智能变电站导则宣讲-倪益民

智能变电站研究与建设倪益民国网电力科学研究院2011年5月目录主要内容

背景概述

智能变电站技术导则概要

试点建设与热点问题变电站自动化现状-常规变电站采集资源重复、设计复杂变电站内存在多套系统数据采集要求不一致大量设备都有数据采集单元系统、设备之间互操作性差

通信规约繁杂缺乏一致性测试、权威认证线性点表传输割裂了数据之间的联系信息不标准不规范，难以充分应用原理、算法、模型不一致导致信息输出不一致装置信息输出不平衡通讯规约的信息承载率低变电站自动化现状-常规变电站变电站自动化现状-数字化变电站数字化变电站两大应用

电子式互感器IEC61850数字化变电站存在的问题

缺乏相关的建设标准、规范

过程层／间隔层设备与一次设备接口不规范

没有解决IEC61850／61970的问题主要局限在自动化系统本身，无整个变电站的建设体系（计量）变电站没有信息体系，没有形成更多的智能应用缺乏检验、试验评估体系总体上处于试验阶段

电网基础体系技术支撑体系智能应用体系标准规范体系一个目标三个阶段两条主线四个体系五个内涵构建以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网技术上实现信息化、自动化、互动化管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化2009-2010年：研究试点阶段2011-2015年：全面建设阶段2016-2020年：完善提升阶段坚强可靠经济高效清洁环保透明开放友好互动六个环节发电线路变电配电用户调度

中国坚强智能电网发展战略框架智能电网建设思路统一规划统一标准统一建设三统一3、设备信息和运行维护策略与电力调度实现全面共享互动，实现基于状态的全寿命周期综合优化管理2、枢纽及中心变电站全面建成或改造成为智能化变电站1、实现全网运行数据的统一断面采集、实时信息共享以及电网实时控制和智能调节，支撑各级电网的安全稳定运行和各类高级应用变电环节的目标：智能电网对变电站功能的重新定位与发展目标总体目标：应用智能变电站相关技术，实现电网运行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；到2015年，新建110（66）kV及以上智能变电站约5100座，完成变电站智能化改造约1000座。3、智能变电站运维集约化2、变电站智能化改造1、新建智能变电站4、输变电设备状态监测系统重点项目:智能电网对变电站功能的重新定位与发展目标目录主要内容

背景概述

试点建设与热点问题智能变电站技术导则概要智能电网标准化规划标准体系规划专业分支与技术领域标准/系列标准

某技术领域的基础性的技术导则具体标准相关配套标准智能变电站最基本的标准该导则框架明晰，技术前瞻，对智能变电站的建设、改造、发展具有较强的指导作用，可作为智能变电站建设与在运变电站智能化改造的指导性文件。导则意见响应公司相关部门、全部网省公司、科研单位、顾问集团公司、设计院、三大开、三大变、许继、国电南自、东方电子等设备厂家，共59个单位，另外还有数十位专家。收到45份不同部门、单位、专家的反馈意见，经整理、归并共548条意见。另外还有批注式意见5份，打印意见1份，手写意见1份。《导则》编制出发点前瞻性与可操作性

考虑到智能电网发展时间跨度大，为保证技术的前瞻性及创新性，《导则》仅对变电站的发展目标和各个环节提出功能性要求，具体技术实现细节由后续的相关标准完成。继承与创新的结合《导则》尽可能描述与传统变电站不同的技术和功能提出的新概念体现了一次、二次专业有机融合的趋势，又考虑适应近期发展现状提出了一系列系统级高级应用《导则》编制出发点采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站定义智能开关设备是指具有较高性能的开关设备和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，不仅具有开关设备的基本功能，还具有附加功能，尤其在监测和诊断方面。（IEC62063：1999）预备概念-智能开关智能设备与智能组件“智能设备”不但具有传输和分配电能的主设备本体，还具有测量、控制、保护、计量等功能。其回归电力系统设备的本意，不再强调传统的一、二次设备的划分。各功能的物理形态以智能组件方式体现，组件又是一个灵活的概念，可以由一个完成所有功能，也可以分散独立完成，可以外置于主设备本体之外，也可以内嵌于主设备本体之内。上述概念即考虑了传统一、二次设备的现状，也考虑了未来的发展趋势，可适用于今后智能变电站的发展。智能设备=一次设备+智能组件的有机结合创新概念智能设备＝一次设备（实物）＋智能组件（实物）一次设备：传统一次设备，为实物智能组件：简单讲是原来二次设备的统称，为“智能组合件”的意思，其功能由1～5个功能单元完成，为实物。智能组件的表现形式可以是：测控装置、保护装置、测控保护装置、状态监测装置、智能终端、MU等，也可以是几个装置的集合，如：GIS汇控柜、屏柜等创新概念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，也可以内嵌于高压设备，这时就是一个智能一次设备的概念。智能设备演化图技术原则

