智能变电站技术

1、智能化变电站技术任雁铭任雁铭yanmingsf-2010.03内容提要内容提要一一智能化变电站技术概述智能化变电站技术概述二二国网与南网有技术路线的差异国网与南网有技术路线的差异三、唐山郭家屯工程介绍三、唐山郭家屯工程介绍演讲者简介n 博士（电力系统自动化专业）n 教授级高级工程师n 英国工程技术学会（IET）特许工程师（CENG）n IEC TC57 WG10成员，参与IEC61850制定与修订n CIGRE B5 成员，参与多项技术专题研究n 长期从事变电站自动化系统产品开发智能变电站技术概述智能变电站技术概述-变电站分层变电站分层远方控制中心技术服务7功能A功能B9变电站层3控制继电保护

2、3控制继电保护81616间隔层传感器操作机构过程层接口过程层高压设备4545IEC61850将变电站分为三层智能变电站技术概述智能变电站技术概述-需要区分的几个需要区分的几个概念概念n 变电站层 监控系统、远动、故障信息子站等n 间隔层 保护、测控等n 过程层 智能操作箱子（或称智能单元） 合并单元 智能组件等。 智能变电站技术概述智能变电站技术概述-需要区分的几个需要区分的几个概念概念n IEC61850变电站 特征：特征： 1）两层结构（变电站层、间隔层，没有过程层）； 2）一次设备非智能化，间隔层通过电缆与传统互感器和开关连接； 3）不同厂家的装置都遵循IEC61850标准，通信上实现了

3、互连互通，取消了保护管理机； 4）间隔层保护、测控等装置支持IEC61850，直接通过网络与变电站层监控等相连。 市场特征：市场特征： 该模式在国网和南网都处于大批量推广阶段，所占比例会越来越大，以后会成为变电站标配。 例如：华东海宁变、湖北武东变等。智能变电站技术概述智能变电站技术概述-需要区分的几个需要区分的几个概念概念n 数字化变电站 特征：特征： 1）三层结构（变电站层、间隔层、过程层）； 2）使用了电子互感器，模拟量通过通信方式上送间隔层保护、测控装置； 3）通过为传统开关配智能操作箱实现状态量采集与控制的数字化； 4）间隔层设备通过网络通信方式从过程层获得模拟量、状态量并进行控制；

4、 5）不同厂家的装置都遵循IEC61850标准，通信上实现了互连互通，取消了保护管理机； 6）间隔层保护、测控等装置支持IEC61850，直接通过网络与变电站层监控等相连。 智能变电站技术概述智能变电站技术概述-需要区分的几个需要区分的几个概念概念智能变电站技术概述智能变电站技术概述-需要区分的几个需要区分的几个概念概念n 数字化变电站 市场特征：市场特征： 过去3年，很多地区以科技项目方式建设了几十座不同类型的数字化变电站，用户和厂家都积累了一些经验。价格很高。但各个工程需求不同，甚至差别很大，导致厂家针对不同工程需要进行定制。无法实现批量推广。 例如: 浙江兰溪、田乐，华北郭家屯、上海封周

5、变等。 国网：提出智能变电站，并统一试点，以后不会再出现数字化变电站的提法了。都在智能变电站名义下实施。 南网：发布了南方电网数字化变电站技术规范、广东电网公司数字化变电站技术规范等文件，对数字化变电站模式进行规范，限制了百花齐放。 因此，数字化变电站在南网还会以科技项目或试点工程方式少量出现。智能变电站技术概述智能变电站技术概述-几个概念几个概念n 智能变电站 智能变电站因国网建设智能电网而起，是智能电网的一个重要节点； 数字化变电站是智能化变电站的基础，两者共享很多技术，主要区别如下： 1）智能化一次设备； 智能变压器、智能断路器。 2）高级应用； 智能告警、智能选件、状态检修等。智能变电

6、站技术概述智能变电站技术概述-几个概念几个概念n 智能变电站 针对智能变电站，国网各部门出了一系列技术文件。 智能变电站技术导则（智能电网部） 高压设备智能化技术导则（智能电网部） 变电站智能化改造技术规范（生计部） 智能变电站设计文件（基建部）智能变电站技术概述智能变电站技术概述-几个概念几个概念n 智能变电站 国网部署了两轮试点工程： 1）第一轮 7个工程（4个新建站+3个旧站改造） 例如：长春南500kV, 兰溪500kV。 2）第二轮 每个网省公司3个配额（2个新站+1个旧站），共计约60个工程。 例如：浙江杭州云会220kV。智能变电站技术概述智能变电站技术概述-几个概念几个概念n

