智能变电站技术标准化

智能变电站技术标准化.4.11吴在军

东南大学电气工程学院第1页23背景概述1汇报提要智能变电站标准化概要热点问题第2页变电站自动化现实状况-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联络第3页信息不标准不规范，难以充分应用原理、算法、模型不一致造成信息输出不一致装置信息输出不平衡通讯规约信息承载率低变电站自动化现实状况-常规变电站第4页变电站自动化现实状况-数字化变电站数字化变电站两大应用

电子式互感器IEC61850数字化变电站存在问题

建设模式各异，缺乏相关建设标准、规范

过程层／间隔层设备与一次设备接口不规范

没有处理IEC61850／61970融合问题主要局限在自动化系统本身，无整个变电站建设体系（计量）变电站没有信息体系，没有形成更多智能应用缺乏检验、试验评定体系总体上处于试验阶段

第5页智能电网对变电站功效重新定位与发展目标变电站是智能电网建设主要节点之一，其主要作用就是为智能电网提供标准、可靠节点（包含一、二次设备和系统）支撑实现全网运行数据统一实时断面采集、实时信息共享以及电网实时控制和智能调整，支撑各级电网安全稳定运行和各类高级应用设备信息和运行维护策略与电力调度实现全方面共享互动，实现基于状态全寿命周期综合优化管理枢纽及中心变电站全方面建成或改造成为智能化变电站第6页目录主要内容

背景概述

热点问题智能变电站标准化概要第7页智能变电站基础标准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，为确保技术前瞻性及创新性，基础性标准规范对变电站发展目标和各个步骤提出功效性要求，详细技术实现细节由后续相关标准完成第8页智能变电站基础标准编制出发点继承与创新结合尽可能描述与传统变电站不一样技术和功效提出新概念表达了一次、二次专业有机融合趋势，又考虑适应近期发展现实状况提出了一系列系统级高级应用第9页智能变电站定义采取先进、可靠、集成、低碳、环境保护智能设备，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效，并可依据需要支持电网实时自动控制、智能调整、在线分析决议、协同互动等高级功效变电站。第10页创新概念智能设备一次设备和智能组件有机结合体，含有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功效一体化和信息互动化特征高压设备，是高压设备智能化简称。“智能设备”不但含有传输和分配电能主设备本体，还含有测量、控制、保护、计量等功效。其回归电力系统设备本意，不再强调传统一、二次设备划分。各功效物理形态以智能组件方式表达，组件又是一个灵活概念，能够由一个完成全部功效，也能够分散独立完成，可外置于主设备本体之外，也可内嵌于主设备本体之内。第11页创新概念智能设备＝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统称，为“智能组合件”意思，其功效由1～5个功效单元完成，为实物。智能组件表现形式能够是：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，也能够是几个装置集合，如：GIS汇控柜、屏柜等第12页智能组件概念是灵活能够只完成一个功效，比如测控，这时其就是一个测控装置；能够完成保护与测控功效，这时就是一个四合一装置。它能够外置，符合现有设备情况，也能够内嵌于高压设备，这时就是一个智能一次设备概念。创新概念上述概念既考虑了传统一、二次设备现实状况，也考虑了未来发展趋势，可适合用于今后智能变电站发展。第13页智能设备演化图创新概念第14页技术标准高可靠性智能设备是变电站坚强基础智能变电站设备含有信息数字化、功效集成化、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、易维护工业化应用要求设计、建设、功效满足相关标准、规范要求建立包含电网实时同时信息、保护信息、设备状态、电能质量等各类数据标准化信息模型第15页技术标准建立站内全景数据统一信息平台，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、次序控制、状态检修等要求，并可与调度、相邻变电站、电源（包含可再生能源）、用户之间协同互动，支撑各级电网安全稳定经济运行满足无人值班要求恪守安全防护总体方案第16页体系结构过程层包含变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属智能组件以及独立智能电子装置间隔层设备普通指继电保护装置、系统测控装置、监测功效组主IED等二次设备，实现使用一个间隔数据而且作用于该间隔一次设备功效，即与各种远方输入/输出、传感器和控制器通信。恪守安全防护总体方案第17页体系结构站控层包含自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等，实现面向全站设备监视、控制、告警及信息交互功效，完成数据采集和监视控制（SCADA）、操作闭锁以及同时相量采集、电能量采集、保护信息管理等相关功效。站控层功效宜高度集成智能设备支持采取系统级运行控制策略第18页设备功效一次设备传感器或/和执行器与一次设备本体可采取集成化设计电子式互感器集成到一次设备智能组件基本功效要求测量数字化、控制网络化、状态可视化可集成计量、保护功效就地安置在宿主设备旁边支持在线调试第19页设备功效测量单元 统一断面实时数据同时采集，带准确绝对时标 基于三态数据（稳态、暂态、动态）综合测控，进行全站数据统一采集及标准方式输出具备电能质量数据测量功效控制单元 含有全站预防电气误操作闭锁功效 含有本间隔程序化操作功效支持网络化控制功效第20页设备功效保护单元 恪守继电保护基本标准 双重化配置两套保护，其信息输入输出步骤应完全独立 采取电子式互感器时，应优化保护原理判据、提升性能监测单元 扩展自诊疗范围，提升准确性和时效性 含有经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能力 传感器可外置、内置，传感器接入应不影响高压设备安全运行第21页设备功效计量单元