高可靠性的设备是变电站坚强的基础智能变电站设备具有信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、状态可视化等主要技术特征，符合易扩展、易升级、易改造、易维护的工业化应用要求设计、建设、功能满足相关标准、规范要求建立包含电网实时同步实时信息、保护信息、设备状态、电能质量等各类数据的标准化信息模型技术原则

建立站内全景数据的统一信息平台，供系统层各子系统统一数据标准化规范化存取访问以及和调度等其它系统进行标准化交互满足变电站集约化管理、顺序控制、状态检修等要求，并可与调度、相邻变电站、电源（包括可再生能源）、用户之间的协同互动，支撑各级电网的安全稳定经济运行满足无人值班要求遵守安全防护总体方案体系结构

过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子装置间隔层设备一般指继电保护装置、系统测控装置、监测功能组主IED等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。遵守安全防护总体方案体系结构

站控层包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同步相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功能站控层功能宜高度集成智能设备支持采用系统级的运行控制策略设备功能

一次设备高可靠性、尽可能免维护电子式互感器集成到一次设备设备功能

智能组件基本功能要求测量数字化、控制网络化、状态可视化可集成计量、保护功能就地安置在宿主设备旁边支持在线调试设备功能

测量单元 统一断面实时数据同步采集，带精确的绝对时标 基于三态数据（稳态、暂态、动态）的综合测控，进行全站数据的统一采集及标准方式输出控制单元 具有全站防止电气误操作闭锁功能 具有本间隔程序化操作功能

设备功能

保护单元 遵守继电保护基本原则 双重化配置的两套保护，其信息输入输出环节应完全独立 采用电子式互感器时，应优化保护原理判据、提高性能监测单元 扩展自诊断范围，提高准确性和时效性 具有通过传感器自动采集和从生产管理系统自动复制获取设备状态信息的能力 传感器可外置、内置，传感器的接入应不影响高压设备的安全运行设备功能

计量单元 准确、完整、可靠、及时、保密 分时段、需量电能量自动采集、处理、传输、存储 针对不同计量单元特点制定各方认可的检定和溯源规程通信单元 完全自描述的通信信息与模型 报文丢包及数据完整性甄别功能 按优先级传送网络数据，流量可控 采用信息安全技术系统功能

系统功能应高度集成一体化数据源应统一、标准化、网络共享智能设备之间应实现进一步的互联互通，支持采用系统级的运行控制策略系统功能

源端维护维护时在变电站利用统一配置工具进行配置，生成标准配置文件。监控系统与调度/集控系统可自动获得变电站标准配置文件，并自动导入到自身系统数据库中。系统功能

设备状态可视化

应采集主要一次设备（变压器、断路器等）状态信息，进行可视化展示并发送到上级系统，为电网实现基于状态检测的设备全寿命周期综合优化管理提供基础数据支撑智能告警及分析决策

故障信息综合分析决策系统功能

支撑经济运行与优化控制站域控制

利用对站内信息的集中处理、判断，实现站内安全自动控制装置（如备自投、母线分合运行）的协调工作，适应系统运行方式的要求系统功能

与外部系统信息交互具有与大用户、电源等外部系统进行信息交换的功能，能转发相关设备线运行状况等相关信息。

其它内容

辅助设施配置视频监控、安防系统照明系统提倡太阳能、地热、风能等清洁能源供电站用电源（直流、交流、逆变、UPS）一体化考虑、一体化设计、一体化监控温度、湿度等环境因素都需监控其它内容

