电力企业信息化 输配电生产管理信息化

电力企业信息化,第5章 输配电生产管理信息化,主要内容,结合GIS介绍电力企业生产信息管理系统的框架，对输变电、配电管理作功能上的分析，另外对安全生产监督和环境评价作简单介绍。,第一节 输配电生产管理系统概述,1、概念 GIS,GIS : Geographic Information System 即地理信息系统的简称,GIS: GAS Insulation Switch，GIS就是气体绝缘开关。它一般用于高电压等级的开关比如110KV、220KV等高电压等级的开关。一般内部充有SF6气体。,什么是GIS,两部分定义： 作为一门学科。是描述、存储、分析和输出空间信息的理论和方法的一门的交叉学科。 作为一个技术系统。以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。 特征： 基于空间数据 计算机系统支持 空间操作分析能力,地理信息系统GIS,地理学,地理学分支学科： 人文地理学 自然地理学 经济地理学 地图学,地理学相关学科： 农林、水文、环境、土壤、湖泊、交通、城市、地矿、大气、海洋及天文等,测绘科学： 地图制图学 遥感科学 大地测量学 全球定位系统 摄影测量学,计算机科学： 软件工程、数据库基础、图形学、CAD、专家系统、通信网络、组件开发技术等,数学： 运筹学、图论、拓扑学、概率学、计算几何、地统计学等,电力GIS,GIS系统在电力行业的角色 GIS系统在电力相关系统中作为操作和展示的平台。 GIS软件平台所提供的基本工具： 基本图形操作、辅助图形操作、图形编辑、电网建模、拓扑关系的建立与维护、电网模型校验、标准空间分析、空间查询、数据版本管理、图形数据的导入与导出、绘图打印等；,电力GIS,通过“设备”关系集成业务、实时等等相关信息。 通过“位置”关系将设备及相关信息展现到可视化图形界面上。,电力GIS必要性,电力系统中，输电网络、配电网络、发电厂及设备、用户和负荷、煤、水、地热、风力等能量资源都是按地理分布的；标明有各种电力设备和线路的地理位置图是电力部门用来管理、维修电力设备和寻找及排除设备故障的有力工具。,输配电生产管理系统,在GIS上建立电力公司的输配电生产管理信息平台；对电网进行在线、离线的智能化管理，使电网处于安全、可靠、优质、经济、高效的运行状态，满足用户的电能需求；,功能模型,运行平台,输电管理,配电管理,用电管理,技术管理,空间分析,可视化监测,停电模拟,系统接口,设备运行,调度运行,停电管理,规划管理,电能质量管理,污秽管理,雷击管理,设备运行,调度运行,停电管理,规划管理,电能质量管理,辅助设计,湖北省 实际例子,2、输配电生产管理系统的结构,业务模型,电力公司,配电管理系统,输电管理系统,超高压公司,供电公司,供电公司,供电公司,供电分公司,供电分公司,供电分公司,供电分公司,供电分公司,供电分公司,供电分公司,供电分公司,供电分公司,由于所管辖电网的内在一致性，配电和输电在管理上有相互的内在联系，同时由于电压等级的不同，又有着不同的处理方式。因此，输配电管理在共同功能的基础上，又有各自的应用侧重和功能衍生，在结构上可分为三个部分： 基础系统部分 应用系统部分：输电管理、配电管理 接口系统部分,基础结构框架,设备运行,调度运行,停电管理,规划管理,电能质量管理,污秽管理,雷击管理,辅助设计,输配电高级应用,AM FM GIS 基础 信息 平台,物资接口,资产接口,实时信息,用户信息,TCM接口,接口集成,输电管理系统,配电管理系统,3、输配电生产管理系统的数据信息分析,电力企业及下属公司的工作对象各不相同，但都属于区域电网的一部分； 业务数据信息主要可分为四大类： 电网数据 地理数据 用户数据 业务管理数据 四类数据均强调空间位置属性,第2节 输变电管理信息化,本节要点,输变电设备管理 变电设备管理 输电设备管理 输变电运行管理 变电运行管理 输电运行管理,作用,提高供电可靠性 提高电压质量 提高容量利用率 降低损耗 提高管理效率,供电可靠性案例,香港停电时间由20分钟缩短至5分钟 2008年与1994年对比 伦敦停电时间减少33% 1999/2000年度与1994/1995年度对比 日本东京应用系统后，平均用户断电时间减少到1/10。 