（工商管理专业论文）面向智能电网的变电站智能运营平台建设.pdf

摘要 摘要 在国家电网公司智能电网发展的建设统一规划下，从智能电网发展的背景入手， 结合首都电网以及变电站运行管理的具体需求，探讨变电站智能运营平台建设的必 要性、可行性以及设计与实施中的关键问题。本文中针对变电站智能运营平台建设 和应用，提出了框架性思路，明确了建设过程中的核心技术和各子系统的实现方式， 使得智能运营平台的建设更加具有针对性和可操作性，让系统建设进一步高效实施， 不仅提高了劳动生产率，也提升了一定的经济效益，让智能运营平台建设成较为理 想的综合管理系统，最终形成坚强智能电网下的变电站生产运行管理新模式。 变电站智能运营平台的建设具有重要意义。变电站智能运营平台建设将在整体 上促进变电专业生产管理的跨越式发展，为首都主网的安全稳定运行奠定峰实的基 础。 变电站智能运营平台满足多系统的接入及融合，具有统一的接口标准和规范， 具有可扩展性，具备可持续性发展的能力。平台主要功能是实现安全生产管理、故 障实时处理、厂站运行监测和科学决策评估四大功能。平台的建设改变当l j i f 生产管 理模式下存在的弊端，提升安全生产、运行管理、检修维护、故障实时处理等生产 管理环节的精益化水平，实现各项生产业务流程的优化，最终达到管理效率与效益 的双提高。 关键词：智能电网；变电站智能运营平台；流程优化 a b s t r a c t a b s tr a c t 1 1 1 ea g eo fs m a ng r i di sd r a w i n gc l o s ea c c o r d i n gt ot h eu n i v e r s a lp l a r u l i n g b yt h e s t a t e 嘶dc o 叩o r a t i o n 1 1 1 ea u m o r b e g i n sh i sr e s e a r c h 疔o mm e b a c k g r o u n do fs m a r t 鲥d d e v e l 叩m e n t ，a n dc o n t i n u e st oi n v e s t i g a t em en e c e s s i t ya i l d f e a s i b i l i t yi nb u i l d i n ga i n t e l l i g c i l ts u b s t a t i o no p e r a t i n gp l a t f o m ( m ep l a t f o 册) ，a sw e l la ss o m e t i c k i n g p o i n t si n d e s i 盟i n ga l l di m p l e m e n t i n gi t t h ea n i c l ep m p o s e sa no v e r a l ls u g g e s t i o na c c o r d i n gt 0m e c o n s 仃u c t i o na n d 印p l i c a t i o no ft h ep l a t f o 肌i ta l s o i l l u s t r a t e s s o m ek e yt e c l u l i c a la r e a s d 嘶n gc o n s t n l c t i o np h a s ea l l dt h ew a yi np r e s e n t i n gs u b s y s t e m s ，w h i c hc o n t r i b u t et ot h e 觚i b i l i t ) ra n de 仟e c t i v e n e s si n b u i l d i n gt h ep l a t f o 1 1 t om a k ei ta i li d e a la i l d c o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n ts y s t e m ，t h ea p p l i c a t i o no ft h ep l a t f o mw i l l i m p r o v et h e p r o d u c t i o ne 街c i e n c ya n di n c r e a s et h ee c o n o m i cr e m m s ，t h u sf i n a l l yt r a n s f o r n l i n gi n t oa n e wm a n a g e r i a lm o d eo fs u b s t a t i o no p e r a t i o n t h ec o m p l e t i o na i l da p p l i c a t i o n0 ft h i sp l a t f 0 肋w i l lh a v es i 朗i f i c a n tm e a n i n g si n g r e a t l yp r o m o t i n gt h ed e v e l o p m e n to fp o w e rt 瑚1 s f o m a t i o n ，a sw e l la si ns t a b i l i z i n gt h e s o u n do p e r a t