变电站设计：优化、节约、高效和环保调试与验收：设备调试工具和手段运行维护：智能化、安全性检测评估：智能化测试和评估目录主要内容

背景概述智能变电站技术导则概要

试点建设与热点问题智能变电站标准化建设

序号编号名称标准分类牵头部门1Q/GDW383-2009智能变电站技术导则基础公司智能电网部2Q/GDWZ410-2010高压电气设备智能化导则基础公司智能电网部3Q/GDWZ414-2010变电站智能化改造技术规范设计公司生技部4Q/GDW441-2010智能变电站继电保护技术规范设计国调中心5Q/GDW393-2009110（66）kV-220kV智能变电站设计规范设计公司基建部6Q/GDW394-2009330kV-750kV智能变电站设计规范设计公司基建部7Q/GDW424-2010电子式电流互感器技术规范设备公司基建部8Q/GDW425-2010电子式电压互感器技术规范设备公司基建部9Q/GDW426-2010智能变电站合并单元技术规范设备公司基建部10Q/GDW427-2010智能变电站测控单元技术规范设备公司基建部11Q/GDW428-2010智能变电站智能终端技术规范设备公司基建部12Q/GDW429-2010智能变电站网络交换机技术规范设备公司基建部13Q/GDW430-2010智能变电站智能控制柜技术规范设备公司基建部14Q/GDW431-2010智能变电站自动化系统现场调试导则施工与验收公司基建部智能变电站标准化建设

序号标准名称制定或修订主管部门计划发布时间1电子式互感器现场校验规范正在制定江苏公司2010.122数字化变电站合并单元性能测试标准正在制定华东公司2010.123智能变电站自动化体系规范正在制定国网电科院2010.124智能变电站信息模型及通信接口技术规范正在制定国网电科院2010.125变电站智能化改造工程验收规范正在制订生技部2010.12。。。。。40智能组件柜技术条件计划制定智能电网部2011.1241智能组件通用技术规范计划制定智能电网部2011.12智能变电站试点建设

试点工程名称750kV陕西延安变（新建）500kV浙江兰溪变（改造）220kV江苏西泾变（新建）220kV青岛午山变（改造）110kV河南金谷园（改造）110kV山东济宁黄屯变（新建）110kV湖南金南变（新建）110kV四川北川变（新建）

通过先进的传感技术、网络通信、统一规约等，实现采集、传输、执行过程的数字化，实现不同厂商不同装置间的互操作，解决了常规变电站中的传统互感器、电缆连接、信息传输等方面存在的问题；通过信息数据化、多技术融合等手段，建立信息一体化平台，综合利用各种标准规范化的信息和技术实现顺序控制、智能告警、在线监测、设备状态可视化等高级功能，将传统的SCADA、保信、五防、在线监测等功能居于一体，系统集成化程度显著提高；通过“一次设备+传感器+智能组件”模式来构建智能化一次设备，并实现就地下放，一次设备的紧凑性和智能化程度得到加强，有力地促进了传统一、二次设备的融合。智能变电站试点建设

项目改造前改造后电子式互感器常规互感器，通过导线传输测量信号，二次接线复杂，不易实现数据的同步采样和共享，准确度易受铁磁特性影响实现数字化采样及传输。实现同步采样及数据共享，二次电缆及接线端子大大减少智能组件常规监视量少，且分散于各个系统中具备保护、测量、控制、状态监测等功能；通过DL/T860与信息一体化平台接口，具备智能控制能力。采用一体化设计的智能组件柜，集成保护、控制、监测、合并单元及智能终端等二次功能智能变电站试点建设

项目改造前改造后顺序控制传统站已采用，但未考虑软压板投退等操作不仅可以支持较为复杂操作的顺序控制，还融入了软压板投退、保护定值切换，进一步提升了顺控的范围和深度源端维护无此功能可实现变电站端得图、模、库在主站端得自动继承与应用设备状态可视化无此功能不仅可以监测设备的状态和整体性能，同时还能将监测数据与设备本体相结合进行可视化显示信息模型二维点表，数据之间的关联被割裂；输出信息模型不统一，互操作性差；现场调试十分复杂，运行维护困难面向对象建模，信息模型统一，实现不同厂家设备的互操作GOOSE应用无此功能全站网络跳闸，扩展应用于全站逻辑闭锁等功能，节省了电缆连接，简化了二次设计信息一体化平台无此功能全站信息模型统一，支持全站各类型、各系统数据的接入，实现了全站数据的全景采集和上送，为高级应用功能提高了基础智能变电站试点建设

项目改造前改造后交直流一体化电源各电源系统独立运行、设备完整状态无法实时监测各交直流电源采用一体化技术设计，以DL/T860标准接入一体化平台，各子系统协调控制，状态信息实时传送后台及远方智能巡检只有定点视频监控功能或者人工巡检采用智能机器人等方式实现对开关设备状态进行监控，辅助红外测温等技术环境监测无此功能通过温湿度监测和控制单元，实现就地和远方后台调控启停，智能控制继电保护等电子设备的运行环境绿色照明采用节能灯进行照明，由站内电源供电采用高效光源和节能灯具；照明使用太阳能，并通过太阳能辅助站内蓄电池充电；节能灯与灯光控制系统、灯光与设备联动、局部灯光自动调控智能变电站科研项目