7、智能变电站 上述工程原则上应按国网有关技术规范建设，但目前一次设备的智能化水平还不能马上达到要求。存在一个过渡期。 上述试点工程2010年都会逐步招标。 国网与南网技术路线的差异国网与南网技术路线的差异n国网公司： 在数字化变电站基础上做了如下推进： 1）一次设备真正智能化 发布高压设备智能化技术导则、智能变压器技术条件、智能断路器技术条件，将国内主流一次厂家发动起来，以智能组件模式实现一次设备真正智能化。 目前一次厂家也向国网公司做出了积极响应。 2）高级应用 从智能电网角度对变电站提出了高级应用需求，例如智能告警、状态检修等。 3）技术上细化 国调继保处出台智能变电站继电保护实施导则，要求

8、保护装置直采直调，限制了网络跳合闸等。 国网与南网技术路线的差异国网与南网技术路线的差异n国网公司（续）： 在数字化变电站基础上做了如下推进： 1）一次设备真正智能化 发布高压设备智能化技术导则、智能变压器技术条件、智能断路器技术条件，将国内主流一次厂家发动起来，以智能组件模式实现一次设备真正智能化。 目前一次厂家也向国网公司做出了积极响应。 2）高级应用 从智能电网角度对变电站提出了高级应用需求，例如智能告警、状态检修等。 3）技术上细化 国调继保处出台智能变电站继电保护实施导则，要求保护装置直采直调，限制了网络跳合闸等。 国网与南网技术路线的差异国网与南网技术路线的差异n 南网： 在数字化

9、变电站基础上做了如下推进： 1）以南方电网数字化变电站技术规范等技术文件形式，对过去几年的经验进行总结，明确了应用模式。 2）主张保护装置通过网络方式跳闸和信息共享。 3）各厂家过去几年的技术积累都可被继承，现有装置基本可满足要求。 4）暂时不提智能一次设备的要求，待国网做成后，可直接分享胜利成果。 四方公司工程业绩四方公司工程业绩数字化变电站数字化变电站进度进度四方公司供货范围四方公司供货范围唐山郭家屯唐山郭家屯220kV220kV已投运已投运系统集成商，全套保护及智能操作箱系统集成商，全套保护及智能操作箱浙江田乐浙江田乐110kV110kV已投运已投运系统集成商，全套保护及智能操作箱系统集

10、成商，全套保护及智能操作箱浙江海宁浙江海宁500kV500kV已投运已投运系统集成商，线路保护系统集成商，线路保护珠海兰埔珠海兰埔110kV110kV已投运已投运系统集成商，低压保护系统集成商，低压保护浙江兰溪浙江兰溪500kV500kV已投运已投运500kV500kV线路保护，低压保护，智能操作箱线路保护，低压保护，智能操作箱上海封周上海封周110kV110kV已投运已投运全套保护全套保护河北安辛河北安辛220kV220kV已投运已投运线路保护线路保护天津陈埔天津陈埔220kV220kV已投运已投运线路保护线路保护河北大名河北大名220kV220kV已投运已投运线路保护线路保护内蒙杜尔伯特内

11、蒙杜尔伯特220kV220kV已投运已投运线路保护线路保护南方电网继保处实验室南方电网继保处实验室已验收已验收通信记录分析装置、调试系统、保护、智能操作箱等通信记录分析装置、调试系统、保护、智能操作箱等佛山西江佛山西江500kV500kV现场联调现场联调全套保护及合并单元全套保护及合并单元上海徐行上海徐行500kV500kV现场联调现场联调系统集成商系统集成商, ,主变保护，合并单元及智能操作箱主变保护，合并单元及智能操作箱浙江大侣浙江大侣110kV110kV现场联调现场联调线路保护线路保护福建先农变福建先农变220kV220kV已中标已中标系统集成商，系统集成商，110kV110kV保护测控

12、保护测控广州番禺站广州番禺站220kV220kV已中标已中标系统集成商系统集成商绍兴东关变绍兴东关变220kV220kV已中标已中标系统集成商，系统集成商，220kV220kV及及110kV110kV线路保护线路保护浙江闻堰浙江闻堰220kV220kV已中标已中标线路保护线路保护广东电科院数字化实验室广东电科院数字化实验室进行中进行中通信记录分析装置、测试系统、保护、智能操作箱子等。通信记录分析装置、测试系统、保护、智能操作箱子等。郭家屯工程概述郭家屯工程概述n 工程实施单位 郭家屯智能变电站是华北电网公司的重点科技项目、标杆示范工程。 主要参与实施的单位包括华北电网公司、唐山供电公司、华北电

13、力设计院。 郭家屯站系统集成商为北京四方公司。郭家屯工程概述郭家屯工程概述n 工程实施规划 2006年确定郭家屯变电站进行数字化变电站试点。 2007年开始调研和论证 2008年3月完成设备招标 2009年6月完成工厂内联调 2009年2月确定在数字化基础上进行智能化完善 预计2009年8月底投产郭家屯工程概述郭家屯工程概述n 全站框架：三层两网、双套独立、测保合一郭家屯总体方案郭家屯总体方案n 三层两网 全站设备分为站控层设备、间隔层设备和过程层设备。 使用两层网络连接三层设备：站控层网络和过程层网络。 站控层网络和过程层网络不允许有任何连接。 郭家屯总体方案郭家屯总体方案n 双套独立 站内