i o no ft h ec a p i t a lp o w e r g r i d a sd e s i g n e dw i t hs t a n d a r d i z e di n t e r f a c e p r o t o c o l sa n dc o d e s ，a l o n gw i t hi t s e x t e n d a b l ea n ds u s t a i n a b l e c 印a b i l i t yo fd e v e l o p m e m ，t h ep l a t f o 朋w i l le i l a b l et h e c o l l i l e c t i o na | l di n t e 伊a t i o n 仔o mm u l t is y s t e m s t l l ef o u rm a i n 向n c t i o n so f t h ep l a t f o m a r ee 伍c i e n tm a l l a g e m e n to fw o r kn o w m a l 矗m c t i o n h a n d l i n g ，m o n i t o 打n ga n dc o n t r o l ，a n d d e c i s i o n m a k i n ga n de v a l u a t i o n r h ea p p l i c a t i o no ft h ep l a t f o 蛐w i l ld i m i n i s hn a w s e x i s t i n gi nc u r r e n tm a n a g e m e n ta n di m p r o v et h ee m c i e n c ya n da c c u r a c yi na 1 1b u s i n e s s u n i t s h e n c ei tw i l lo p t i m i z et h ew o r kf l o w sa 1 1 di n c r e a s et h ee c o n o m i cr e t 啪s a tt h es 锄e t j m e k e ? o r d s ：s m a n p o w e r 鲥d ；i n t e l l i g e n ts u b s t a t i o no p e r a t i n gp l a t f o 眦；o p t i m i z a t i o no f w o r kt l o w s f 仁北i u 夕j 人学硕i 。学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 电网是经济社会发展的重要基础设施，是能源战略布局的重要内容，是能源产 业链的重要环节，是国家综合运输体系的重要组成部分。实现电网的安全稳定运行、 提供高效优质清洁的电力供应是全面建设小康社会和构建社会主义和谐社会的重要 保障。为实现未来能源和经济社会可持续发展，近年来，许多国家的政府部门、企 业、研究和咨询机构积极开展“智能电网”研究与实践工作。作为全球最大的公用 事业企业，近年来，国家电网公司以高度的社会责任感，积极致力于推动电网技术 的创新与发展，推动能源开发和利用方式的变革。为适应未来经济社会发展的需要， 保障安全、经济、高效、可持续的电力供应，在特高压输电取得重大突破和以往研 究实践的基础上，结合世界电网发展新趋势以及我国电网发展的实际，国家电网公 司开展了统一坚强智能电网研究工作，提出了建设以特高压电网为骨干网架、各级 电网协调发展的降强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息 化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的统一坚强智能电网的战略发展 目标。 作为首都的电网供电的可靠性、安全性要求更高，坚强的首都电网是首都经济 社会发展的根本保障，智能电网建设更是势在必行。当前，首都电网发展的主要矛 盾已经从供电能力不足转向了供电可靠性在国际先进城市电网中的相对落后，打造 超稳定、高可靠的坚强智能电网是我们当前和今后发展的重中之重。因此，北京电 力紧密契合北京市产业结构调整和布局方向，提出构筑“供需和谐有序、系统安全 稳定、网络坚强可靠、设备先进规范、技经指标优良的坚强电网、建设“国内一 流、国际水准 的责任效益型现代电力企业的发展目标。 根据公司智能化电网建设的战略部署，围绕公司“一个中心、三个平台”的发 展目标，变电公司积极开展“状态化检修、精益化管理、标准化建设”的实践探索， 依托先进的信息化技术、数字化技术、自动化技术搭建变电平台，构建更加科学、 更加高效的生产管理新模式，实施“以优化变电工作模式为目标、以创新生产管理 方式为突破、以改进生产管理方法为手段”战略决策，实现变电公司生产管理一体 化，在显著降低运营成本的同时，大幅提升对变电站生产运行的掌控能力，全面提 升电网运行管控水平。 经过前期的充分调研、学习和讨论， 的建设进行了全面的研究。 随着经济的发展、社会的进步、 本课题针对智能电网下的变电站智能运营平台 科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境 1 卑北i 也力人学钡ij 学位论义 问题的同益突出，电网发展面临新课题和新挑战。