智能變電站關鍵技術研究

1、 電科院電科院 2010年年3月月31日日 電科院電科院內容內容 主要內容：主要內容： （1）背景）背景 （2）國內外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢）國內外現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 （3）智能變電站的主要特征）智能變電站的主要特征 （4）智能變電站的關鍵技術）智能變電站的關鍵技術 （5）智能變電站技術導則解析）智能變電站技術導則解析 （6）實施策略及注意事項）實施策略及注意事項 電科院電科院 電科院電科院 電科院電科院數(shù)字化電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的區(qū)別數(shù)字化電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的區(qū)別 電科院電科院 電科院電科院 電科院電科院 電科院電科院控制中心層控制中心層變電站自動化層變電站自動化層GIS SF6傳感器傳感器變壓器變壓器傳感器傳感

2、器OHL傳感器傳感器其它狀態(tài)其它狀態(tài)監(jiān)測傳感監(jiān)測傳感器器變壓器監(jiān)變壓器監(jiān)測測變電站自變電站自動化動化OHL監(jiān)測監(jiān)測其它監(jiān)測信息模其它監(jiān)測信息模塊塊信息模塊信息模塊信息模塊信息模塊接口接口GIS監(jiān)測監(jiān)測以設備為對象的智能以設備為對象的智能節(jié)點信息采用節(jié)點信息采用IEC 61850 協(xié)議接入智能協(xié)議接入智能變電站系統(tǒng)。變電站系統(tǒng)?？刂浦行膶樱和ㄟ^統(tǒng)控制中心層：通過統(tǒng)一信息模型掌握變電一信息模型掌握變電站系統(tǒng)及設備的狀態(tài)。站系統(tǒng)及設備的狀態(tài)。突出一次設備狀態(tài)突出一次設備狀態(tài)智能評估及預警智能評估及預警 電科院電科院： 電科院電科院 電科院電科院 電科院電科院 電科院電科院 智能變電站與傳統(tǒng)的變電站有

3、什么差異？智能變電站與傳統(tǒng)的變電站有什么差異？ 電科院電科院 智能變電站與傳統(tǒng)的變電站有什么差異？智能變電站與傳統(tǒng)的變電站有什么差異？ 電科院電科院 電科院電科院 電科院電科院智能變電站技術方向（1） 智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成部分。高可靠性的設備是變電站堅強的基礎，綜合分析、自動協(xié)同控制是變電站智能化的關鍵，設備信息數(shù)字化、功能集成化、結構緊湊化、檢修狀態(tài)化是發(fā)展方向，運維高效化是最終目標。 電科院電科院智能變電站技術方向（2）智能變電站的設計及建設應按照DL/T 1092三道防線要求，滿足DL/T 755三級安全穩(wěn)定標準；滿足GB/T 14285繼電保護選擇性、速動性、靈敏性、可靠性的

4、要求；遵守電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案。智能變電站的測量、控制、保護等單元應滿足GB/T 14285、DL/T 769、DL/T 478、GB/T 13729的相關要求，后臺監(jiān)控功能應參考DL/T 5149的相關要求。智能變電站的通信網(wǎng)絡與系統(tǒng)應符合DL/T 860標準。應建立包含電網(wǎng)實時同步運行信息、保護信息、設備狀態(tài)、電能質量等各類數(shù)據(jù)的標準化信息模型，保證基礎數(shù)據(jù)的完整性及一致性。 電科院電科院智能變電站技術方向（3）智能變電站設備應符合易集成、易擴展、易升級、易改造、易維護的工業(yè)化應用要求。主要設備（變壓器、斷路器等）狀態(tài)信息應進行采集并可視化展示，為電網(wǎng)設備管理提供基礎數(shù)據(jù)的支撐。應

5、實現(xiàn)變電站與調度、相鄰變電站、電源、用戶之間的協(xié)同互動，支撐各級電網(wǎng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行。各項功能應滿足變電站集中控制、無人值班的要求。宜建立站內全景數(shù)據(jù)的統(tǒng)一信息平臺，供系統(tǒng)層各子系統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準化規(guī)范化存取訪問及向調度系統(tǒng)上送。設備和系統(tǒng)應進行智能化能力的測試與智能化程度的評估。 電科院電科院 、 電科院電科院 設備與系統(tǒng)的設計選型應滿足安全可靠的原則，盡可能采用符合智能變電站運維高效化要求的結構緊湊型設備，優(yōu)化整合，避免裝置功能的重復配置，優(yōu)化設備布置和組屏方案。 系統(tǒng)設計所涉及的內容包括但不限于如下方面：全站的網(wǎng)絡圖、VLAN劃分、IP配置、虛端子設計、虛端子的二次接線圖、同步系統(tǒng)圖等。

6、 變電站布置變電站布置 在安全可靠、技術先進、經(jīng)濟合理的前提下，智能變電站設計應符合資源節(jié)約、環(huán)境友好的技術原則和設計要求，優(yōu)化智能變電站總平面布置（包括電氣主接線、配電裝置、構支架等），節(jié)約占地，節(jié)能環(huán)保。 電科院電科院土建與建筑物土建與建筑物優(yōu)化建筑結構設計，合并相同功能的房間；放置系統(tǒng)層設備的機房、主控樓等建筑應盡可能小型化，合理減少變電站占地面積和建筑面積，節(jié)約投資。應盡可能使用光纖替代電纜，優(yōu)化電纜溝布置。網(wǎng)絡架構網(wǎng)絡架構應充分考慮經(jīng)濟性，網(wǎng)絡設備應靈活配置，優(yōu)化交換機數(shù)量，降低網(wǎng)絡總成本。應充分考慮擴展性，網(wǎng)絡系統(tǒng)應易擴展、易配置；當變電站新設備接入引起網(wǎng)絡性能下降時，應保證滿足自