杭州供电局应用效果 故障隔离时间由53mins降至5mins 倒闸操作时间由34mins降至3mins,一、功能和服务范围,二、输变电设备管理概述,1、变电设备管理 2、输电设备管理,输变电设备包括 变换电压的设备：如变压器。 接通和开断电路的开关电器：如断路器，隔离开关，熔断器等。 防御过电压，限制故障电流的电器：如避雷器、避雷针、避雷线、电抗器。 无功补偿设备：如电力电容器，同步调相机，静止补偿器。 载流导体：如母线，引线，电缆，架空线。 接地装置；如变压器中性点接地、设备外壳接地、防雷接地等。,1、变电设备管理 变电所电气设备的运行性能对电力系统安全运行起着决定性作用。设备的健康水平是确保电网安全、稳定运行的物质基础。变电所的设备管理贯穿于整个运行生产和管理的全过程。,为使设备处于良好健康状况，及时发现和消除设备隐患，运行人员要做到： 1加强电气设备的运行管理 坚持预防为主的方针，搞好设备的运行维护工作，掌握设备磨损、腐蚀、老化、劣化的规律。 2做好计划检修 坚持坚持质量验收制度，使设备经常处于良好状态。 3加强设备的缺陷管理 搞好设备的评级、升级、安全、文明生产等工作。,1、变电设备管理内容,变更管理； 异常管理； 缺陷管理； 试验管理； 评级管理； 检修管理； 巡视管理 设备查询,变电所设备缺陷管理,下一页,（1）紧急缺陷 性质严重，情况危急，必须立即处理，否则将发生人身伤亡、设备损坏及停电事故，紧急缺陷处理不得超过24h。 （2）重要缺陷 性质重要，情况严重，虽尚可继续运行不致立即发生事故，但已影响设备出力，不能满足系统正常运行的需要，或短期内将会发生事故，威胁安全运行。重要缺陷应从速处理，不得超过两周时间（必须造成用户停电的特殊处理）。 （3）一般缺陷 性质一般，情况较轻，对于运行影响不大，可列入计划检修进行处理。,返回,变电所设备评级管理,下一页,下一页,一类 设备,技术状况全面良好、外观整洁、技术资料齐全正确。能保证安全、经济、满发、满供、稳定、稳供。一类设备的绝缘定级和继电保护二次设备定级均为一级。重大反事故措施或完善化措施已完成。,下一页,二类 设备,个别次要元件或次要试验结果不合格，但暂时尚不致影响安全运行或影响较小，外观尚可，主要技术资料具备且基本符合实际者，或检修和预防性试验超周期但不超过半年者。二类设备的绝缘定级和继保二次设备定级应为一级或二级。,下一页,三类 设备,有重大缺陷，不能保证安全运行，三漏严重，外观很不整洁，主要技术资料残缺不全，或检修预防性试验超过一个周期加半年仍未修试者。对上级规定的重大反事故措施未完成者。,返回,巡视,巡视的目的,要确认运行中的设备有无突发性绝缘劣化、有无异物落入，以及有无盗警、火灾、人为破坏和影响周围环境的因素。从而防事故于未然。,下一页,巡视时的注重点,巡视时 的重点,返回,2、输电设备管理,输电设备台账监管 输电设备查询 输电设备汇总统计 关联查询 线路检修记录、线路巡视记录、线路缺陷信息 线路评价情况、线路故障信息、线路污区情况 线路设备测量信息等,三、输变电运行管理概述,1、变电运行管理 2、输电运行管理,1、变电运行管理,变电运行是电网运行管理倒闸操作和事故处理机构，是电网安全的最前线，其运行状况的优劣直接影响到整个大局的安全和稳定。 变电运行的主要任务是电力设备的运行操作和维护管理工作。其特点是维护的设备多，出现异常和障碍的几率大；工作繁琐乏味，容易造成人员思想上的松懈；人员较为分散难于集中管理。一旦发生变电事故，轻则造成经济上的损失，重则危及电网、设备和人身的安全，甚至会给社会带来不安定因素，影响社会的稳定。