依靠现代信息、通信和控制技术， 积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力发展的现实选择。 在电网发展基础方面，发达国家的电力需求趋于饱和，电网经过多年的快速发展， 网架结构稳定、成熟，具备较为充裕的输配电供应能力，电网新增建设规模有限。 不同国家的国情不同，发展智能电网的方向和重点也不同。电力系统正面临着全世 界社会和经济发展带来的众多挑战【。很多国家和地区都把智能电网视为应对2 1 世 纪电力需求变化的新思路。由于不同的国家或地区有着不同的自然资源状况，处于 不同的技术和社会发展阶段，因此实现智能电网的途径和方法也应该彼此不同，中 国智能电网建设结合自身特点走具有中国特色的坚强智能电网道路。在电网网架方 面，我国电网网架结构不断加强和完善，特高压交流试验示范工程成功投运并稳定 运行，全面掌握了特高压输变电核心技术，后续交直流特高压工程全面推进，为加 快发展坚强电网奠定了坚实基础。在大电网运行控制方面，我国具有“统一调度” 的体制优势和深厚的运行技术积累，调度技术装备水平国际一流，自主研发的调度 自动化系统和继电保护装置广泛应用；广域相量测量、在线安全稳定分析等新技术 开发应用居世界领先地位。在信息平台建设方面，我国建成“三纵四横 的电力通 信主干网络，形成了以光纤通信为主，微波、载波等多种通信方式并存的通信网络 格局：以“s g l 8 6 ”工程为代表的国家电网信息系统集成开发整合工作已取得阶段性 成果，e r p 、营销、生产等业务应用系统已完成建设试点并大规模推广。在研究体系 方面，我国形成了目前世界上实验能力最强、技术水平最高的特高压试验研究体系， 具备了世界上最高参数的高电压、强电流试验条件，实验研究能力达到国际领先水 平。在发展智能电网方面，我国坚强智能电网试点工作已逐步开展，一体化的智能 调度技术支持系统已完成基础平台开发；大用户负荷管理和低压集中抄表系统已安 装使用约9 0 0 万户，用电信息采集系统研究全面开展；启动了高级调度中心、统一 信息平台和用户侧智能电网试点建设工作。在大规模可再生能源并网及分散式储能 方面，公司深入开展了光伏发电监控及并网控制等关键技术研究，建立了风电接入 电网仿真分析平台，制订了风电场接入电力系统技术规定等相关标准，开展了电化 学储能等前沿课题基础性研究工作。在体制方面，国家电网公司业务范围涵盖从输 电、变电、配电到用电的各个环节，在统一规划、统一标准、快速推进等方面存在 明显的体制优势。对于国外在发展智能电网中面向变电站智能运营平台的建设较少， 仅有个别国家针对职能巡视、四遥、在线监测等基本运行工作进行集成，本课题所 涉及的智能运营平台建设不仅从生产运行的各方面进行整合，并将生产管理融入其 中，可以说是适合当前首都电网的真正意义的变电站智能运营平台。 1 2 研究意义 根据国家电网公司智能化电网建设的战略部署，围绕其发展目标，积极开展“状 2 华北i 【l 力人学顾l ：学位论文 念化检修、精益化管理、标准化建设”的实践探索，依托先进的信息化技术、数字 化技术、自动化技术搭建变电智能运营平台，构建更加科学、更加高效的生产管理 新模式，实施“以优化变电站工作模式为目标、以创新生产管理方式为突破、以改 进生产管理方法为手段”战略决策，实现变电生产管理一体化，在显著降低运营成 本的同时，大幅提升对变电站生产运行的掌控能力，全面提升电网运行管控水平【2 1 。 通过变电站智能运营平台，对于变电站生产运行管理主要有以下意义： 首先，是保证首都电网“国内一流，国际水准”的战略需要。 2 0 0 9 年，随着国家电网三步走战略的逐步深入，在建设“国内一流，国际水准” 的责任效益型现代电力企业战略目标的指导下，通过精益化管理提高整个北京电网 安全供电的可靠性，通过信息化手段提升整个电网的运行管理水平成为了安全生产 的主旋律。 变电站是北京地区电力供应的枢纽，是维系整个首都经济社会稳定、政治文化 秩序、正常工农业生产的关键因素之一。因此，用创新思维实现变电的集约化管控、 状态化检修、精益化管理、科学化决策，是建设北京变电生产运行指挥系统的根本 动力，也是确保北京变电站在国内领先的先进生产运行管理模式的必然要求，同时 具有保证首都电网“国内一流，国际水准”的深远战略意义。 其次，是精益化管理的切实需要。 随着北京电网生产管理任务的日趋深化和复杂，对工作标准和工作质量日益严 格的要求，需要我们能够：将设备运行的实时或历史数据与专家的经验、知识相结 合发现潜在的问题和隐患并形成生产管理任务；经济有效调度各种人力、物力做出 合理有效地计划与任务安排包括对工作流程的持续改进；快速及时地对一次、二次 与辅助设施生产任务做出响应和处置；通过音视频以及手持终端对生产、故障现场 进行有效、直接的管理与专业指导；高效准确对任务执行结果进行检查和验收；对 生产运维工作绩效进行有效的分析和评估，形成考核依据。 因此，通过建设统一的信息化的运营系统，基于各电站、各系统的各种运行数 据的集成，利用手持终端与生产管理平台的高效互动，衔接p m s 0 m s 等管理系统， 结合系统中积累的各专家的知识和经验，通过改进的生产计划管理进行工作卡、作 业票等工作标准化和业务流程的优化，已经成为精益化管理的切实需要。 再次，是科学决策的需要。 