7、動化功能及性能指標的要求。網(wǎng)絡通信架構設計應確保在運行維護時試驗部分的網(wǎng)絡不影響運行系統(tǒng)。 電科院電科院 通信如何提供支撐通信如何提供支撐? 應用如何滿足要求應用如何滿足要求? 智能電子裝置如何整合智能電子裝置如何整合? 如何保證標準化規(guī)范化如何保證標準化規(guī)范化? 電科院電科院(1)智能變電站建設初期，站內基本的控制與保護手段應予保留。在多個智能變電站建成投運后，可根據(jù)情況逐步實現(xiàn)分布協(xié)同控制與保護功能。變電站內元件保護及線路保護等基礎保護，應簡單可靠，能夠獨立完成自身功能，不受制于其他輔助設備或手段，保證設備、線路的安全可靠運行。(2)智能變電站的技術應用應滿足電力系統(tǒng)“三道防線”（預防控制

8、、緊急控制、校正控制）、繼電保護“四性”（靈敏性、選擇性、速動性、可靠性）、電力二次安全防護總體方案的要求。(3)智能一次設備應以一次設備可靠性為前提，智能應用為目標，功能實現(xiàn)應按近期、中期、遠期規(guī)劃。并考慮采用多傳感器信息融合與智能評估技術。 電科院電科院 電科院電科院 本報告主要依據(jù)：本報告主要依據(jù)： （1）國內智能電網(wǎng)調研報告國內智能電網(wǎng)調研報告； （2）智能電網(wǎng)體系研究報告智能電網(wǎng)體系研究報告； （3）國外智能電網(wǎng)調研報告國外智能電網(wǎng)調研報告； （4）智能電網(wǎng)綜合研究報告智能電網(wǎng)綜合研究報告； （5）智能電網(wǎng)關鍵技術框架研究報告智能電網(wǎng)關鍵技術框架研究報告； （6）國際電工委員會（）國

9、際電工委員會（IEC，International Electro technical Commission）標準化管理委員會（）標準化管理委員會（SMB，Standardization Management Board）組織成立的第三戰(zhàn)）組織成立的第三戰(zhàn)略工作組略工作組SG3，Strategy Group 3:Smart Grid）智能電網(wǎng)標準列表中智能電網(wǎng)標準列表中T57變電站部分。變電站部分。 電科院電科院智能電網(wǎng)標準列表中智能電網(wǎng)標準列表中T57變電站部分變電站部分1IEC 60870-6：控制中心內部協(xié)議（ICCP）2IEC 61968：側重于配電網(wǎng)不同業(yè)務之間信息交換的CIM3IEC

10、 61850：變電站設備監(jiān)測、運行、控制、協(xié)議配置、信息建模4IEC 60870-5：遠程控制設備和系統(tǒng)5IEC 60255-24（通用交換）繼電保護-Part 24：電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式6IEC 61280系列：光纖通信子系統(tǒng)的基本測試流程7IEC 62351：電力行業(yè)通信安全8IEC 62443：控制系統(tǒng)9IEC 61850-3：一般要求10IEC 61000-4：電磁兼容性11IEC 60870-2：遠程操作條件 電科院電科院智能變電站關鍵技術 電科院電科院 電科院電科院 電科院電科院術語及定義（1）3.1 高壓設備高壓設備 high voltage equipment有高壓絕緣

11、、承擔系統(tǒng)電壓的電力設備。3.2 測量單元測量單元 measurement unit實現(xiàn)高壓設備運行狀態(tài)信息采集功能的單元，是智能組件的組成部分。3.3 控制單元控制單元 control unit接收、執(zhí)行指令，反饋執(zhí)行信息，實現(xiàn)對高壓設備和高壓設備組件控制的單元，是智能組件的組成部分。3.4 保護單元保護單元 protection unit實現(xiàn)保護宿主高壓設備功能的邏輯元件，是智能組件的組成部分。3.5計量單元計量單元 metering unit實現(xiàn)高壓設備電量計算功能的邏輯元件，是智能組件的組成部分。3.6 檢測單元檢測單元 monitoring unit檢測一個或一組健康狀態(tài)參量的元件，

12、是智能組件的組成部分。 電科院電科院術語及定義（2） 3.7智能組件智能組件 intelligent component 以測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動化為特征，具備測量、控制、保護、計量、檢測中全部或部分功能的設備組件。 說明：是上述各功能單元的物理體現(xiàn)，組件的概念是靈活的?？梢灾煌瓿梢粋€功能，比如測控，這時其就是一個測控裝置；可以完成保護與測控功能，這時就是一個四合一裝置。它可以外置，符合現(xiàn)有設備的狀況，也可以內嵌于高壓設備，這時就是現(xiàn)在一個智能一次設備的概念。 電科院電科院術語及定義（3）3.8智能設備智能設備 intelligent equipmentint

13、elligent equipment高壓設備與相關智能組件的有機結合體。說明：這里“設備”的概念打破了傳統(tǒng)一二次設備劃分的界限，可以理解為“一次+二次”，但其注重邏輯上的概念，物理形態(tài)可以是多樣的，可以完全與邏輯設備重合，也可以對應于多個物理裝置的組合?？梢哉f回歸了電力設備的本意。 3.9智能變電站智能變電站 smart substationsmart substation由先進、可靠、節(jié)能、環(huán)保、集成的設備組合而成，以高速網(wǎng)絡通信平臺為信息傳輸基礎，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實時自動控制、智能調節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級應用功能的變電