,1、变电运行管理,停运管理 断路器操作管理 倒闸：使电气设备从一种状态转换到另一种状态的过程。所进行的操作叫倒闸操作。 变电所的电气设备有运行、热备用、冷备用和检修四种不同的状态。 故障管理 负载管理 评价管理,2、输电运行管理,输电线路变更 停运管理 断路器操作管理 污秽管理 防雷管理 故障管理 负载管理 评价管理,四、输变电具体功能分析,1、变电设备管理功能分析 设备单元管理 设备台账管理 设备履历管理 变电站图形管理 相关统计查询,四、输变电具体功能分析,2、输电设备管理功能分析 线路台账管理 线路履历管理 全网接线图 线路相位图 线路剖面图 相关统计查询,3、变电运行管理功能分析 1）运行日志、运行记录管理 2）变电设备评价管理 3）变电设备变更管理 设备投运 设备退役 设备报废 设备变动 4）设备异动管理：异常申请、竣工报验 5）变电运行统计查询,1）运行日志、运行记录管理,倒闸操作 事故异常 定期切换试验记录 交接班记录 事故记录 巡视记录 移交记录 运行方式记录,变电运行 主要模块关系,运行日志,记录格式配置,交接班小结,小结格式配置,运行班岗位 及班次配置,生成运行日志,生成小结,交接班,登记各种记录,登记记录的方式有：新增、未消除缺陷、 未执行调度令、未终结工作票等,记录项目配置,例行工作,变电站例行工作维护,例行工作类型维护,避雷器检查项目配置,运行管理变电 运行主要记录关系,缺陷记录,工作票收到、 许可、终结记录,消缺记录,巡视记录,调度令受令、 汇报、作废记录,设备测温记录,蓄电池测试记录,避雷器动作检查记录,登记周期工作记录,例行工作,工作提示,未终结工作票,未消除缺陷,未执行调度令,工作票流程,缺陷流程,设备维护工作记录,保护定值单调整记录,保护定值单台帐维护,受到调令记录,避雷器动作检查 项目维护,故障记录信息补录,故障记录,保护定值单台帐查询,避雷器动作 次数查询,运行管理 变电运行主要记录,调度令记录：受令、汇报 断路器动作记录：要累计断路器动作计数。 保护定值调整记录：要专门登记保护设备的保护定值调整台账。 避雷器动作记录：维护避雷器初始动作计数，每次登记自动累计计数。 变电测试记录：蓄电池、收发信机、测温记录。 周期性例行工作：到期可在到期工作中直接启动记录登记工作。 工作票登记：在工作票收到、许可、总结阶段自动登记变电运行日志。 缺陷登记以及缺陷验收记录 修试记录验收记录,运行管理变电运行 基础维护模块分配,与变电运行相关的基础维护模块功能分配： 1、例行工作类型维护、值班记录类型配置、运行记录格式配置：全省统一维护，由省级维护人员维护，和设备型号等一样全省统一维护。该项内容可经专工讨论确定，一次性维护完成。 2、变电站例行工作维护、运行班组岗位及班次配置、运行方式维护、巡视内容配置：由运行班组根据本班组各变电站情况维护。,交接班工作,交接班的一般规定,（1）值班人员应按交接班制度中规定的值班方式、交接时间、交接程序、交接内容等进行交接。未办完交接手续，交班人员不得擅离工作岗位。在班人员及接班前4h内均不能饮酒。,（3）交接班时遇有操作任务，交接班工作可适当推迟，并由交班人员执行操作任务；如调度同意，也可在接班后进行该项操作。,（2）在进行重大操作或事故处理时，不得进行交接班。在交接过程中，如发生事故或重大操作未完时，应由交班的值班负责人组织处理，接班者应协助处理。待事故处理、倒闸操作完毕或告一段落后，经双方值班负责人同意方可进行交接班。交接班签字后发生事故时，应由接班人员组织处理，交班人员协助处理。,倒闸操作 倒闸操作是变电运行人员的基本功，也就是改变电气设备的状态，执行起来简单，但是需要一些专业知识，同时在执行过程中有些问题的处理需要变电运行人员有较好的基本功。,事故处理 有人说，事故处理是养兵千日，用兵一时，也许有的人一辈子也不会遇到事故。事故处理就是要隔离故障设备，尽快最大范围恢复送电，保证对用户安全的供电。