智能变电站一体化监控系统.ppt

智能变电站一体化监控系统 倪益民中国电力科学研究院2013年3月 2 智能变电站一体化监控关键概念 3 1 4 智能变电站一体化监控系统功能 热点问题与未来发展 背景概述 目录 变电站自动化发展历程 数字化变电站 面向间隔的系统 集中式RTU分散分布式的系统智能变电站 智能变电站建设现状 基于IEC61850标准变电站在国内已经大规模推广 智能变电站已经开始在国家电网公司范围内大规模推广 截止2011年底 国家电网公司范围内新建智能变电站已经投运41余座 SCADA后台监控系统 问题之一 仍然存在多套系统 监控系统 状态监测系统 辅助应用系统 问题之二 信息交互仍然困难 站内监控系统 状态监测系统和辅助应用系统之间信息交互困难 无法进行综合分析 且涉及安全分区限制 站外与调度主站 PMS信息传输受规约限制 信息交互困难 顺序控制 防误闭锁 智能操作票 无功优化 智能告警与分析 数据支撑不够 问题之三 对高级应用和主站支撑不足 站内高级应用 主站系统缺乏变电站系统全面的信息 实时 准实时和非实时 8 变电站 调度控制 生产管理 智能变电站新需求 9 智能变电站的发展新需求 系统需要进一步整合和集成突出体现集成 优化思想 设备和系统都进行整合 减少设备 系统 配置数量 实现信息共享 推动结构紧凑 功能集成 信息融合的智能变电站建设 引领智能变电站关键技术的发展 目前正在开展面向新建变电站的一体化系统和整合型设备技术研究与应用 站内信息模型需要进一步规范和统一一次设备状态监测模型 辅助设备标准化模型 稳定控制设备模型等皆需要进一步规范和统一 调度主站的新需求 数据校核变电站为调度数据的源头 在变电站内对数据进行校核效果更好 同时也能够有效降低调度 调控 中心的负担 远程浏览实现对管辖范围内所有变电站图形 模型 故障分析报告 操作记录的浏览 源端维护实现变电站SCD模型与调度 调控中心 CIM模型的无缝转换 自动生成并校验工程数据库 生产管理的新需求 输变电状态在线监测系统能够对状态监测设备发送配置命令 设定采样频率 设备台帐信息维护与生产管理信息系统 PMS 交互 设备缺陷管理通过站内智能设备的自检信息 告警信息和故障信息 自动生成设备缺陷信息 保护定值管理接收保护定值单 具备保护定值校核及显示修改部分的功能 检修管理支持对设备检修情况的记录功能 并与设备台账 缺陷信息融合 为故障分析提供数据支持 2 智能变电站一体化监控关键概念 3 1 4 智能变电站一体化监控系统功能 热点问题与未来发展 背景概述 目录 13 总体思路 成熟一个 规范一个 推广一个 2011年1月 成立标准编写组 2011年2 3月 收集厂家资料 提出 五类应用 编制两个规范草稿 2011年3月31日至4月2日 国家电力调度通信中心召开草稿讨论会 商讨确定重大原则性问题和总体编写思路 2011年5月16日 编写组将两个规范的题目修改为 智能变电站监控一体化系统建设技术规范 和 智能变电站监控一体化系统技术功能和信息传输规范 2011年7月7 8日 在南京召开标准初稿讨论会 进一步明确监控一体化系统内涵 明确远动网关机的功能定位 编制过程 2011年8月18 19日 在成都召开了标准初稿审查会 题目修改为 智能变电站一体化监控系统建设技术规范 及 智能变电站一体化监控系统技术功能和信息传输规范 2011年9月7 8日 在南京召开讨论会 明确110kV及以上电压等级分成安全I区和II区 讨论了各应用功能和信息传输内容 并将第二个规范的题目修改为 智能变电站一体化监控系统功能规范 2011年10月25 26日 苏州召开两个标准第一次审查会 2011年11月15日 北京召开两个标准第二次审查会 一致同意通过评审 并形成报批稿 编制过程 一体化监控系统建设技术规范 研究智能变电站监控一体化系统体系架构 研究智能变电站监控一体化系统主要功能及其配置 