14、站。說明： 該定義主要強調了了設備、標準化平臺、和與常規(guī)變電站所不同的功能，體現(xiàn)集成一體化、信息標準化、協(xié)同互動化幾個特征。 電科院電科院術語及定義（4）3.10全景數(shù)據(jù)全景數(shù)據(jù) panoramic datapanoramic data采集到的變電站穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動態(tài)數(shù)據(jù)以及設備狀態(tài)、圖像等全面反映變電站設備狀態(tài)與運行工況的數(shù)據(jù)。說明：針對現(xiàn)有變電站自動化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)不全的情況，強調不僅包含實時穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動態(tài)數(shù)據(jù)，還要有信息模型、設備在線監(jiān)測、視頻等數(shù)據(jù)。 3.11順序控制順序控制 sequence controlsequence control發(fā)出整批指令，由系統(tǒng)根據(jù)設備狀態(tài)信息變化情況判斷

15、每步操作是否到位，確認到位后自動執(zhí)行下一指令，直至執(zhí)行完所有指令。說明：可以理解為變電站內倒閘操作的集合，多組操作在一次命令中執(zhí)行完成。3.12站域控制站域控制 substation area controlsubstation area control一種基于變電站統(tǒng)一采集的實時信息，以集中或分布協(xié)同方式判定故障，自動調整動作決策的控制保護系統(tǒng)。 電科院電科院智能變電站的總體要求（1） 首先解釋智能變電站在智能電網(wǎng)中的定位，作用和發(fā)展目標。 強調智能變電站應滿足電力系統(tǒng)基本的安全管理方面的規(guī)定。 解釋智能變電站的基本功能應遵循的標準和規(guī)范。 強調智能變電站應統(tǒng)一建模，通信過程也要標準化。 強

16、調應滿足工業(yè)化要求。 電科院電科院智能變電站的總體要求（2） 強調設備本身應具有高可靠性，不是所有的設備都需要在線監(jiān)測，主要設備要在線監(jiān)測功能，并實現(xiàn)全壽命周期管理，不要把系統(tǒng)復雜化。 強調與四種客戶端的協(xié)同互動。 變電站在智能化后，更要高效，繼續(xù)貫徹無人值班的管理運行模式，并提倡集控。 打造統(tǒng)一的、標準的信息化數(shù)據(jù)平臺，是智能變電站的首要任務。 汲取數(shù)字化變電站的建設經(jīng)驗，智能變電站應該進行評估，給出某些指標。 強調支持未來新能源的接入。 電科院電科院智能變電站的體系結構（1） 一、體系結構一、體系結構 智能變電站分為過程層、 間隔層和站控層。 1. 過程層過程層 過程層包括變壓器、 斷路器

17、、 隔離開關、 電流 / 電壓互感器等一次設備及其所屬的智能組件以及獨立的智能電子裝置。 2. 間隔層間隔層 間隔層設備一般指繼電保護裝置、 系統(tǒng)測控裝置、 監(jiān)測功能組主 IED 等二次設備，實現(xiàn)使用一個間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設備的功能，即與各種遠方輸入 / 輸出、 傳感器和控制器通信。 電科院電科院智能變電站的體系結構（2） 3.3.站控層站控層站控層包括自動化站級監(jiān)視控制系統(tǒng)、站域控制、通信系統(tǒng)、對時系統(tǒng)等，實現(xiàn)面向全站設備的監(jiān)視、 控制、 告警及信息交互功能，完成數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制（SCADA）、操作閉鎖以及同步相量采集、電能量采集、保護信息管理等相關功能。站控層功能宜高度集成，

18、可在一臺計算機或嵌入式裝置實現(xiàn)， 也可分布在多臺計算機或嵌入式裝置中。智能變電站數(shù)據(jù)源應統(tǒng)一、 標準化，實現(xiàn)網(wǎng)絡共享。智能設備之間應實現(xiàn)進一步的互聯(lián)互通，支持采用系統(tǒng)級的運行控制策略。智能變電站自動化系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡架構應合理， 可采用以太網(wǎng)、 環(huán)形網(wǎng)絡， 網(wǎng)絡冗余方式宜符合 IEC61499 及 IEC 62439 的要求。 電科院電科院智能變電站技術導則智能變電站技術導則二、智能組件二、智能組件1.結構要求結構要求 a ）智能組件是可靈活配置的智能電子裝置，測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡化和狀態(tài)可視化為其基本功能；b ）根據(jù)實際需要，在滿足相關標準的前提下，智能組件可集成計量等功能；c ）智能組件宜就

19、地安置在宿主設備旁；d ）智能組件采用雙電源供電；e ）智能組件內各 IED 凡需要與站控層設備交互的，接入站控層網(wǎng)絡；f ）根據(jù)實際情況，可以由一個以上智能電子裝置實現(xiàn)智能組件的功能。智能組件通用技術要求：智能組件通用技術要求： a ） 適應電磁、 溫度、 濕度、 沙塵、 降雨（雪）、 振動等惡劣運行環(huán)境；b ） IED 應具備異常時鐘信息的識別防誤功能，同時具備一定的守時功能；c ） 應具備就地綜合評估、 實時狀態(tài)預報的功能，滿足設備狀態(tài)可視化要求；d ） 宜有標準化的物理接口及結構，具備即插即用功能；e ） 應優(yōu)化網(wǎng)絡配置方案，確保實時性、 可靠性要求高的 IED 的功能；f ） 應支持