,设备巡视检查 设备巡视检查的目的当然是检查出运行设备存在的问题，一方面以防止运行设备在运行中故障，引发事故，另外一方面是为设备检修提供依据。,4、输电运行管理功能分析 1）线路运行管理 2）线路巡视管理 3）线路评价管理 4）线路测试管理 5）线路走廊管理 6）线路防污管理 7）线路防雷管理 8）线路设备变更：投运、变迁、退役、报废 9）输电运行统计查询,五、GIS在输变电工程中的应用,1、规划管理 2、工程设计 3、工程施工 4、运行维护,第3节 配电管理信息化,配电设备管理,配电设备： 配电网： 是指10kV及以下的电力网络。 配电设备： 是指10kV及以下配电网内的开关站、开闭所、配电室、环网柜、箱变内的电气设备。 线路设备： 是指10kV及以下配电网内的架空线路、电力电缆线路、柱（台）上配电变压器、柱上断路器、柱上隔离开关、电缆分支箱等。,配电设备分类： 架空类 杆塔、导线、变压器、串联设备（开关、隔离开关、跌落）、辅助类设备（避雷器、故障显示器、杆上PT、接地环）、路灯等 电缆类 电缆埋设、电缆埋管、电缆埋设防火墙、电缆井、电缆路径、电缆中间接头等 站房类 变电站、开关站、配电站、开闭所、配电室、箱式变、环网柜、电缆分支箱、低压动力箱、表箱、计量箱等 站内设备 变压器、断路器、隔离开关、母线、PTCT、保护装置、电容器、电抗器、避雷器、消弧线圈、阻波器、站内电缆、终端头等；,2、配电设备管理,配电设备台账 配电设备查询 配电设备汇总 配电设备相关联信息查询,69,3、配电运行管理,分界管理 设备变更统计分析 停运统计分析 停电统计分析 设备负载统计分析 设备评价统计分析,4、配电具体功能分析,评价管理 异动管理 缺陷管理 巡视管理 故障管理 工程管理 备品备件管理 安全工器具管理 设备退役管理,缺陷管理 缺陷流程处理实例,设备查询统计 变电站查询 一次设备查询统计 继电保护设备查询统计 直流、防误、监测设备查询统计 变更异动记录查询 . 提供多种灵活的查询方式，可自行定义查询条件 设备变更异动,设备管理,设备管理,备品备件管理 备品备件的类型维护 存放地点维护 出入库维护以及库存查询 试验周期维护 与之关联的业务模块：设备的变更管理 工器具管理 工器具的类型维护 试验周期维护、鉴定 领用以及归还,5、GIS在配电系统中的应用,1）设备管理 2）配电网规划及辅助设计 3）电网拓扑 4）电网分析 5）故障报修 6）客户管理,76,电网拓扑分析服务 连通性分析 供电范围分析 供电半径分析 电源追溯 停电范围分析 电缆线路走廊分析,配用电系统的特点（设备分散，众多，突发故障） 配电和用电系统，用于10kV以下的电网。 配电设备（如：分段器、重合开关和电容器等）沿线分散配置，输电设备多集中在变电站。 配电系统RTU数量大，每个远方量测终端采集量少，但总采集量大，输电系统相反。 配电系统许多野外设备由人工操作，输电系统则多为远方操作。 配电系统非预想（如交通事故引起）结线变化多于输电系统，配电系统设备扩展频繁，检修工作量大。 配电系统自动化比输电系统晚，水平相对低。,配电管理系统 (DMS),供电和配电业务处在电力系统的末端，如果说EMS管理的是人体主动脉的话，那么DMS管理的则是小血管和毛细血管。前者集中，后者分散。 DMS与EMS的相同点 （1）两者采集电力系统数据的内容和方式基本相同，都来自于远方量测终端或计算机转发。（SCADA） （2）两者均配置网络分析软件，帮助调度员分析当前状态，指导未来运行。,配电管理系统 (DMS),DMS数据分为两大类：SCADA和人工输入，而且后一部分目前占的比重相当大。即使将来，投诉电话、报警电话和野外抢修队电话也需人工登录。 DMS安全管理主要是诊断故障、隔离故障和恢复供电，减少停电损失。 DMS经济调度主要是降低网损，方法是平衡设备中的潮流分布和调整电压。 DMS负荷管理用于监视和控制用户负荷，使供、用双方各得其利。