以往的变电专业的生产管理以及故障实时处理的决策，更多依赖于个人的经验 和知识，并没有通过系统化的整理、总结和提炼，将各专家知识经验、各设备运行 的历史数据、各种故障预案升华成有机的整体的科学决策的依据；另外，也没有形 成标准化、信息化、网络化的辅助科学决策的机制和平台；加之目前存在各种形式 的相对独立的信息；使得变电站无法在真正需要时形成合力，为变电专业的生产管 理和故障实时处理提供有力支撑。 当建立起统一的数据集成、共享平台后，可以通过统计、分析、挖掘，根据管 3 4 卢北l 【! 力人学坝i ：学化论义 理需求生成所需的各种设备运行、趋势分析报表，结合生产承载能力管控，从而辅 助公司各个管理层面有效地制定工作计划，指导生产和设备采购，评价设备运行状 态等。 另外，当变电站出现故障时，通过历史积累的故障处理预案的引导、信息的互 动传递、科学的资源调度完成对突发事件的快速响应和正确处置，只有这样才能真 正实现对于变电站安全运行状态的有效控制。 接着，是状态化检修的迫切需要 变电专业所维护的一、二次设备种类多样，且存在点多面广的特点，如何综合 利用设备状态信息、充分发挥已取得实效的状态监测新技术、在分析所维护设备运 行特点的基础上，进行设备的状态评价；如何更好的贯彻落实公司有关状态检修工 作的统一部署，提高设备的运行可靠性，全面提升设备检修管理模式等是迫切需要 解决的问题。 变电站智能运营平台的建设可以有效的将g i s 超高频局放监测、开关机构监测、 直流设备状态监测、保护装置状态信息分析、辅助设备设施状态监测等有效反映设 备状态的信息进行融合，同时结合设备实时运行监测数据和公司已有的p m s 0 m s 系统等手段，可以更好的实现设备的状态评价和状态检修工作的高效开展。 最后，是实现数据共享的需要 贯彻“精益化管理 要求大量搜集生产管理、设备运行的基础数据，需要将变 电站的各种生产、运行、管理信息标准化地有机地管理起来：向上，可以按照上级 的要求及时、标准地为数据中心提供变电专业的数据，并且能够实现与电网控制中 心、p m s 、o m s 等系统实现关联，数据可以共享、业务流程可以对接、系统功能可 以联动；平级，可以与相关单位进行双方向的数据共享；向下，可以搜集、集中各 变电站各部门、各厂站、各系统的数据和信息，并通过数据传输和共享手段更好的 支撑安全任务管理、现场工作管控、故障实时处理等。 变电站智能运营平台的建设作为智能电网的一部分有其具有重要意义，它将改 变当前生产管理模式下存在的弊端，提升安全生产、运行管理、检修维护、故障实 时处理等生产管理环节的精益化水平，实现各项生产业务流程的优化，最终达到管 理效率和效益的双提高。该系统的建设将在整体上促进变电专业生产管理的跨越式 发展，从而为首都主网的安全稳定运行奠定坚实的基础；并将在未来电力公司实现 “调控一体化 的目标后，切实支撑变电站确保变电主网可靠安全运行的信息基础。 1 3 国内外智能电网研究现状 随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境 问题的f 1 益突出，电网发展面临新课题和新挑战。依靠现代信息、通信和控制技术， 积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力发展的现实选择。 4 。产北i 【! 力人学硕i ：学位论文 目l ；i ，美国、欧洲等国家正在结合各国经济社会发展特点，积极开展智能电网研究 和实践工作【3 “制。在国家战略方面，智能电网建设已成为国家经济和能源政策的重 要组成部分，加大基础产业投资，拉动国内需求，推动劳动就业，积极应对国际金 融危机。在电网发展基础方面，发达国家的电力需求趋于饱和，电网经过多年的快 速发展，网架结构稳定、成熟，具备较为充裕的输配电供应能力，电网新增建设规 模有限。在研究驱动力方面，美国主要是对陈旧老化的电力设施进行更新改造或依 靠技术手段提高利用效率，欧洲国家主要是促进并满足风能、太阳能和生物质能等 可再生能源快速发展的需要1 5 】。在功能目标方面，是利用先进的信息化、数字化技术 提升电力工业技术装备水平，提高资源利用效率，积极应对环境挑战，提高供电可 靠性和电能质量，完善社会用户的增值服务。在研究重点方面，主要关注可再生能 源、分布式电源发展和用户服务，提升用户服务水平和节约用电。在工作进展方面， 主要处于研究和实践的起始阶段，概念和内涵还不统一，技术路线也不相同。总的 来看，不同国家的国情不同，发展智能电网的方向和重点也不同。电力系统正面临 着全世界社会和经济发展带来的众多挑战。很多国家和地区都把智能电网视为应对 2 l 世纪电力需求变化的新思路。由于不同的国家或地区有着不同的自然资源状况， 处于不同的技术和社会发展阶段，因此实现智能电网的途径和方法也应该彼此不同， 中国智能电网建设应结合自身特点走具有中国特色的坚强智能电网道路【7 】。对于国外 在发展智能电网中面向变电站智能运营平台的建设较少，仅有个别国家针对职能巡 视、四遥、在线监测等基本运行工作进行集成，本论文所涉及的智能运营平台不仅 从生产运行的各方面进行整合，并将生产管理融入其中，可以说是适合当前首都电 网的真正意义的变电站智能运营平台。 近年来，国家电网公司深入开展了现代化电网建设运行管理的相关研究和实践 工作，部分项目已进入试点阶段，大量科研成果已转化并广泛应用到实际工程中， 部分电网技术和装备已处于国际领先水平，为建设统一坚强智能电网提供了坚实的 技术支撑和设备保障，积累了丰富的工程实践经验。