分时段、需量电能量自动采集、处理、传输、存放应具备可靠数字量或模拟量输入接口，用于接收合并单元输出信号 针对不一样计量单元特点制订各方认可检定和溯源规程通信单元

完全自描述通信信息与模型 报文丢包及数据完整性甄别功效 按优先级传送网络数据，流量可控 依据IEC62351标准，采取信息安全技术第22页系统功效（基本功效）系统功效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深入互联互通，支持采取系统级运行控制策略第23页系统功效（基本功效）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/集控系统可自动取得变电站标准配置文件，并自动导入到本身系统数据库中。电能质量评定与决议

宜实现包含谐波、电压闪变、三相不平衡等监测在内电能质量监测、分析与决议功效，为电能质量评定和治理提供依据。

第24页系统功效（高级功效）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议应建立变电站故障信息逻辑和推理模型，实现对故障告警信息分类和过滤，对变电站运行状态进行在线实时分析和推理，自动汇报变电站异常并提出故障处理指导意见。第25页系统功效（高级功效）故障信息综合分析决议宜在故障情况下对包含SOE信号及保护装置、相量测量、故障录波等数据进行数据挖掘、多专业综合分析，并将变电站故障分析结果以简练明了可视化界面综合展示。支撑经济运行与优化控制

应综合利用变压器自动调压、无功赔偿设备自动调整等伎俩，支持变电站及智能电网调度技术支持系统安全经济运行及优化控制。第26页系统功效（高级功效）站域控制

利用对站内信息集中处理、判断，实现站内安全自动控制装置（如备自投、母线分合运行）协调工作，适应系统运行方式要求与外部系统信息交互含有与大用户、电源等外部系统进行信息交换功效，能转发相关设备线运行情况等相关信息。第27页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、湿度等环境原因都需监控第28页其它内容变电站设计：优化、节约、高效和环境保护调试与验收：设备调试工具和伎俩运行维护：智能化、安全性检测评定：智能化测试和评定第29页目录主要内容

背景概述智能变电站标准化概要

热点问题第30页智能变电站与数字化变电站数字化变电站

电子式互感器用于扩大数字化技术范围、统一简化采集源IEC61850处理信息建模和互操作问题智能变电站主要特征表达“智能”设备智能化+高级智能应用数字化变电站技术是智能变电站一部分智能变电站是变电站整体技术跨越第31页单元、装置与设备单元强调实现功效，主要是逻辑概念，非物理实物，功效实现能够跨越多个装置，能够是装置一部分。此概念同IEC61850相同。装置是单元或者部分单元物理载体，含有物理形态。在常规变电站中，单元和装置概念是重合，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、功效集合第32页现阶段智能变电站建设关注点智能变电站继电保护相关要求双重化配置应遵照完全独立标准

直接采样

直接跳闸闭锁、开启信号GOOSE组网SV网络、GOOSE网络、站控层MMS网络完全独立

分布式母差智能变电站设计方面要求宜采取智能设备在线监测范围视频与安防第33页变电站智能化改造常规站改造一次设备增设状态监测单元

全站IEC61850，取