,配电管理系统 DMS主要功能,配网分布式高级应用计算平台的研究,网络结线分析 负荷预测 潮流计算 无功优化 状态估计 网络重构 解合环 短路计算 在线分析和评估配网运行风险(安全校核)，及时发布告警、预警信息并提出紧急控制、预防控制策略，进行闭环优化调整和控制 。(为实现自愈目标),智能配电网(Smart Distribution Grid,SDG）,智能配电网的自愈 在稳定评价指标、电能质量评价指标、经济评价指标、兼容评价指标、用户服务评价指标体系下, 对配电网运行状态进行实时评估和隐患预测, 以实现配电网优化运行和自愈控制并执行相应区域的控制方案。 通过应用先进的数学和控制理论, 建立起配电网在异常脆弱区、故障扰动区、检修维护区、正常运行区下的自动判别算法。 配电网运行分区和自愈控制流程如图 ：,配电网快速仿真与模拟技术,配电网快速仿真与模拟技术( Distribution Fast Simulation and Modeling, DFSM) 是实现配电网自愈的重要工具. DFSM 在实时软件平台基础上, 应用数学分析工具和先进的预测技术, 根据配电网物理结构、电网运行状态, 实现配电网的精确状态估计和实时优化运行, 预测配电网潜在事件, 并为系统运行人员提供辅助决策建议和最优决策服务, 从而实现配电网自愈。,智能配电网（分布式发电与智能微网）,微网技术是新型电力电子技术和分布式发电( Distributed Generation, DG) 、可再生能源发电技术和储能技术的综合, 集成多个分布式发电单元和负荷作为一个单独的系统, 为用户提供电能和热能。,分布式发电与智能微网技术,在合理的控制方式下, 微网可以并网运行也可以脱离主电网孤立运行, 并可实现两种运行模式的无缝转换。 但大量的DG 并入电网以后, 改变了传统配电网潮流单向流动的现状, 给配电网带来了很多新的技术问题, 需要进一步研究电压调整问题; 继电保护问题等。 智能微网即微网的智能化。智能微网是一个微型的、智能化信息系统, 无论从结构、技术上来讲, 还是从需求、效益上来讲, 智能微网与智能配电网都密不可分, 智能化的微网能够充分利用自身特色帮助推动配电网智能化的实现, 它是未来智能配电网新的组织形式。,智能配电网的含义,根据智能电网的含义, 可将智能配电网定义为: 一个集成了传统和前沿配电工程技术、高级传感和测控技术、现代计算机与通信技术的配电系统, 更加安全、可靠、优质、高效(自愈), 支持分布式电源的大量接入, 并为用户提供择时用电等与配电网互动的服务。 智能配电网它具有以下功能特征:,智能配电网的特征,1) 自愈能力。能够及时检测出已发生或正在发生的故障并进行相应的纠正性操作, 使其不影响用户的正常供电或将其影响降至最小。自愈主要是解决/ 供电不间断的问题, 包括故障重合闸等引起的瞬间断电。 2) 支持DER （ Distributed Energy Resources 分布式能源）的大量接入。不再像传统电网只能被动地硬性限制DER 接入点与容量, 而是从有利于可再生能源发电足额上网、提高运行效率、节省整体投资出发, 积极接入DER 并发挥其作用。 3) 支持与用户的互动。一是应用智能电表, 实行动态实时电价, 让用户自行选择用电时段; 二是允许用户拥有的DER( 包括电动车等) 向电网送电。 4) 更高的电能质量。提供电压有效值和波形符合用户要求的电能。,智能配电网,配电网直接面向用户, 是保证供电质量、提高运行效率的关键环节。目前电力用户遭受的停电时间, 95% 以上是由于配电系统原因造成的( 扣除发电不足原因) ; 电力系统损耗中约有一半产生在配电网。 此外, DER 接入的影响主要在配电网, 与用户互动的着眼点也在配电网。要实现智能电网的整体建设目标, 必须给予配电网足够的关注。,配电总结,由于历史原因, 中国配电网投资相对不足, 这是目前制约电力系统供电质量与运行效率提高的薄弱环节, 亟待进一步加强、提高。