20、順序控制；g ） 應支持在線調試功能。 電科院電科院 三、信息采集和測量功能要求三、信息采集和測量功能要求 a) 應實現(xiàn)對全站遙測信息和遙信信息（包括刀閘、 變壓器分接頭等信息）的采集； b) 對測量精度要求高的模擬量，宜采用高精度數(shù)據(jù)采集技術； c) 對有精確絕對時標和同步要求的電網(wǎng)數(shù)據(jù)，應實現(xiàn)統(tǒng)一斷面實時數(shù)據(jù)的同步采集； d ） 宜采用基于三態(tài)數(shù)據(jù)（穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、 暫態(tài)數(shù)據(jù)、 動態(tài)數(shù)據(jù)） 綜合測控技術， 進行全站數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集及標準方式輸出； e ）測量系統(tǒng)應具有良好頻譜響應特性； f ）宜具備電能質量的數(shù)據(jù)測量功能。 智能變電站技術導則智能變電站技術導則 電科院電科院 四、控制功能要求四、控制

21、功能要求a ）應支持全站防止電氣誤操作閉鎖功能；b ）應支持本間隔順序控制功能；c ）遙控回路宜采用兩級開放方式抗干擾措施；d ）應支持緊急操作模式功能；e ）應支持網(wǎng)絡化控制功能。五、狀態(tài)監(jiān)測功能要求五、狀態(tài)監(jiān)測功能要求a) 宜具備通過傳感器自動采集設備狀態(tài)信息（可采集部分）的能力；b) 宜具備從相關系統(tǒng)自動復制宿主設備其它狀態(tài)信息的能力；c) 宜將傳感器外置， 在不影響測量和可靠性的前提下， 確需內置的傳感器， 可將最必要部分內置；d) 應具備綜合分析設備狀態(tài)的功能，具備將分析結果與他相關系統(tǒng)進行信息交互的功能；e) 應逐步擴展設備的自診斷范圍，提高自診斷的準確性和快速性；f) 應具備遠方

22、調閱原始數(shù)據(jù)的能力。 智能變電站技術導則智能變電站技術導則 電科院電科院 六、保護功能要求六、保護功能要求a ）應遵循繼電保護基本原則，滿足 GB/T14285 、 DL/T 769 等相關繼電保護的標準要求；b ）保護裝置宜獨立分散、 就地安裝；c ） 保護應直接采樣， 對于單間隔的保護應直接跳閘， 涉及多間隔的保護（母線保護） 宜直接跳閘。對于涉及多間隔的保護（母線保護）， 如確有必要采用其他跳閘方式， 相關設備應滿足保護對可靠性和快速性的要求。 d ）保護裝置應不依賴于外部對時系統(tǒng)實現(xiàn)其保護功能；e ）雙重化配置的兩套保護，其信息輸入、 輸出環(huán)節(jié)應完全獨立；f ）當采用電子式互感器時，應

23、針對電子式互感器特點優(yōu)化相關保護算法、 提高保護性能；g ） 縱聯(lián)保護應支持一端為電子式互感器、 另一端為常規(guī)互感器或兩端均為電子式互感器的配置形式。 智能變電站技術導則智能變電站技術導則 電科院電科院七、計量功能要求七、計量功能要求 a ） 應能準確的計算電能量， 計算數(shù)據(jù)完整、 可靠、 及時、 保密， 滿足電能量信息的唯一性和可信度的要求； b ）應具備分時段、 需量電能量自動采集、 處理、 傳輸、 存儲等功能，并能可靠的接入網(wǎng)絡；c ）應根據(jù)重要性對某些部件采用冗余配置；d ）計量用互感器的選擇配置及準確度要求應符合 DL/T 448 的規(guī)定；e ）計量 IED 應具備可靠的數(shù)字量或模擬

24、量輸入接口，用于接收合并單元輸出的信號。 合并單元應具備參數(shù)設置的硬件防護功能，其準確度要求應能滿足計量要求； f ）宜針對不同計量 IED 特點制定各方認可的檢定和溯源規(guī)程。 智能變電站技術導則智能變電站技術導則 電科院電科院 八、通信功能要求八、通信功能要求 a) 宜采用完全自描述的方法實現(xiàn)站內信息與模型的交換。 b) 應具備對報文丟包及數(shù)據(jù)完整性甄別功能。 c) 網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)應分級， 具備優(yōu)先傳送功能， 并計算和控制流量， 滿足全站設備正常運行的需求。 d) 宜按照 IEC 62351 要求， 采用信息加密、 數(shù)字簽名、 身份認證等安全技術， 滿足信息通信安全的要求。 智能變電站技術導則

25、智能變電站技術導則 電科院電科院智能變電站功能要求1.2 站內狀態(tài)估計應具有站內狀態(tài)估計及數(shù)據(jù)辨識與處理功能，保證基礎數(shù)據(jù)的正確性，并支持智能調度技術支持系統(tǒng)實現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)估計。1.3 與主站系統(tǒng)通信宜采用基于模型的通信協(xié)議與主站進行通信。 1.4 同步對時系統(tǒng)站內采用基于衛(wèi)星時鐘的對時系統(tǒng)，系統(tǒng)層之間可采用IEC61588或SNTP協(xié)議對時方式，設備層之間可采用IEC61588或IRIG-B碼對時方式，對時精度滿足分布式應用功能的需要。說明：主站系統(tǒng)希望變電站能提供可靠的數(shù)據(jù)以減輕主站系統(tǒng)的運算負擔并提高可靠性，這種數(shù)據(jù)看的可靠性就需要通過變電站狀態(tài)估計計算來實現(xiàn)。 電科院電科院說明與主站通信