在电网网架方面，我国电网网 架结构不断加强和完善，特高压交流试验示范工程成功投运并稳定运行，全面掌握 了特高压输变电核心技术，后续交直流特高压工程全面推进，为加快发展坚强电网 奠定了坚实基础。在大电网运行控制方面，我国具有“统一调度”的体制优势和深 厚的运行技术积累，调度技术装备水平国际一流，自主研发的调度自动化系统和继 电保护装置广泛应用；广域相量测量、在线安全稳定分析等新技术开发应用居世界 领先地位。在信息平台建设方面，我国建成“三纵四横”的电力通信主干网络，形 成了以光纤通信为主，微波、载波等多种通信方式并存的通信网络格局；以“s g l 8 6 ” 工程为代表的国家电网信息系统集成开发整合工作已取得阶段性成果，e r p 、营销、 生产等业务应用系统已完成建设试点并大规模推广。在研究体系方面，我国形成了 目前世界上实验能力最强、技术水平最高的特高压试验研究体系，具备了世界上最 高参数的高电压、强电流试验条件，实验研究能力达到国际领先水平。在发展智能 5 4 产北i 也刀人掌坝 学位论艾 电网方面，我国坚强智能电网试点工作已逐步丌展，一体化的智能调度技术支持系 统己完成基础平台丌发：大用户负荷管理和低压集中抄表系统己安装使用约9 0 0 万 户，用电信息采集系统研究全面开展；启动了高级调度中心、统一信息平台和用户 侧智能电网试点建设工作【l 】。在大规模可再生能源并网及分散式储能方面，公司深入 开展了光伏发电监控及并网控制等关键技术研究，建立了风电接入电网仿真分析平 台，制订了风电场接入电力系统技术规定等相关标准，开展了电化学储能等前沿课 题基础性研究工作。在体制方面，国家电网公司业务范围涵盖从输电、变电、配电 到用电的各个环节，在统一规划、统一标准、快速推进等方面存在明显的体制优势。 1 4 我国智能电网总体发展目标 国家电网公司在认真分析世界电网发展新趋势和中国国情的基础上，提出了： 以统一规划、统一标准、统一建设为原则，建设以特高压电网为骨干网架，各级电 网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征，自主创新、国际领先的统一坚强 智能电网的发展目标。统一坚强智能电网应具备峰强的网架结构，各类电源接入、 送出的适应能力，大范围资源优化配置能力和用户多样化服务能力，以实现安全、 可靠、优质、清洁、高效、互动的电力供应，推动电力行业及相关产业的技术升级， 满足我国经济社会全面、协调、可持续发展要求。 统一坚强智能电网以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为 手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有 电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经 济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。统一坚强智能电网的基本特 征是技术上体现信息化、自动化、互动化，管理上体现集团化、集约化、精益化、 标准化。信息化、自动化、互动化是统一坚强智能电网的基本技术特征【2 】。信息化是 统一坚强智能电网的实施基础，实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用； 自动化是统一坚强智能电网的重要实现手段，依靠先进的自动控制策略，实现电网 运行控制自动化水平的全面提高与管理水平的全面提升；互动化是统一坚强智能电 网的内在要求，实现电源、电网和用户资源的友好互动和相互协调。坚强可靠、经 济高效、清洁环保、透明开放、友好互动是统一坚强智能电网的基本内涵。坚强可 靠，具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应；经济高效， 提高电网运行和输送效率，降低运营成本，促进能源资源和电力资产的高效利用； 清洁环保，促进可再生能源发展与利用，降低能源消耗和污染物排放，提高清洁电 能在终端能源消费中的比重；透明开放，电网、电源和用户的信息透明共享，电网 无歧视- 丌放；友好互动，实现电网运行方式的灵活调整，友好兼容各类电源和用户 接入与退出，促进发电企业和用户主动参与电网运行调节。 电网基础体系：技术支撑体系、智能应用体系、标准规范体系是统一坚强智能 6 毕北i u 力人学坝 ? 学位论义 电网的四大体系。电网基础体系是统一坚强智能电网的物质载体，是实现“坚强” 的重要基础；技术支撑体系是指先进的通信、信息、控制等应用技术，是实现“智 能”的基础；智能应用体系是保障电网安全、经济、高效运行，充分利用能源和社 会资源，提供用户增值服务的具体体现；标准规范体系是指技术、管理方面的标准、 规范，以及试验、认证、评估体系，是建设统一坚强智能电网的制度保障。 统一坚强智能电网分为三个发展阶段： 2 0 0 9 2 0 1 1 年为第一阶段，即规划试点阶段。完成智能电网的整体规划，形成 顶层设计；制定智能电网建设标准；加强各级电网建设，开展关键性、基础性、共 用性技术研究工作，进行技术和应用试点。到2 0 1 1 年，智能电网关键技术设备研究 和建设试点全面开展。