14、双重化部分设置独立的两套保护装置，与之配合的过程层设备、过程层网络和一次设备接口完全独立。 每套保护使用单套星形过程层网络，双套网络严格避免连接。 双套保护之间仅保留闭锁重合闸配合关系，使用双套操作箱之间的电缆实现。 郭家屯工程总体方案郭家屯工程总体方案n 双套独立郭家屯工程总体方案郭家屯工程总体方案n 测保合一 全站220kV、110kV和10kV设备均实现测控保护装置合一。 220kV部分测控随保护一同双重化。 监控系统实现接入双测控功能。 郭家屯工程总体方案郭家屯工程总体方案n 过程层设备就地下放 过程层合并单元和智能操作箱就地安装在一次设备附近的户外柜内。 按间隔配置户外柜，双重化设备

15、安装在一面户外柜内。 户外柜具备较高防护等级，采用直流环网供电。 郭家屯工程总体方案郭家屯工程总体方案n 电子式互感器 全站采用电子式互感器。 电流互感器为空心线圈和带铁芯的低功率线圈原理，二次光纤输出。 电压互感器为电感分压原理，二次光纤输出。 郭家屯工程总体方案郭家屯工程总体方案n 智能操作箱 采用智能操作箱完成对断路器的数字化。 间隔内隔离开关通过智能操作箱接入过程层网络。 变压器中性点设置专用智能单元。 郭家屯工程总体方案郭家屯工程总体方案n 电压切换和并列 电压并列由母线保护装置软件完成。 电压切换由MU完成。郭家屯工程总体方案郭家屯工程总体方案n 对时方式 采用PPS和B码方式。首

16、个完全意义上的首个完全意义上的220kV数字化智能变电站数字化智能变电站n 全站采用以太网结构。n 实现了MMSGOOSESV全部组网方式。首次在首次在220kV实现测保一体化实现测保一体化n 220kV部分实现测控保护一体化。n 220kV部分监控系统接入双套测控装置。首次以分散录波方式解决了变电站录波难题首次以分散录波方式解决了变电站录波难题n 测保一体化装置具备独立的录波功能。n 录波数据通过站控层网络汇集到监控系统进行分析。首次在数字化变电站条件下实现全站顺控首次在数字化变电站条件下实现全站顺控n 无需预先制作顺控票。n 和操作票专家系统结合，在操作中自动执行可遥控项。n 满足规程要求

17、：每一步操作都在站控层进行五防判断。n 可以和电脑钥匙、锁具配合，完成手动设备控制。首次在数字化变电站条件下实现全站顺控首次在数字化变电站条件下实现全站顺控n 经过预演形成的操作序列 ：首次对开关内部二次回路进行智能集成化改造首次对开关内部二次回路进行智能集成化改造n 一次设备内保留基本的线圈和辅助接点。n 控制回路简化后安装到户外柜内。 首次以网络化方式实现的变压器非电量保护首次以网络化方式实现的变压器非电量保护n 变压器中性点智能单元接入非电量接点。n 智能单元输出GOOSE报文跳各侧智能操作箱。n 非电量跳双重化的两套智能操作箱。首次实现保护自动闭环测试首次实现保护自动闭环测试n 使用数

18、字式测试设备完成对保护的整组自动测试。首次实践过程层采样值组网传输首次实践过程层采样值组网传输n 采样值采用IEC61850-9-1标准。n 使用100M光纤以太网传输采样值。n 同一采样数据通过交换机在各间隔共享。n 采样值通过VLAN隔离。首次实现过程层设备分布式就地安装首次实现过程层设备分布式就地安装n 智能操作箱和合并单元就地安装。n 双重化设备安装在同一户外柜内。首次保护信息管理系统与监控系统一体化设计首次保护信息管理系统与监控系统一体化设计n 监控系统和故障信息系统合一。n 计量服务器与监控主机合并，设置独立的电能转发工作站。 亮点：全站使用数字式电度表亮点：全站使用数字式电度表n 电度表具备IEC61850-9-1接口。n 电度表与变电站层、过程层通信接口都采用光纤以太网。 亮点：亮点：主设备在线监测主设备在线监测n 主设备运行状态通过MMS网接入监控系统。 亮点：亮点：网络交换机主站监测网络交换机主站监测 n 全站过程层交换机通过SNMP协议接入监控系统。n 采用过程层网络传输SNMP报文，220kV和110kV构成两独立树状路径。 亮点：全站采用软压板亮点