智能电网相关技术实际应用情况(冯庆东)

1、2021-12-2112021-12-212主讲内容：主讲内容：1 1.国内外智能电网研究的主要内容国内外智能电网研究的主要内容2.2.国内智能电网建设进展情况国内智能电网建设进展情况3.3.智能电网关键技术智能电网关键技术4.4.智能电网顶层设计智能电网顶层设计5.5.智能电网技术标准体系智能电网技术标准体系6.6.智能电网工程实践及应用情况智能电网工程实践及应用情况2021-12-213美国智能电网研究的主要内容美国智能电网研究的主要内容(1) Advanced Transmission Operation (ATO)(1) Advanced Transmission Operation

2、(ATO) 高级（先进的）输电运行高级（先进的）输电运行(2)Advanced Distribution Operation (ADO)(2)Advanced Distribution Operation (ADO) 高级（先进的）配电运行高级（先进的）配电运行(3) Advanced Metering Infrastructure (AMI)(3) Advanced Metering Infrastructure (AMI) 高级量测体系高级量测体系 (4)Advanced Asset Management(AAM)(4)Advanced Asset Management(AAM) 高级（先

3、进的）资产管理高级（先进的）资产管理特点：美国主要目的是改造老旧的电力设施，重点在配电和用电领域。特点：美国主要目的是改造老旧的电力设施，重点在配电和用电领域。2021-12-2142021-12-215发电六大环节信息通信技术支撑技术输电用电调度配电变电2021-12-216集成能量信息架构集成能量信息架构第第1 1卷：用户规范和建议卷：用户规范和建议(Volume I(Volume I：User Guidelines and User Guidelines and Recommendations)Recommendations)；第第2 2卷：功能要求卷：功能要求(Volume II: F

4、unctional Requirements)(Volume II: Functional Requirements)；第第3 3卷：模型卷：模型(Volume III: Models)(Volume III: Models)；第第4 4卷：技术分析卷：技术分析(Volume IV: Technical Analysis)(Volume IV: Technical Analysis)。 总体思路：总体思路：采用统一建模语言采用统一建模语言UML (Unified Modeling Language)UML (Unified Modeling Language) 规范、表示和构造系统的模型。规范

5、、表示和构造系统的模型。这是一种被广泛采纳的可视化建模语这是一种被广泛采纳的可视化建模语言言, ,它将系统结构的共同特征用相关语义、符号、图形加以描述，适它将系统结构的共同特征用相关语义、符号、图形加以描述，适合使用各种开发方法的用户，合使用各种开发方法的用户，也适合于并行和分布式系统的开发。也适合于并行和分布式系统的开发。UMLUML完全独立于完全独立于开发过程。开发过程。2021-12-217顶层设计顶层设计定义定义：从系统工程学角度来讲，顶层设计是将工程：从系统工程学角度来讲，顶层设计是将工程“整体理念整体理念”的具体的具体化。实现理念一致、功能协调、结构统一、资源共享、部件标准化等系化

6、。实现理念一致、功能协调、结构统一、资源共享、部件标准化等系统论的方法，从全局角度出发，对项目的各个层次、要素进行统筹考虑。统论的方法，从全局角度出发，对项目的各个层次、要素进行统筹考虑。（1 1）顶层设计以集成能量信息架构理论和）顶层设计以集成能量信息架构理论和(IEC62559)(IEC62559)方法（方法（用例分析法用例分析法和映射表法和映射表法）为基础。从全局审视智能电网业务之间的关系，建立组织）为基础。从全局审视智能电网业务之间的关系，建立组织的信息化整体架构。的信息化整体架构。（2 2）顶层设计注重纵横关系的协调：）顶层设计注重纵横关系的协调：1 1）要建立公共信息模型；）要建立