“两纵两横”特高压网络架构基本形成；可再生能源发电运行 控制和功率预测技术取得突破，电网接入风电规模达3 5 0 0 万千瓦、光伏发电2 0 0 万 千瓦、抽水蓄能1 9 0 0 万千瓦；1 1 0 千伏及以上线路超过7 0 万公里、变电容量2 8 亿 千伏安，其中特高压交流线路1 1 万公里、变电容量1 2 亿千伏安；特高压直流输 电核心技术达到国际领先水平；电网优化配置资源能力超过1 2 亿千瓦，其中特高 压电网超过4 0 0 0 万千瓦；制定智能变电站、智能设备技术标准规范体系，完成智能 变电站建设及改造试点；完成智能配电网示范性工程建设，电动汽车充电站达到千 座规模；建设双向互动服务及分布式电源接入试点，在北京、上海等中心城市建设l 2 个智能用电示范小区或工业园区，智能电表覆盖率超过3 0 ，用户超过6 0 0 0 万户， 智能电表全面覆盖1 0 千伏电压等级的大用户、工商业用户；完成智能调度技术支持 系统开发，在国调、“三华”网调和部分省调投入运行，5 0 0 干伏及以上厂站的相量 测量装置覆盖率达到9 5 以上；建设四个通信枢纽中心，建成“s g l 8 6 工程。 2 0 1 2 2 0 1 5 年为第二阶段，即全面建设阶段。跟踪发展需要、技术进步并进行 建设评估，滚动完善修订智能电网发展规划和建设标准，智能电网建设全面铺开。 到2 0 1 5 年，基本建成统一坚强智能电网，关键技术和装备达到国际领先水平。基本 建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的国家电网；风电、太阳能等可 再生能源发电运行控制和功率预测技术全面推广，电网接入风电规模超过6 0 0 0 万千 瓦、光伏发电4 8 0 万千瓦、抽水蓄能2 9 0 0 万千瓦；1 1 0 千伏及以上线路超过1 0 0 万 公里、变电容量4 7 亿干伏安，其中特高压交流线路3 9 万公里、变电容量3 亿干 伏安；电网优化配置资源能力超过2 4 亿千瓦，其中特高压电网超过1 5 亿千瓦； 灵活输电技术全面推广应用，关键技术和装备达到国际领先水平；开展枢纽变电站 智能化建设和改造，加强智能化设备对电网优化调度和运行管理的信息支撑功能； 完成省会城市实用型配电自动化系统建设，电动汽车充电站超过4 0 0 0 座；双向互动 服务在部分城市得到应用，基本建成用电信息采集系统，智能电表覆盖率超过8 0 ， 用户超过1 4 亿户；公司系统省级以上调度机构建成智能调度技术支持系统，5 0 0 干 伏及以上厂站的相量测量覆盖率达到1 0 0 ；建成规范、统一、全覆盖的输配电通信 传输网、接入网、管理网、同步网，基本建成国家电网资源计划系统( s g e r p ) 。 7 华北f u 力人学硕l ：学位论文 2 0 1 6 2 0 2 0 年为第三阶段，即引领提升阶段。在全面建设的基础上，评估建设 绩效，结合应用需求和技术发展，进一步完善和提升智能电网的综合水平，引领国 际智能电网的技术发展。到2 0 2 0 年，全面建成统一坚强智能电网，技术和装备全面 达到国际领先水平。全面建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强 国家电网；新能源有序并网发电，并与电力系统协调经济运行，电网接入风电规模 超过1 亿千瓦、光伏发电1 0 0 0 万千瓦、抽水蓄能3 2 0 0 万千瓦；1 1 0 千伏及以上线 路超过1 3 0 万公里、变电容量7 9 亿千伏安，其中特高压交流线路超过4 7 万公里、 变电容量5 7 亿千伏安；电网优化配置资源能力超过4 亿千瓦，其中特高压电网超 过3 亿千瓦；特高压及f a c t s 技术和装备全面达到国际领先水平；枢纽及中心变 电站完成智能化建设和改造；建立面向智能电网和智能化设备的设备运行管理体系； 在重点城市建成具有白愈、灵活、可调能力的智能配电网，电动汽车充电站达到万 座规模；双向互动服务得到推广，全面建成并完善用户用电信息采集系统，智能电 表覆盖率达l o o ；全面建成公司系统省级以上一体化智能调度体系；进一步强化和 优化通信网络，全面建成s g e r p 系统，信息化平台整体达到国际领先水平【l2 1 。 统一坚强智能电网发展思路是，从中国国情出发，以社会用户服务需求为导向， 以先进信息、通信和控制技术为手段，以满足经济社会可持续发展为目标，以坚强 网架为基础，以信息平台为支撑，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化 融合，构建贯穿发电、输电、变电、配电、用电和调度全部环节和全电压等级的电 网可持续发展体系。建设统一坚强智能电网，必须把握以下基本原则：一是坚持统 筹规划、统一标准、试点先行、整体推进：二是坚持以发展为主线，加快建设以特 高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网；三是坚持突出体系建设，以通信 信息为平台，以调度为协调运作中心，各环节相互衔接、整体推进【2 1 。 1 5 智能电网中变电专业的发展 我国在变电站自动化领域己居国际先进水平，具有自主知识产权的变电站自动 化系统和设备完全实现了国产化。新建站均配备了变电站综合自动化系统，大部分 老站通过技改进行了变电站综合自动化改造。部分网省公司的1 1 0 千伏及以上变电 站无人值班率达到8 5 以上。数字化变电站技术在工程化和实用化方面走在世界前 列，已在2 0 0 多座变电站开展试验示范工作。设备状态监测覆盖面逐步增大，可靠 性水平和检修效率显著提高，初步构建起资产全寿命周期管理体系。