而国家大力推动可再生能源发电以及电动车发展的政策更是给配电网提出了新挑战。智能电网的提出为解决这些问题创造了条件, 给配电技术的发展指明了方向。 积极研发并推广应用SDG 技术, 对于建设现代配电网, 更好地满足中国经济与社会发展对电力系统的要求, 具有十分重要的意义。,第4节 安全生产监督管理,一、输配电系统生产安全的重要性,对安全生产任何时候都不能掉以轻心和麻痹松懈，确保电网安全和人身安全，是电网公司重大的社会责任和政治责任，也是公司安全工作的出发点和落脚点。在现有条件下，发生大面积停电和重大人身伤亡事故的风险始终存在。,2005年271起电网和设备事故中，输电事故106起，占总数的39.1%；继电保护、安全自动装置等二次系统事故45起，占总数的16.6%；变压器、电抗器事故21起，占总数的7.7%；断路器事故21起，占总数的7.7%；发电厂设备事故20起，占总数的7.4%；其它设备事故58起，占总数的21.4%,大风、雷电、覆冰、洪水等恶劣天气原因占输电事故总数的45，成为首位因素； 线路保护区内违章施工、违章种植、盗窃线路杆塔器材等外力破坏原因占输电事故总数的37，成为第二位因素；,相关法规与标准,电业安全工作规程,典型事故案例,一、湖南邵阳电业局“4.13”误操作事故 2006年4月13日，湖南省电力公司邵阳电业局220kV宝庆变电站发生一起检修人员带接地刀闸合隔离开关的恶性误操作事故，造成220kV宝庆变电站220kV母线全停。 这是一起违犯“两票”规定造成事故的典型案例,典型事故案例,二、湖南衡阳电业局“1.26”人身死亡事故 2007年11月26日，衡阳电业局高压检修管理所带电班职工王（男， 33岁）在110kV牵引II线衡北支线停电检修作业中，误登平行带电的110kV三孟线路#35杆，触电身亡。 这是一起因工作票造成事故的典型案例,典型事故案例,三、湖南娄底新化县电力局 “8.21”人身死亡事故 2007年8月21日，湖南省电力公司所属娄底电业局新化县电力局110kV河东变10kV河桥线3147隔离开关恢复电缆头接线作业现场，发生人身触电事故，死亡11人。 国网公司事故通报指出：这是一起因生产组织混乱，职责不清，违章指挥，不严格执行安规，无票作业造成的人身触电死亡事故。,二、安全组织结构管理,1、安全监察网管理 安全员的情况及组织机构管理 2、安全委员会管理 3、工作票人员 工作票签发人、工作票许可人、工作票负责人,三、安全事故管理,1、事故填报 2、事故调查 3、事故分析与定性 4、制定预防事故重复发生的措施 5、监督执行 6、事故通报 7、事故代码的维护 8、事故统计管理,四、安全工作计划管理,各单位安全员制定本单位的安全监督计划，并及时填写计划的执行情况 上级单位安全员可审核、查询下级单位的工作计划及执行情况,五、安全目标管理,“以作业技术为中心”、“以人的因素为中心”的两种管理方式相结合 目标体系设定 目标实施的管理 目标实施结果的检查与评价,六、安全检查管理,定期检查 春秋检、年检 不定期检查 检查内容： 电力生产是否符合安全生产规程，安全生产教育情况和现场检查，并依据结果出具监察意见书,七、典型案例管理,将典型的安全事故案例建成案例库，并加以分析，吸取教训，逐步形成安全监督工作的参考依据和知识库。,案例：误操作引起设备停电事故,1、事故经过： 地调给某变电所发正令：“110kV旁路开关由付母对旁母充电改为代2主变110kV开关付母运行、2主变110kV开关由付母运行改为开关检修”。操作人员开始操作，当操作第19步“放上2主变110kV纵差CT短接片，取下连接片”时，监护人在唱票后操作前即将此步打勾，在操作人陈操作完第19步，监护人核对后，又误将第20步“将110kV旁路保护屏上纵差CT切换片由短接切至代2主,变”打勾，于是直接跳步操作第21步“检查2主变差动保护差流显示正常”。在检查时，操作