研究智能变电站监控一体化系统安全防护和信息需求 数据通 信网关 的基本要机求 通过系统集成优化 实现全站信息的统一接入 统一存储和统一展示 实现运行监视 操作与控制 信息综合分析与智能告警 运行管理和辅助应用等功能 数据服 务器服务器 综合应用 按照全站信息数字化 通信平台网络化 信息共享标准化 系统定义 智能变电站自动化由一体化监控系统和输变电设备状态监测 辅助设备 时钟同步 计量等共同构成 一体化监控系统纵向贯通调度 生产等主站系统 横向联通变电站内各自动化设备 是智能变电站自动化的核心部分 智能变电站一体化监控系统直接采集站内电网运行信息和二次设备运行状态信息 通过标准化接口与输变电设备状态监测 辅助应用 计量等进行信息交互 实现变电站全景数据采集 处理 监视 控制 运行管理等 智能变电站自动化体系架构 19 通过人工录入或系统交互等手段 建立完备的智能变电站设备基础信息 实现一 二次设备运行 操作 检修 维护工作的规范化 通过标准化接口和信息交互 实现对站内电源 安防 消防 视频 环境监测等辅助设备的监视与控制 通过可视化技术 实现对电网运行信息 保护信息 一 二次设备运行状态等信息的运行监视和综合展示 操作与控制 通过对智能变电站各项运行数据的综合分析处理 提供分类告警 故障诊断及故障报告等结果信息 信息综合分析与智能告警 实现智能变电站内设备就地和远方的操作控制 运行监视 辅助应用 运行管理 五大功能 数据通信网关机 数据服务器 综合应用服务器 满足一体化监控系统对调度及其他主站应用的支撑设备 对功能进行重新设计 覆盖了原有远动工作站功能 满足各主站对变电站内信息的查询和浏览需求 满足变电站全景数据的分类处理和集中存储需求 并经由消息总线向主机 数据通信网关机和综合应用服务器提供数据的查询 更新 事务管理及多用户存取控制等服务 接收在线监测 计量 电源 消防 安防 环境监测等信息采集装置 系统 的数据 进行综合分析和统一展示 对外提供在线监测分析结果以及辅助应用监视与控制功能 产品 支撑智能变电站数据的统一存储 产品 支撑变电站其他子系统数据的收集和处理 产品 支撑I II区数据的上送和远程查询 重要概念 监控主机采集电网运行和设备工况等实时数据 并经过分析和处理存入数据服务器 数据服务器可向监控主机和I区数据通信网关机提供I区数据和II区数据 I区数据通信网关机直接与站控层网络连接 实现远动数据的直采直送 PMU数据集中器通过独立数据通道向主站传送数据 综合应用服务器接收在线监测 电源 计量 消防 安防 环境监测等数据 并经过分析和处理存入数据服务器 数据服务器可向综合应用服务器和II区数据通信网关机提供I区数据和II区数据 II区数据通信网关机访问数据服务器 实现对II区数据的查询与操作 计划检修终端可提供变电站设备基础信息 视频监控和计量各自通过独立通道上送数据 同时视频接收联动指令 III IV区 数21据 通信网关机实现对PMS 输变电状态监测等各类主站的数据通信服务功能 智能变电站一体化监控系统架构 22 智能变电站一体化监控系统的应用功能结构分为三个层次 数据采集和统一存储 数据消息总线和统一访问接口 五类应用功能 五类应用功能包括 运行监视 操作与控制 信息综合分析与智能告警 运行 管理 辅助应用 应用功能结构 lED ED ED 2 4 110kV智能变电站总体结构 220kV及以上电压等级智能变电站主 要设备配置要求 监控主机宜双重化配置 数据服务器宜双重化配置 操作员站和工程师工作站宜与监控主机合并 综合应用服务器可双重化配置 区数据通信网关机双重化配置 区数据通信网关机单套配置 区数据通信网关机单套配置 500kV及以上电压等级有人值班智能变电 站操作员站可双重化配置 500kV及以上电压等级智能变电站工程师工作站可单套配置 110kV 66kV 智能变电站主要设备配置要求 监控主机可单套配置 