按照统一坚强 智能电网要求，目前变电站自动化系统信息共享程度较低，综合利用效能还未充分 发挥；设备检修模式较为落后，需要加快由定期检修向状态检修过渡；一次装备的 智能化技术水平有待提高。 设备信息和运行维护策略与电力调度全面互动，实现基于状态的全寿命周期综 合优化管理；枢纽及中心变电站全面建成或改造成为智能化变电站；实现电网运行 8 ；北i 【! 力人学硕i j 学位论史 数据的全面采集和实时共享，支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用，保障 各级电网安全稳定运行。2 0 0 9 2 0 1 1 年，加快特高压和各级电网建设，推广灵活输 电技术应用。1 1 0 千伏及以上变电容量达2 8 亿千伏安，其中特高压交流变电站2 l 座、变电容量1 2 亿千伏安；制定数字化智能化变电站、智能设备技术标准规范体 系；初步实现电网运行数据的统一采集：支持大型能源基地、可再生能源规范接入； 初步形成基于变电设备故障诊断和自诊断评估体系的风险控制检修模式；建立公司 资产全寿命周期管理体系；完成智能变电站建设及改造试点工程。2 0 1 2 2 0 1 5 年， 形成完善成熟的特高压建设标准体系，全面建设特高压交直流输变电工程。1 l o 千 伏及以上变电容量达4 7 亿干伏安，其中特高压交流变电站4 8 座、变电容量超过3 亿千伏安：初步实现变电站站间、区域内、跨区域实时信息集成共享；在电网重要 区域内开展枢纽变电站智能化建设和改造；实现各类电源的规范接入，满足各类用 户多样化需求；加强智能化设备对电网优化调度和运行管理的信息支撑功能；进一 步优化设备检修策略，形成围绕资产全寿命周期管理的设备运行、检修工作体系。 2 0 1 6 2 0 2 0 年，全面建成以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强国家 电网；1 1 0 千伏及以上变电容量达7 9 亿千伏安，其中特高压交流变电站6 0 座、变 电容量约5 7 亿干伏安；枢纽及中心变电站完成智能化建设和改造，超过5 0 的关 键变电站实现全站设备的智能化；建立面向智能电网和智能化设备的设备运行管理 体系；基本实现基于企业绩效管理的设备检修模式，初步形成基于状态的全寿命周 期综合优化管理【8 。l o 】。 制定智能变电站和智能装备的技术标准和规范；实现电网运行信息完整准确和 及时一致的可靠采集，开展基础信息统一信息建模及工程实施技术研究，构建就地、 区域、广域综合测控保护体系；研究各类电源规范接纳技术，满足各类用户的多样 化服务需求；完善智能设备的自诊断和状态预警能力；完善设备检修模式，开展资 产全寿命周期管理。 制定智能变电站及装备标准规范。提出智能变电站的架构和技术体系，制定相 应的标准和规范，指导智能变电站建设和老站改造，规范设计、建设、验收、运行 维护和试验。提出符合智能电网技术要求的智能化设备的技术标准体系，规范智能 化设备的研究开发和常规装备的智能化改造工作。实施智能变电站建设。建设智能 电网全景信息采集系统，开展基础信息统一建模技术研究，构建就地、区域、广域 综合测控保护体系，研究各类电源及用户的接入、退出、保护及隔离技术，开展变 电站智能化改造和智能变电站建设工作一3 1 。智能装备研发及装备智能化改造。联 合并带动相关产业部门，整体提升我国电网智能装备技术水平，实现电网灵活优化 控制；通过对变电设备的典型参量信息的分析和挖掘，为电网优绩高效运行提供装 备的可靠性实时数据。全寿命周期综合优化管理体系建设。深化检修策略优化和资 产全寿命周期管理，建立精益化的评估体系，从资产的全寿命周期安全、效能、成 本角度，形成基于企业绩效管理的设备检修模式，逐步建立全寿命周期综合优化管 9 f 卢北i u 力人学硕 j 学位论丈 理体系。 1 6 论文主要内容 本文中结合智能电网发展的整体思路，在国家电网的统一规划下，结合首都电 网的需要，根据变电站运行管理的具体需求，提出了本文所涉及的智能运营平台建 设。 首先，从平台建设的背景和面临问题提出了课题实施的可行性，必要性，通过 变电站智能运营平台建设的可行性研究，制定出基于变电站智能运营平台的建设目 标和主要功能，最终建立系统详细建设方案并实施。变电站智能运营平台的建设具 有重要意义，它将改变当前生产管理模式下存在的弊端：提升安全生产、运行管理、 检修维护、故障实时处理等生产管理环节的精益化水平，实现各项生产业务流程的 优化，最终达到管理效率和效益的双提高。该系统的建设将在整体上促进变电专业 生产管理的跨越式发展，从而为首都主网的安全稳定运行奠定坚实的基础；并将在 未来电力公司实现“调控一体化 的目标后，切实支撑变电公司确保变电主网可靠 安全运行的信息基础。 其次，提出来智能运行平台建设的具体目标和实现的功能，根据首都电网提出 的“一个中心、三个平台”的建设思路，即电网调度控制中心、变电站智能运营平 台、输电网智能运营平台、电缆网智能运营平台共同构成生产一体化运行指挥系统。 变电站智能运营平台满足多系统的接入及融合，具有统一的接口标准和规范，具有 较强可扩展性，具备可持续性发展的能力。根据本项目建设的最终目标，本系统的 主要功能是实现安全生产管理、故障实时处理、厂站运行监测和科学决策评估四大 功能。 接着，本文对智能运营平台软硬件建设进行了具体的实施细节，按照首都电网 信息化建设统一部署的要求，变电站智能运营平台的数据具备兼容性、发展性、统 一性和唯一性。