26、時強調模型信息也要傳輸，不能僅限于簡單的四遙數(shù)據(jù)，有模型的數(shù)據(jù)可以讓主站信息接收處理簡化，且保證信息齊全。智能變電站的對時要求遠高于傳統(tǒng)變電站和數(shù)字化變電站。傳統(tǒng)變電站對時主要用于SOE時標，用于判斷動作時序，但不影響電網(wǎng)本身的安全運行。數(shù)字化變電站強調采樣的同一時刻，但并不強調絕對時刻。智能變電站由于有協(xié)同互動功能，必須要有精確的絕對時標。 電科院電科院智能變電站功能要求1.5 通信系統(tǒng)應充分考慮可靠性，應具有網(wǎng)絡風暴抑制功能，網(wǎng)絡設備局部故障不應導致系統(tǒng)性問題。應充分考慮簡便性，應有方便的配置向導進行網(wǎng)絡配置、監(jiān)視、維護。應具有對網(wǎng)絡所有節(jié)點的工況監(jiān)視與報警功能。工業(yè)以太網(wǎng)交換機應滿足以下

27、要求：a) 宜采用冗余直流供電和無風扇設計；b) 電磁兼容等性能滿足DL/T 860-3要求；c) 應具有服務質量保證、虛擬局域網(wǎng)、組播過濾、廣播風暴限制、抵御拒絕服務攻擊和防止病毒傳播的功能；d) 宜支持遵循DL/T 860建模及對外通信。說明：對通信系統(tǒng)這里僅給出一般要求。 電科院電科院智能變電站功能要求1.6 電能質量評估與決策系統(tǒng)宜實現(xiàn)包含電壓、諧波監(jiān)測在內的電能質量監(jiān)測、分析與決策的功能，為電能質量的評估和治理提供依據(jù)。1.7 變電站培訓仿真系統(tǒng)特高壓變電站宜配置變電站培訓仿真系統(tǒng)，提供智能變電站虛擬現(xiàn)實功能，實現(xiàn)設備巡檢、故障分析、運行操作等培訓功能。1.8 區(qū)域集控功能當變電站在

28、系統(tǒng)中承擔集中控制功能，即在滿足本變電站監(jiān)控的基礎上，實現(xiàn)對周邊多個變電站的集中監(jiān)控時，則變電站應滿足集控站的相關技術標準及規(guī)范。1.9 區(qū)域智能防誤操作根據(jù)變電站高壓設備的網(wǎng)絡拓撲結構，對開關、刀閘操作前后不同的分合狀態(tài)，進行高壓設備的有電、停電、接地三種狀態(tài)的拓撲變化計算，自動實現(xiàn)防誤操作的閉鎖邏輯判斷。 電科院電科院說明具有電能質量評估功能，尤其是與大用戶互動時需要。由于高電壓等級變電站操作的重要性，所以應完善培訓手段，加快運行人員對巡檢、操作環(huán)境的熟悉。區(qū)域集控可以節(jié)約資源，提高維護工作效率，尤其是在今后小型變電站結構緊湊，全戶外模式，不存在主控室的情況下。區(qū)域智能防誤操作強調按高壓設

29、備的拓撲結構，進行智能操作訪誤判別。智能變電站自動化系統(tǒng)今后模型處理的任務會越來越重，一個好的配置工具是必備手段。模型統(tǒng)一即可以實現(xiàn)統(tǒng)一配置。 電科院電科院智能變電站功能要求1.10 配置工具應通過統(tǒng)一的配置工具對全站設備進行全站數(shù)據(jù)模型及通信配置。1.11 源端維護變電站作為調度/集控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的源端，應提供各種可自描述的配置參量，維護時僅需在變電站利用統(tǒng)一配置工具進行配置，生成標準配置文件，包括變電站主接線圖、網(wǎng)絡拓撲等參數(shù)及數(shù)據(jù)模型。變電站監(jiān)控系統(tǒng)與調度/集控系統(tǒng)可自動獲得變電站的標準配置文件，并自動導入到自身系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。變電站監(jiān)控系統(tǒng)的主接線圖和分畫面圖形文件，應以網(wǎng)絡圖形標準SV

30、G格式提供給調度/集控系統(tǒng)。1.12 網(wǎng)絡記錄分析系統(tǒng)宜配置獨立的網(wǎng)絡報文記錄分析系統(tǒng)，實現(xiàn)對全站各種網(wǎng)絡報文的實時監(jiān)視、捕捉、存儲、分析和統(tǒng)計功能。網(wǎng)絡報文記錄分析系統(tǒng)宜具備變電站網(wǎng)絡通信狀態(tài)的在線檢測和狀態(tài)評估功能。 電科院電科院說明源端維護是智能變電站的重要概念。數(shù)據(jù)從源頭就實現(xiàn)標準化，便于后面各種應用利用，可以大幅提高工作效率，減少重復工作。比如今后調度端的數(shù)據(jù)、模型、各種圖表等工程數(shù)據(jù)均可根據(jù)變電站提供的文件（或者通過自描述手段）自動生成。采用SVG交換圖形格式目前已為電力系統(tǒng)中的圖形交換的主要采用方式。自數(shù)字化變電站之后，通信的重要性日益上升，甚至比保護還重要。借鑒保護專業(yè)通過故障

31、錄波作為第三方仲裁的思路，智能變電站也有必要對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行監(jiān)視、記錄和分析?？梢赃@樣理解，在智能變電站中，故障錄波升級變成了網(wǎng)絡錄波。網(wǎng)絡的在線監(jiān)測功能是確保網(wǎng)絡系統(tǒng)運行正常的重要手段。 電科院電科院站內智能高級功能要求 2.1 設備狀態(tài)可視化 應采集主要高壓設備（變壓器、斷路器等）狀態(tài)信息，進行可視化展示并發(fā)送到上級系統(tǒng)，為電網(wǎng)實現(xiàn)基于狀態(tài)檢測的設備全壽命周期綜合優(yōu)化管理提供基礎數(shù)據(jù)支撐。 說明：變電站中的變壓器、斷路器等主設備的設備狀態(tài)應接入系統(tǒng)，可隨時監(jiān)視。為今后實現(xiàn)變電站全壽命周期管理提供必要的數(shù)據(jù)和技術支撐。 電科院電科院站內智能高級功能要求 2.2 智能告警及分析決策 應根據(jù)變電站