数据服务器单套配置 操作员站 工程师工作站与监控主机合并 宜双套配置 综合应用服务器单套配置 区数据通信网关机双重化配置 区数据通信网关机单套配置 区数据通信网关机单套配置 系统配置 2 智能变电站一体化监控关键概念 3 1 4 智能变电站一体化监控系统功能 热点问题与未来发展 背景概述 目录 一体化监控系统功能规范总体结构 数据采集 系统功能 信息传输 系统功能信息综合 运行监视 操作与控制 分析与智能告警 运行管理 辅助应用 27 一体化监控系统功能规范 五大应用数据流向 一体化监控系统功能规范 1 电网运行数据采集 稳态 暂态和动态 2 设备运行信息采集 一次设备 二次设备 辅助设备 数据采集 一体化监控系统功能规范 电网运行数据采集 稳态 状态信息 馈线 联络线 母联 分段 变压器各侧断路器位置 电容器 电抗器 所用变断路器位置 母线 馈线 联络线 主变隔离开关位置 接地刀闸位置 压变刀闸 母线地刀位置 主变分接头位置 中性点接地刀闸位置等量测数据 馈线 联络线 母联 分段 变压器各侧电流 电压 有功功率 无功功率 功率因数 母线电压 零序电压 频率 3 2接线方式的断路器电流 电能量数据 主变各侧有功 无功电量 联络线和线路有功 无功电量 旁路开关有功 无功电量 馈线有功 无功电量 并联补偿电容器电抗器无功电量 站 所 用变有功 无功电量 统计计算数据 一体化监控系统功能规范 电网运行数据采集 暂态和动态动态信息 线路和母线正序基波电压相量和正序基波电流相量 频率和频率变化率 有功 无功计算量 暂态信息 主变保护录波数据 线路保护录波数据 母线保护录波数据 电容器 电抗器保护录波数据 开关分 合闸录波数据 量测量异常录波数据 设备运行数据采集 一次设备 变压器油箱油面温度 绕阻热点温度 绕组变形量 油位 铁芯接地电流 局部放电数据等 变压器油色谱各气体含量等 GIS 断路器的SF6气体密度 压力 局部放电数据等 断路器行程 时间特性 分合闸线圈电流波形 储能电机工作状态等 避雷器泄漏电流 阻性电流 动作次数等 其它监测数据可参考Q GDW616 32 一体化监控系统功能规范 设备运行数据采集 二次设备 装置运行工况信息 装置软压板投退信号 装置自检 闭锁 对时状态 通信状态监视和告警信号 装置SV GOOSE MMS链路异常告警信号 测控装置控制操作闭锁状态信号 保护装置保护定值 当前定值区号 网络通信设备运行状态及异常告警信号 二次设备健康状态诊断结果及异常预警信号 33 一体化监控系统功能规范 设备运行数据采集 辅助设备 辅助设备量测数据和状态量由电源 安防 消防 视频 门禁和环境监测等装置提供 量测信息 直流电源母线电压 充电机输入电压 电流 负载电流 逆变电源交 直流输入电压和交流输出电压 环境温 湿度 开关室气体传感器氧气或SF6浓度信息 状态信息 交直流电源各进 出线开关位置 设备工况 异常及失电告警信号 安防 消防 门禁告警信号 环境监测异常告警信号 34 一体化监控系统功能规范 运行监视 电网运行监视 设备运行监视 可视化展示 远程流程 操作与控制 站内控制 智能操作票 调度控制权限管理 防误闭锁 顺序控制 操作可视化 保护定值管理无功优化 信息综合分析及智运行管理能告警 数据辨识 故障分析 智能告警 远端维护 设备管理 检修管理 辅助应用 电源监测 安全防护 环境监测 辅助控制 系统功能 35 一体化监控系统功能规范 36 1 5运行监视1 电网运行监视和现有SCADA系统相同2 设备运行监视涉及一次设备状态监测 一体化监控系统功能规范 37 3 可视化展示 1 5运行监视 一体化监控系统功能规范 38 4 远程浏览 数据通信网关机应为调度 调控 中心提供远程浏览和调阅服务 远程浏览只允许浏览 不允许操作 远程浏览内容包括一次接线图 电网实时运行数据 设备状态等 远程调阅内容包括历史记录 操作记录 