将将变电站内变电站内的的各类各类装装置置甚至虚甚至虚拟拟装装置置映射映射为为远远动动通通信装信装置置上上的的IEC61850IEC61850服务服务器,器,以以实现实现跨跨站站或其他或其他应用系统应用系统的的互动。互动。远远动动通通信装信装置置采用采用双机双机冗余冗余配配置置,由由于于其其采用与监控采用
21、与监控后后台主台主机机系统系统相同的相同的一体化信息平台一体化信息平台软软件,变电站件,变电站调试调试时时,后后台台调试调试完完毕毕后后,远远动动通通信装信装置的置的数据数据库库系统系统无需无需对对站内装站内装置的置的信息信息再再进进行行对点对点调试调试。远远动动通通信装信装置的置的软软件件除除基基础础平台平台软软件件和和必须必须的的应用应用软软件外,可件外,可选配选配和和扩展扩展不同的不同的规约规约和接口和接口软软件。件。3 智能变电站智能变电站产品产品配配置置智能高级应用智能高级应用?智能智能操操作票作票:智能:智能操操作票作票与监控系统合与监控系统合二二为为一,统一平台。一,统一平台。通
22、过通过图形图形操操作作、人人机对机对话话方方式快速式快速、正正确确、规规范范地地生生成成符符合电合电力力用户现用户现场场要要求的操求的操作票作票,具具有有一体化一体化图形图形、基于基于变电站实变电站实时时信息信息的操的操作作、自自动动(人工人工)预演预演等等特特点点,将将运运行人行人员员从繁从繁重的重的手手工工开开票工作票工作中中解脱解脱出出来来,显显著缩短倒闸著缩短倒闸操操作所需作所需时间时间,提提高电高电网网运运行行效率效率。?视频互动:视频系统视频互动:视频系统具具备备图形识别图形识别能能力力,能,能对对户外户外开开关关刀闸刀闸或或户内户内GISGIS开开关关刀闸刀闸的的位位置置进行进行
23、识别识别,并将并将识别识别结结果送给果送给监控一体化平台,监控一体化平台,作作为为设备设备操操作作的的依依据,据,同时同时视频系统也能视频系统也能接接受受监控系统监控系统操操作作对对象象的的信信号号,自自动动对操对操作作对对象象进行进行监监视,视,以以便便实现高级顺控功能。视频系统实现高级顺控功能。视频系统具具备实备实时时插插件,能件,能提提供供实实时时视频视频显示显示插插件,件,嵌嵌入入监控系统监控系统图形图形界面界面以以实实时时显示调整显示调整视频监控视频监控画面画面。3 智能变电站智能变电站产品产品配配置置智能高级应用智能高级应用?信息分信息分层层与智能告警系统:与智能告警系统:基于对基
24、于对全站设备全站设备对对象象信息建信息建模的模的情况下情况下,研究研究全全站告警信息站告警信息的的分分类方类方法法,研究研究信信号的过号的过滤滤及及报报警警显示方案显示方案,研究研究告警信告警信号号之之间间的的逻辑逻辑关联关联,运运用用推推理技术确理技术确定定最最终终告警,告警,研究研究基于对事基于对事故及故及异异常常处理处理方案方案的的提提示方示方法法作作为为辅助决策,辅助决策,研究研究基于基于管管理理、检修检修和和实实时时运运行行一体化一体化的的告警系统。告警系统。采用采用基于基于拓扑拓扑技术的技术的推推理机理机,完完成成多多层层次次的的故障故障推推理理。尤尤其其对于对于故障智能故障智能推
25、推理理,由由于于其其条条件件复杂复杂,必须必须通过通过拓扑拓扑技术技术获得获得设备设备间的间的带带电状态电状态和和运运行方行方式式,然然后后结结合合相关的相关的开开关关状态状态和和变变位位信息、信息、保保护动护动作作信息、测量信息、测量值值等综合等综合推推理理,满满足足故障故障条条件件则通则通知知告警告警窗窗并并生生成成故障故障报报告告供供运运行人员调行人员调阅阅。针针对对变电站变电站的的主要故障主要故障类类型型,如线路如线路故障、故障、母线母线故障、主变故障、故障、主变故障、开开关关拒拒动等,动等,利利用用网络网络拓扑拓扑技术技术,根根据据每每种种故障故障类类型型发生发生的关的关键条键条件,
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