7、公共信息模型；2 2）进行）进行业务梳理；业务梳理；3 3）进行应用软件梳理；）进行应用软件梳理；4 4）建立结构化的安全体系（密钥管）建立结构化的安全体系（密钥管理、物理隔离等）。理、物理隔离等）。2021-12-218发电环节建设重点及研究内容发电环节建设重点及研究内容1、提高可再生能源并网比例。加强电能变换、协调控制、储能技术研究。建设抽水蓄能电站2、风电、太阳能发电功率预测、仿真功率预测、仿真和优化调度系统研究3、常规火电机组参数实测及网厂协调分析系统2021-12-219l 加强坚强网架建设，实现大系统的安全稳定运行，降加强坚强网架建设，实现大系统的安全稳定运行，降低大面积停电风险。

8、低大面积停电风险。 l 提高输送容量提高输送容量,实现动态增容与潮流的灵活控制实现动态增容与潮流的灵活控制.l 采用先进巡线技术l 输电线状态监测输电线状态监测、脆弱性评估及灾害预警、脆弱性评估及灾害预警l 实现输电线路巡视自动化、智能化、集约化2021-12-2110建设重点：建设重点：广泛采用广泛采用FACTSFACTS技术，直流输电技术，提高线路输送能力技术，直流输电技术，提高线路输送能力和频率、电压、潮流控制的灵活性，和频率、电压、潮流控制的灵活性，建设输电线路状态监测系统，实建设输电线路状态监测系统，实现对重要输电走廊、大跨越、灾害多发区的环境参数和运行状态参数现对重要输电走廊、大跨

9、越、灾害多发区的环境参数和运行状态参数的集中实时监测和灾害预警。的集中实时监测和灾害预警。解读问题与差距：解读问题与差距：（1 1）输电线路状态监测面不够；（）输电线路状态监测面不够；（2 2）监测系统互）监测系统互联不够，信息整合度不高。运行可靠性低，功能单一。联不够，信息整合度不高。运行可靠性低，功能单一。2021-12-2111设备在线监测系统功能架构设备在线监测系统功能架构 2021-12-2112硬件支撑设备通信信息统一支撑平台基本专业应用智能高级应用智能评估运行维护资产管理统一标准接口调度相邻变电站智能变电站智能化变电站概念图用户电源（互动）智能一次设备（互动）（互动、下放）（接纳

10、）智能告警高级分析决策2021-12-2113IEC61850标准核心思想的应用标准核心思想的应用具体通信技术具体通信技术逻辑设备逻辑设备物理设备物理设备2021-12-2114 （1 1） IEC 61850IEC 61850确立了电力系统的建模标准，为变电站自动确立了电力系统的建模标准，为变电站自动化系统定义了统一的、标准的化系统定义了统一的、标准的信息模型和信息交换模型信息模型和信息交换模型。 （2 2）基于）基于UMLUML技术对一、二次设备进行统一建模，采用全局统技术对一、二次设备进行统一建模，采用全局统一命名规则，变电站及变电站与控制中心之间实现无缝通信。一命名规则，变电站及变电站

11、与控制中心之间实现无缝通信。 （3 3）设备功能、系统配置乃至网络连接都可以用基于）设备功能、系统配置乃至网络连接都可以用基于XMLXML的变的变电站配置语言电站配置语言SCLSCL（Substation Configuration LanguageSubstation Configuration Language）进）进行描述、存储、交换、配置和管理。行描述、存储、交换、配置和管理。 IEC61850标准化建模应用标准化建模应用2021-12-2115变电站配置描述语言变电站配置描述语言SCLSCL应用应用系统单线图；一次设备、二次系统单线图；一次设备、二次设备、逻辑节点连接关系。设备、逻辑

12、节点连接关系。IED配置信息；逻辑节点和其配置信息；逻辑节点和其他他IED的连接关系。的连接关系。通信部分；通信部分；IED之间的通信连之间的通信连接。接。逻辑节点类型。逻辑节点类型。2021-12-2116一体化信息平台技术应用一体化信息平台技术应用2021-12-2117系统结构与组网方案系统结构与组网方案2021-12-2118智能一次设备的进展情况智能一次设备的进展情况2021-12-2119变压器嵌入式智能组件开发与应用变压器嵌入式智能组件开发与应用 监测功能组设一个主监测功能组设一个主IEDIED，监测功能组中可以包括局放监测，监测功能组中可以包括局放监测 IEDIED、油中溶、油