故障综合分析结果等信息 1 5运行监视 一体化监控系统功能规范 1 站内操作 1 分级操作 就地 间隔层 站控层和调度 2 单设备控制 3 同期操作 4 定值修改 5 软压板投退 6 主变分接头调节 2 5操作与控制 39 一体化监控系统功能规范 40 2 5操作与控制2 调度 调控 中心的操作 1 通过I区数据通信网关机控制 断路器 电动刀闸等设备的遥控操作 保护定值的在线召唤和修改 软压板的投退 稳定控制装置策略表的修改 变压器档位调节和无功补偿装置投切 2 通过II区数据通信网关机和综合应用服务器的控制实现全站辅助设备的远程操作与控制 一体化监控系统功能规范 3 防误闭锁4 顺序控制5 无功优化6 智能操作票7 操作可视化 41 2 5操作与控制 一体化监控系统功能规范 42 下一个顺控操作 一键式 顺控原理图调度 集控中心变电站 传送操作票文件 执行顺控操作 传送单步骤过程信息 等待 对等待步骤 确认继续执行 继续执行 程 序化操作 根据程控命令读取操作票 操作票校验通过 程序化操作遥控执行 传送单步骤过程信息 步 骤成功 失败等待信号 11 顺控总成功 失败信号 返回操作结果信息 2 5操作与控制 一键式 顺控操作界面 程序化操作遥控选择 遥控选择确认 一体化监控系统功能规范 1 数据辨识 数据合理性检测 母线的功率量测总和是否平衡 母线电压量测是否一致等 不良数据检测 检测量测值是否在合理范围 是否发生异常跳变 断路器 刀闸状态和量测值是否冲突等 2 故障分析 在故障情况下对事件顺序记录 保护事件 相量测量数据及故障波形等信息进行数据挖掘和综合分析 生成分析结果 以保护装置动作后生成的报告为基础 结合故障录波 设备台账等信息 生成故障分析报告 通过II区数据通信网关机上送给调度 调控 中心 43 3 5信息综合分析与智能告警 一体化监控系统功能规范 44 3 智能告警 采集信息统一命名格式 见附录A 全站告警信息分类 见附录B 结合遥测越限 数据异常 通信故障等信息 对电网实时运行信息 一次设备信息 二次设备信息 辅助设备信息进行综合分析 通过单事项推理与关联多事件推理 生成告警简报 智能告警的分析结果应以简报的形式上送给调度 调控 中心 具体内容参见附录C 3 5信息综合分析与智能告警 一体化监控系统功能规范 45 3 5信息综合分析与智能告警告警简报 一体化监控系统功能规范 1 源端维护 利用基于图模一体化技术的系统配置工具 统一进行信息建模及维护 生成标准配置文件 为各应用提供统一的信息模型及映射点表 提供的信息模型文件应遵循SCL CIM E语言格式 图形文件应遵循Q GDW624 实现DL T860的SCD模型到DL T890的CIM模型的转换 满足主站系统自动建模的需要 具备模型合法性校验功能 包括站控层与间隔层装置的模型一致性校验 站控层SCD模型的完整性校验 支持离线和在线校验方式 4 5运行管理 46 一体化监控系统功能规范 2 权限管理 区分设备的使用权限 只允许特定人员使用 针对不同的操作 运行人员设置不同的操作权限3 设备管理 设备台账信息 可采用与生产管理信息系统 PMS 交互 SCD文件读取和人工录入的方式 建立变电站运行设备完备的基础信息 设备缺陷信息 通过站内智能设备的自检信息 告警信息和故障信息 自动生成设备缺陷信息 也可人工录入或与PMS交互 保护定值管理 接收保护定值单 显示定值修改部分 检修管理 根据调度检修计划或工作要求生成检修工作票 支持对设备检修情况的记录功能 并与设备台账 缺陷信息融合 47 4 5运行管理 一体化监控系统功能规范 1 电源监测 监测范围包括 交流电源 直流电源 通信电源 逆变电源 绿色电源等 电源运行状态信息 电源告警信息 绿色电源监测信息2 安全防护 监测范围包括 视频 安防 红外对射报警 电子围栏报警及警笛 消防 烟雾报警及火灾报警等 及门禁 