32、邏輯和推理模型，實現(xiàn)對告警信息的分類和信號過濾，對變電站的運行狀態(tài)進行在線實時分析和推理，自動報告變電站異常并提出故障處理指導意見，為主站提供智能告警，也為主站分析決策提供事件信息。 說明：智能告警是對變電站內的各種事件做一個梳理，理清其間的輕重緩急。根據(jù)事件的重要性，合理安排告警信息，屏蔽沒有意義或者在運行情況下低一級的告警信息。例如在正常操作或者保護動作之后，遙測越限告警就意義不大了。主要是為減輕主站系統(tǒng)的負擔。 電科院電科院站內智能高級功能要求 2.3 故障信息綜合分析決策故障信息綜合分析決策 宜在故障情況下對包括事件順序記錄信號及保護裝置、相量測量、故障錄波等數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘、多專業(yè)綜

33、合分析，并將變電站故障分析結果以簡潔明了的可視化界面綜合展示。 說明：事故信息綜合分析決策是指在發(fā)生電力系統(tǒng)事故或者故障情況下，系統(tǒng)根據(jù)獲取的各種信息，自行為值班運行人員提供一個事故分析報告并給出事故處理預案，便于迅速判定事故原因和應采取的措施，而且可以人工分析直接提供相關數(shù)據(jù)信息。 電科院電科院站外智能高級應用 2.4 支撐經(jīng)濟運行與優(yōu)化控制 綜合利用FACTS、變壓器自動調壓、無功補償設備自動調節(jié)等手段，達到支撐調度系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行和優(yōu)化控制的目的。 說明：根據(jù)變電站實時運行的情況，運用數(shù)學模型算法，結合站內的調壓、無功投切等手段，給出經(jīng)濟運行和優(yōu)化控制策略，強調為調度系統(tǒng)服務,如電壓無功

34、控制的限值可能是由調度系統(tǒng)下發(fā)。 電科院電科院站外智能高級應用 2.5 系統(tǒng)級安全自動控制 宜利用統(tǒng)一采集的信息，集中處理，實現(xiàn)全站備自投、安全穩(wěn)定控制等功能。 說明：在通信和數(shù)據(jù)處理速度滿足要求的情況下，應考慮基于全站數(shù)據(jù)信息的集中式處理架構的應用，系統(tǒng)級的運行控制策略優(yōu)于面向單間隔的策略。與以往的分散、分布式保護完全不同，采集全站內全部或者部分實時運行數(shù)據(jù)，集中運算，基于全站系統(tǒng)級策略，實現(xiàn)保護，是一種集中式處理。 電科院電科院站外智能高級應用 2.6 站域保護 運用集中或分布協(xié)調的方式采集全站實時信息并進行分析計算，優(yōu)化后備保護、輔助保護性能，提高保護對智能變電站多種運行方式的自適應能力

35、。 利用冗余信息比對相關數(shù)據(jù)和裝置狀態(tài)，實現(xiàn)繼電保護的狀態(tài)檢測和檢修。 2.7 與外部系統(tǒng)信息交互 具有與大用戶、電源等外部系統(tǒng)進行信息交換的功能，能轉發(fā)進線、出線運行狀況等相關信息。 說明：是智能變電站的互動化體現(xiàn)。 電科院電科院輔助設施功能要求 1.視頻監(jiān)控視頻監(jiān)控 站內宜配置視頻監(jiān)控系統(tǒng)并可遠傳，與站內監(jiān)控系統(tǒng)在設備操控、事故處理時協(xié)同聯(lián)動，并具備設備就地、遠程視頻巡檢及遠程視頻工作指導的功能。 說明：視頻監(jiān)控應與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，在設備操控和事故處理時顯示被操作對象的實時圖像信息，進一步保證整個過程的可靠實施，減輕工作人員勞動強度，也是今后無人值班站操作模式的發(fā)展方向。 電科院電科院輔助設

36、施功能要求 2 安防系統(tǒng)安防系統(tǒng) 應配置災害防范、安全防范子系統(tǒng)，告警信號、量測數(shù)據(jù)宜通過站內監(jiān)控設備轉換為標準模型數(shù)據(jù)后，接入當?shù)睾笈_和控制中心，留有與應急指揮信息系統(tǒng)的通信接口。 宜配備語音廣播系統(tǒng)，實現(xiàn)設備區(qū)內流動人員與集控中心語音交流，非法入侵時能廣播告警。 說明：說明：安防系統(tǒng)的信息接入當?shù)睾笈_和控制中心，能可靠、有效地發(fā)揮安防系統(tǒng)的作用；留有與應急指揮信息系統(tǒng)的通信接口是保留進一步發(fā)揮安防系統(tǒng)作用的可能性，便于以后的發(fā)展需求。 電科院電科院輔助設施功能要求3 照明系統(tǒng)照明系統(tǒng)應采用高光效光源和高效率節(jié)能燈具以降低能耗，事故應有應急照明。有條件時，應積極采用太陽能、地熱、風能等清潔能