13、中溶解气体监测解气体监测 IEDIED、套管监测、套管监测 IED IED 等。主等。主 IED IED 承担所有监测承担所有监测 IED IED 监测结监测结果的综合分析，并与相关系统进行信息互动。果的综合分析，并与相关系统进行信息互动。 IEDIED采用采用IEC61850IEC61850标准标准/C+/C+面向对象建模、面向对象编程。面向对象建模、面向对象编程。2021-12-21201 1、配电网网架建设；、配电网网架建设；2 2、配网自动化系统建设；、配网自动化系统建设；3 3、配电网智能调度技术研究；、配电网智能调度技术研究；4 4、电动汽车充电站试点建设；、电动汽车充电站试点建设

14、；5 5、主动配电网协调控制自愈自、主动配电网协调控制自愈自治问题。治问题。1 1、配电网架薄弱问题、配电网架薄弱问题( (重新规划重新规划) )；2 2、配电自动化普及率实用化低问题；、配电自动化普及率实用化低问题；3 3、分布式能源及微网问题、分布式能源及微网问题( (重点重点) )；4 4、储能和电动汽车充电问题、储能和电动汽车充电问题(重点重点) 。5 5、电能质量问题电能质量问题2021-12-21213、分布式能源接入和微电网即插即用2、配网调控一体化技术支持系统1、故障隔离、灵活可重构的配电自动化系统4、DFACTS及电能质量治技术5、提高设备资产利用率2021-12-2122面

15、向服务的集成平台面向服务的集成平台2021-12-2123电力企业信息集成总线电力企业信息集成总线2021-12-21243、PFTTH及智能用电小区试点建设2、用电信息自动采集系统1、加强AMI，需求响应建设，缩小峰谷差，减少旋转备用容量。4、电动汽车充电服务系统建设2021-12-2125高级量测体系高级量测体系AMI架构架构2021-12-2126智能调度建设重点及研究内容智能调度建设重点及研究内容3、电网实时监控可视化系统及辅助决策2、调度综合数据平台建设1、电网调度技术支持系统4、调度数据网建设2021-12-2127 实施节能发电调度，在更长的时间范围内实现开机方式的实施节能发电调

16、度，在更长的时间范围内实现开机方式的优化，形成科学的开停机计划、备用计划，全面提升大电网资优化，形成科学的开停机计划、备用计划，全面提升大电网资源优化配置的水平。源优化配置的水平。 时序递进时序递进滚动协调滚动协调更长时间尺度上实现资源优化配置更长时间尺度上实现资源优化配置2021-12-2128智能电网调度技术支持系统结构智能电网调度技术支持系统结构 调度调度自动化自动化广域相广域相量测量量测量动态动态预警预警电能电能计量计量水电水电自动化自动化保护故保护故录信息录信息雷电雷电定位定位气象气象云图云图调度调度计划计划调度调度管理管理 控制区控制区I生产区生产区II管理区管理区III生产控制大

17、区生产控制大区原原10余套独立的应用系统余套独立的应用系统安全整合为一套平台和四类应用安全整合为一套平台和四类应用2021-12-2129感染感染病毒病毒木马木马IP数数3471123万万感染感染病毒病毒木马木马162026月均月均月均月均自电力二次安全防自电力二次安全防护方案实施后至今护方案实施后至今未检测到网络攻击未检测到网络攻击防火墙防火墙纵向认证纵向认证单向单向隔离隔离被攻被攻政府政府网站网站被攻被攻2021-12-2130电网可视化展示方式电网可视化展示方式2021-12-2131智能电网调度预警与决策支持总体架构智能电网调度预警与决策支持总体架构2021-12-2132智能通信建设