门开关状态 人员进出记录 对非法闯入 门长时间未关闭及非法刷卡进行告警等 等3 环境监测 监控范围应包括 户内外环境 照明 暖通 给排水等4 辅助控制 对照明系统分区域 分等级进行远程控制 远程控制空调 风机和水泵的启停 远程控制声光报警设备 远程开关门禁 支持与视频的联动 48 5 5辅助应用 一体化监控系统功能规范 49 一体化监控系统功能规范5 5辅助应用 交直流一体化电源 50 一体化监控系统功能规范5 5辅助应用 陕西750kV延安辅助系统 浙江500kV兰溪变巡检机器人 信息传输站内信息传输 稳态信息传输 DL T860 与网络交换机信息传输应采用SNMP协议 暂态信息传输 录播文件GB T22386 动态信息传输 Q GDW131 当同一厂站内有多个PMU装置时 应设置通信集中处理模块 汇集各PMU装置的数据后 再与智能变电站一体化监控系统通信 51 一体化监控系统功能规范 站外信息传输 与调度 调控 中心信息传输 I区 II区数据通信服务器 与输变电站设备状态监测主站及PMS信息传输 III IV区数据通信服务器 信息传输 52 一体化监控系统功能规范 信息传输 调度 调控 中心1 通过I区数据通信网关机 电网实时运行的量测值和状态信息 保护动作及告警信息 设备运行状态的告警信息 调度操作控制命令 2 通过II区数据通信网关机 告警简报 故障分析报告 状态监测数据 电能量数据 辅助应用数据 模型和图形文件 全站的SCD文件 导出的CIM SVG文件等 日志和历史记录 SOE事件 故障分析报告 告警简报等历史记录和全站的操作记录 53 一体化监控系统功能规范 信息传输 生产管理系统 PMS 1 通过III IV区数据通信网关机 变压器监测数据 断路器监测数据 避雷器监测数据 监测分析结果 设备台账信息 设备缺陷信息 保护定值单 检修票 操作票 54 一体化监控系统功能规范 附录附录A 信息命名原则 规范性附录 命名结构 电网 厂站 电压 间隔 设备 部件 属性附录B 告警信息分类 规范性附录 事故 异常 变位 越限 告知五类附录C 智能告警简报 资料性附录 E语言描述附录D 故障分析报告 资料性附录 依据Q GDW396 55 一体化监控系统功能规范 2 智能变电站一体化监控关键概念 3 1 4 智能变电站一体化监控系统功能 热点问题与未来发展 背景概述 目录 57 智能变电站一体化监控系统的开发 数据通信网关机的开发 图形浏览 远程调阅 智能变电站一体化监控系统的检测 智能变电站一体化监控系统检测及验收规范 由中国电力科学研究院 国网电力科学研究院编写 近期工作重点 58 前言1范围 适用于传统变电站 数字化变电站和智能变电站 2规范性引用文件3术语和定义 4总则5系统构成5 1系统结构5 2网络结构5 3系统设备6 系统功能6 1数据采集6 2运行监视6 3操作与控制6 4信息综合分析与智能告警6 5运行管理6 6辅助应用 6 7信息传输 站内 站外 远动功能 7 系统性能 性能指标 智能变电站一体化监控系统的两个规范合并 形成行业标准 2012年 行标目录设计 单元强调实现的功能 主要是逻辑概念 非物理实物 功能实现可以跨越多个装置 可以是装置的一部分 此概念同IEC61850相同 装置是单元或者部分单元的物理载体 在常规变电站中 单元和装置的概念是重合的 但在数字化变电站中开始分离 设备也是一个物理概念 大于装置 智能设备是一系列一次设 备 功能的集合 虚端子是典型的逻辑概念 LN2 LN3 LN1 LN6 LN4 LN5 PD1 PD3 PD2 F1 F2 PC13 PC23 PC12 LC36 LC35LC56 LC14 LC12 物理设备与逻辑设备 智能组件的概念是灵活的 可以只完成一个功能 比如测控 这时其就是一个测控装置 可以完成保护与测控功能 这时就是一个四合一装置 它可以外置 符合现有设备的状况 也可