37、源供電。說明：說明：在照明系統(tǒng)中重點考慮節(jié)能，提倡采用清潔能源。4 站用電源系統(tǒng)站用電源系統(tǒng)宜將直流、交流、逆變、UPS、通信等電源一體化設計、一體化配置、一體化監(jiān)控，其運行工況和信息數(shù)據(jù)能通過一體化監(jiān)控單元展示并轉換為標準模型數(shù)據(jù)，以標準格式接入當?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)，并上傳至控制中心。 電科院電科院輔助設施功能要求 說明：說明：站內各種電源能一體化考慮，并接入監(jiān)控系統(tǒng)和上傳至控制中心，達到高效、可靠控制整個變電站站用電源的目的。 5 輔助系統(tǒng)優(yōu)化控制輔助系統(tǒng)優(yōu)化控制 宜具備變電站設備運行溫度、濕度等環(huán)境定時檢測功能，實現(xiàn)空調、風機、加熱器的遠程控制或與溫濕度控制器的智能聯(lián)動，優(yōu)化變電站管理。 說明：

38、為了保證變電設備的安全運行，需要實時了解其運行環(huán)境，也需要能遠程控制相應設備改變變電設備的運行狀況。 電科院電科院一次設備智能化實施方案 電科院電科院一次設備智能化實施方案智能變電站是統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的重要支撐節(jié)點，作為變電站重要的一次設備的變壓器、開關和刀閘的智能化是整個智能變電站建設中不可或缺的重要一環(huán)。數(shù)字化的智能一次設備是智能化變電站系統(tǒng)的重要組成部分，智能高壓設備的數(shù)字化可以有效解決數(shù)據(jù)和信息的共享以及設備間的互操作問題，有利于整合測量、控制、計量、保護、監(jiān)控等自動化功能，提高設備的可靠性、可維護性等性能，降低設備成本和維護費用。實現(xiàn)智能高壓設備的數(shù)字化的關鍵技術是將模型信息和服務統(tǒng)

39、一到IEC61850標準，站內各智能高壓設備具有一致的描述和通信方法，具有自我描述能力。 電科院電科院智能變壓器智能變壓器具有通訊和數(shù)據(jù)處理能力，將變壓器的各種工況數(shù)據(jù)、位置信號經(jīng)處理后發(fā)送至數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，并能夠接受各種對變壓器操作的數(shù)字指令。智能變壓器的基本構成如圖所示，本體主要由變壓器、冷卻系統(tǒng)、變壓器油以及有載調壓等部分組成，為了滿足運行及智能化的需要，內部需要增加各種用來測量壓力、溫度、局放、色譜等信息的傳感器和測量電流、電壓的互感器，以滿足狀態(tài)檢修和變壓器自保護、自控制的要求。變壓器智能組件就地安裝，通過短距離控制電纜與變壓器本體相連接，實時采集各種傳感器的信息，通過處理后實現(xiàn)狀態(tài)上送、

40、冷卻系統(tǒng)自動控制、分接頭調節(jié)、本體保護、告警等功能，同時還可以集成合并單元功能，實時發(fā)送電流電壓信息，并可接收處理GOOSE報文。 電科院電科院智能高壓電器（1）智能高壓電器具有通訊和數(shù)據(jù)處理能力，將開關與刀閘的狀態(tài)信號、位置信號采集后經(jīng)處理形成符合IEC61850的數(shù)據(jù)報文后發(fā)送至數(shù)據(jù)網(wǎng)絡；并能夠接受各種符合IEC61850標準的對開關與刀閘操作的數(shù)字指令。智能高壓電器的基本構成如圖所示，本體主要由斷路器、隔離開關和接地開關組成，為了滿足運行及智能化的需要，內部除了要有控制回路、儲能機構、位置信息外，還需要增加各種用來測量壓力、溫度等信息的傳感器以及測量電流、電壓的互感器，以滿足狀態(tài)檢修和高

41、壓電器自保護的要求。高壓電器智能組件就地安裝，通過短距離控制電纜與高壓電器相連接，實時采集各種傳感器的信息，通過處理后實現(xiàn)狀態(tài)上送、本體保護、告警等功能，同時還可以集成合并單元功能，實時發(fā)送電流電壓信息，并可接收處理GOOSE報文。 電科院電科院智能高壓電器（2） 因此變壓器智能組件的設計應采用模塊化設計，組件內的模塊設計時應采用統(tǒng)一標準，以滿足不同廠家的功能插件。智能組件框圖如圖所示：內部設有光纖以太網(wǎng)，用于各個模塊間的數(shù)據(jù)通信，模塊可以由不同廠家生產，但是都遵循IEC61850規(guī)范或其擴展規(guī)范。所有的對外數(shù)據(jù)出口只有采樣值出口、變壓器保護出口和一些必要的通信數(shù)據(jù)出口（如：變壓器狀態(tài)信息、分

42、接頭位置等），減少網(wǎng)絡帶寬占用。這三種出口均為光纖以太網(wǎng)接口，通過外置于組件外的工業(yè)光纖以太網(wǎng)交換模塊集中后用單一光纖連接于外部數(shù)據(jù)網(wǎng)。每個模塊電源均采用隔離方式，任一模塊的電源損壞不影響其他模塊的電源。 電科院電科院方案說明 本方案所有圖中標注的“智能組件”是指同一系統(tǒng)，各個“智能組件”可能是在同一個板卡，也可能是通過內部通信連接在一起的裝置。并不是指單獨的裝置或插件。 電科院電科院智能變壓器組件 智能變壓器的智能化主要依靠智能變壓器組件，該組件擁有數(shù)字化接口，遵照IEC61850標準接入系統(tǒng)，通信接口采用100M光纖以太網(wǎng)。利用先進的檢測技術和手段，將多種檢測裝置綜合在一起，實現(xiàn)變壓器運行