18、重点及研究内容智能通信建设重点及研究内容3、SG-ERP信息化平台2、电动汽车充电设施通信建设1、低压通信接入网OPLC2021-12-2133基于物联网的电动汽车信息管理系统基于物联网的电动汽车信息管理系统2021-12-2134云计算在智能电网中的应用场景云计算在智能电网中的应用场景2021-12-2135智能电网核心标准应用智能电网核心标准应用2021-12-2136分层进行一致性测试分层进行一致性测试联络协调 Wg5测试 （重点一致性测试可信性）Wg4主站（CIM模型，XML，61970/61968）WG1互操作和通信及安全（AMI，智能家居，家庭网络，底层协议）WG2设备（中间设备和

19、底层设备，重点结构和接口）wG32021-12-2137智能电网信息系统安全智能电网信息系统安全智能电网需要配备最先进的安全技术，起码应该与电子护照或银行卡所智能电网需要配备最先进的安全技术，起码应该与电子护照或银行卡所使用的安全技术等级类似。智能电网的所有接入点都应该通过安全芯片使用的安全技术等级类似。智能电网的所有接入点都应该通过安全芯片进行防护，每个芯片包含有唯一的进行防护，每个芯片包含有唯一的IDID，访问权限与设备是绑定的。逐步，访问权限与设备是绑定的。逐步建立和完善智能电网信息安全防御体系。建立和完善智能电网信息安全防御体系。 国家电网公司制定了国家电网公司制定了“双网双机、分区分

20、域、安全接入、动态感知、精双网双机、分区分域、安全接入、动态感知、精益管理、全面防护益管理、全面防护”的主动防御策略；从物理环境、边界、网络环境、的主动防御策略；从物理环境、边界、网络环境、主机系统、应用、数据和业务终端安全防护的各层次进行全面设计。主机系统、应用、数据和业务终端安全防护的各层次进行全面设计。 2021-12-21381、 5项项综合综合试点工程（上海世博园、天津生态城、江西共青城、试点工程（上海世博园、天津生态城、江西共青城、扬州开发区、北京未来科学城等）扬州开发区、北京未来科学城等）。 4、 配电网自动化试点工程。配电网自动化试点工程。2、 1个风、光、储、输试点工程（张家

21、口北）。个风、光、储、输试点工程（张家口北）。3、 智能变电站试点工程。智能变电站试点工程。2021-12-2139 上海世博园智能电网示范工程上海世博园智能电网示范工程 （1 1）分布式电源接入）分布式电源接入 （2 2）储能系统）储能系统 （3 3）智能变电站）智能变电站 （4 4）配电自动化）配电自动化 （5 5）故障报修管理系统（）故障报修管理系统（TCMTCM）建设）建设 （6 6）电能质量检测与控制）电能质量检测与控制 （7 7）用电信息采集系统）用电信息采集系统 （8 8）智能用电楼宇）智能用电楼宇/ /家居家居 （9 9）电动汽车充放电设施）电动汽车充放电设施 2021-12-

22、2140风、光、储、输联合示范工程风、光、储、输联合示范工程2021-12-2141中新天津生态城智能电网综合示范工程中新天津生态城智能电网综合示范工程 序号序号项目名称项目名称建设内容建设内容投资投资( (万万) )1 1分布式电源接入及微电网新分布式电源接入及微电网新技术应用技术应用光伏和垃圾发电等分布式电源接入电网配套设施光伏和垃圾发电等分布式电源接入电网配套设施2 2储能系统储能系统建设储能系统及远程监控系统建设储能系统及远程监控系统3 3智能电网设备综合状态监测智能电网设备综合状态监测建设电网设备综合状态监测系统建设电网设备综合状态监测系统4 4智能变电站智能变电站建设建设110kV110kV和畅路变电站和畅路变电站5 5配电自动化及配电自动化及调控一体化调控一体化配电自动化系统建设及调控一体化实施配电自动化系统建设及调控一体化实施6 6电能质量监测和控制电能质量监测和控制电能质量监控系统，新型电能质量控制装置应用电能质量监控系统，新型电能质量控制装置应用7 7用电信息采集系统用电信息采集系统建设用电信息采