兼容性和发展性是保证系统能和p m s 、o m s 等其他系统对接，实现 信息共享和融合的必要条件；统一性保证了系统具有完整的设备监控、任务管理、 资源管理等数据，为实现数据综合分析和科学评估决策提供基础；数据唯一性要求 各系统按照专业分工有重点、有层次、有选择的把电力网路的数据分布式的存储在 整个系统中，数据的存储唯一而且完整。 最后，提出了智能运营平台建设成之后的效益和前景，通过变电站智能运营平 台的建设将在整体上促进变电专业生产管理的跨越式发展，从而为首都主网的安全 稳定运行奠定坚实的基础。并将在未来电力公司实现“调控一体化”的目标后，切 实支撑变电专业确保变电主网可靠安全运行的信息基础。通过建设一个安全可靠、 实时动态、深度融合，满足变电专业生产运行管理和指挥决策的变电站智能运营平 台，稳步推进专业精益化管理工作。 1 0 华北i u 力人学硕f ：学位论文 第二章变电智能运营平台建设的背景 2 1 变电公司生产管理工作现状 2 1 1 变电公司生产基本情况 变电公司作为北京主网主系统的专业公司，担负着主网2 2 0 k v 及其以上电压等 级变电站的运行和维护工作，对首都电网的安全稳定运行有着全局性的重要影响。 截至2 0 l o 年1 2 月底，变电公司共有变电站6 3 座，其中5 0 0 k v 变电站3 座，2 2 0 k v 变电站5 9 座，1 1 0 k v 变电站l 座。同时，变电公司负责城区、朝阳、海淀、丰台、 石景山、亦庄6 个城近郊供电公司所辖变电站内一、二次设备( 不含主变压器) 以 及1 0 个郊区县变电站3 5 k v 及以上s f 6 断路器和组合电器( g i s ) 设备的检修维护 工作，共涉及变电站3 7 8 座，其中1 l o k v 及以上断路器( 含g i s ) 2 3 4 4 台、隔离开 关5 3 3 9 组：3 5 k v 及以上断路器( 含高压开关柜) 8 5 5 2 台、电容器6 6 5 组；1 6 套 集控站自动化系统、1 7 2 套变电站综合自动化系统和1 0 0 7 2 套继电保护装置。负责变 电公司5 5 座变电站生产用房屋、5 5 套安防系统、5 l 套烟感系统、4 8 套消防水喷雾 系统、7 8 0 台空调、3 6 台锅炉、l 1 0 0 余台风机等生产辅助设备的运行维护工作。 2 1 2 变电公司生产管理信息化现状 北京市电力公司以及作为二级单位的变电公司经过几年的建设已经完成了部分 基础信息的管理工作，情况如下： 从整个电力公司信息化建设的基础层面看，在国家电网公司“s g l 8 6 ”战略的驱 动下，北京市电力公司通过生产管理系统( p m s ) 的建设完成了与变电站相关设备 资产台帐的信息系统建设。通过统一门户平台的建设，实现了生产人员与管理组织 结构及岗位信息的统一。 从具体变电站生产管理信息化的层面看，目前，变电公司某些重点变电站已经 初步具备了一次设备运行的在线监测；工业电视系统已经将各变电站的固定视频数 据传送至调通中心；在长椿街变电站实现了站端对直流设备的实时监测；计划在海 淀变电站5 0 0 k vg i s 安装超高频局放监测采集系统；网控中心的成立，实现了对 2 2 0 k v 及以上变电站运行设备的集中监控。 2 2 工作中存在的主要问题 2 2 1 传统生产管理模式略显粗放 多年来，变电公司针对生产计划管理、可靠性管理、安全管理以及变电站运行 管理、检修维护等生产管理环节先后制定了一系列的规章、制度，由此形成的管理 模式有效地保证了变电公司各项生产工作的顺利完成。但是，近年来，随着电网规 1 1 4 仁北l u 力人学坝i j 学位论文 模的迅速扩大，公司所辖变电一、二次设备的数量迅速增加，特别是随着公司对生 产管理精益化要求的不断提高，原有的生产管理模式已逐渐显现出其局限性，生产 管理工作也陆续暴露出一些问题亟待解决。 一是生产管理的标准化程度有待提高。传统管理模式下生产管理工作的开展主 要依赖于专业管理人员，由于人员素质和经验的差异，容易出现执行过程中标准不 统一的现象；此外由于生产管理标准化程度的限制，无法避免由于人员因素造成的 管理环节脱扣、效率低下等问题。 二是生产的全过程管理未真j 下闭环。传统管理模式下，虽然从生产的源头计划 环节到执行环节都进行了相应管控，开展了生产承载能力预控，制定下发了标准化 作业指导书，但对于工作现场标准化作业执行情况仍缺乏有效的监管手段，对工作 质量的管控精细程度不足，距离生产全过程闭环管理要求仍有一定差距。 三是“应修必修，修必修好”原则的落实缺乏更加科学、更加合理的管理手段 和管理模式。传统管理模式下，对于“应修必修，修必修好 原则的落实更多依赖 于管理经验，缺乏科学性和合理性【1 4 。16 1 。目前随着公司状态检修工作的丌展，这一 问题将逐步得到解决，但由于状态检修工作的开展尚处于初步阶段，需要改变目前 的管理模式以促进状态检修工作的深入开展。 2 2 。2 生产辅助类设备缺乏实时管控 随着地下站、半地下站、5 0 0 k v 变电站以及大容量变电站的不断增加，变电站 相应的通风、排污、空调、消防、保卫、水喷雾系统等附属设施的重要性已r 益凸 显。附属设施运行是否良好对变电站整体的安全运行起着至关重要的作用，发生问 题监视不到位造成处理延误可能给变电站带来毁灭性灾难。变电站也曾经发生过水 管破裂跑水导致1 0 k v 主开关爆炸、变电站发生偷盗等重大事件。而恰恰在过去的时 问里，我们都处于“重