43、狀態(tài)的綜合數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理，為變壓器的狀態(tài)維護提供可靠依據(jù)。集成了局部放電在線監(jiān)測、油中溶解氣體分析、溫度負荷在線監(jiān)測、綜合狀態(tài)特性分析和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g，在線監(jiān)測電力變壓器等高壓電氣設備運行狀態(tài)。監(jiān)測系統(tǒng)是由局部放電在線監(jiān)測裝置、油溶解氣體在線監(jiān)測裝置、溫度負荷在線監(jiān)控裝置、在線監(jiān)測綜合分析軟件和數(shù)據(jù)服務器五部分組成；控制系統(tǒng)可以有載調壓、風扇自動控制等。 電科院電科院智能高壓電器組件 智能高壓電器應該遵照IEC61850標準，能夠發(fā)送采樣值數(shù)據(jù)；能夠在授權條件下控制變電站內斷路器、隔離開關、接地開關的分合閘動作；具有保護功能、自檢同期功能；能夠監(jiān)測開關、刀閘的狀態(tài)；例如監(jiān)測開關輔助觸點

44、的正常與否、統(tǒng)計斷路器開斷次數(shù)、能夠通過分合閘線圈的電流測量判斷分合閘線圈好壞、能夠監(jiān)測液壓油及氣體的純度、壓力和溫度；能夠統(tǒng)計油泵和開關啟動次數(shù)及啟動時間。 電科院電科院智能高壓電器組件 高壓電器智能組件的設計也應采用模塊化設計，組件內的模塊設計時應采用統(tǒng)一標準，以滿足不同廠家的功能插件。智能組件框圖如圖5-2所示：內部設有光纖以太網(wǎng)，用于各個模塊間的數(shù)據(jù)通信，模塊可以由不同廠家生產，但是都遵循IEC61850規(guī)范或其擴展規(guī)范。所有的對外數(shù)據(jù)出口只有采樣值出口和GOOSE通信數(shù)據(jù)出口（如：開關狀態(tài)信息、位置信息等），這兩種出口均為光纖以太網(wǎng)接口，通過外置于組件外的工業(yè)光纖以太網(wǎng)交換模塊集中后

45、通過單一光纖連接于外部數(shù)據(jù)網(wǎng)。每個模塊電源均采用隔離方式，任一模塊的電源損壞不影響其他模塊的電源。 電科院電科院智能組件通信 智能組件通信是指組件的內部各模塊之間，以及智能組件與智能變電站內其他智能設備之間的通信，均采用光纖連接的數(shù)字化通信方式。 1 組件內部通訊組件內部通訊 1.1 邏輯節(jié)點分配 智能組件的內部各功能模塊均作為IED與其他功能模塊進行數(shù)字化通信，根據(jù)功能模塊實現(xiàn)的功能類型創(chuàng)建一個或多個邏輯設備，具有各自的邏輯節(jié)點，通過邏輯節(jié)點間的信息交互完成相應應用功能。 1.2 接口和服務 智能組件的內部各功能模塊之間采用IEC61850服務進行通信。子功能操控單元之間采用GOOSE進行通

46、信；ECT/EVT通過合并單元采用IEC61850-9-2LE進行采樣值傳輸； 電科院電科院智能組件通信 2 組件與外部通信 智能組件配備數(shù)據(jù)綜合管理模塊實現(xiàn)與其他智能模塊或IED的數(shù)字化通信，配備合并單元為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡提供采樣值，各功能模塊的功能實現(xiàn)仍采用傳統(tǒng)硬接線和直接電纜連接方式。 2.1 邏輯節(jié)點分配 數(shù)據(jù)綜合管理模塊作為IED具備數(shù)字化通信功能，根據(jù)各功能模塊實現(xiàn)的功能類型統(tǒng)一創(chuàng)建多個邏輯設備，每個邏輯設備配備各自的邏輯節(jié)點。 2.2 接口和服務 合并單元采樣值采用IEC61850-9-2LE傳輸；數(shù)據(jù)綜合管理模塊采用IEC61850服務與其他智能設備進行通信，支持MMS服務和GOOSE

47、?？焖賵笪男畔ⅲㄈ缣l）采用GOOSE服務實現(xiàn)；一般報文信息采用MMS服務進行Client/Server通信。 電科院電科院智能組件通信 3 關鍵技術 3.1 邏輯節(jié)點和模型擴充 IEC61850-7-3和-7-4部分定義了大量的數(shù)據(jù)和邏輯節(jié)點模型，但實際應用中這些模型還遠遠不夠，因而需要根據(jù)IEC61850標準規(guī)定的擴展方法進行模型擴充，并進行一致性說明，避免產生歧義。 3.2 快速報文處理 采用網(wǎng)絡數(shù)字化傳輸取代傳統(tǒng)硬接線，必須保證信息傳輸?shù)目焖傩?。通過優(yōu)先級劃分和預配置等技術的應用確保滿足快速報文的時間要求。 電科院電科院智能組件通信 3.3 采樣值傳輸 現(xiàn)階段采樣值傳輸標準包括IEC

48、60044規(guī)定的FT3格式，IEC 61850-9-1和IEC61850-9-2等數(shù)據(jù)格式。IEC61850-9-2LE是廠家約定的9-2的固定配置版本，新開發(fā)的設備應該盡可能采用IEC61850-9-2LE。 3.4 網(wǎng)絡及信息安全 采用網(wǎng)絡化信息交互方式，網(wǎng)絡的設計必須考慮信息傳輸?shù)陌踩煽?。采樣速率、網(wǎng)絡帶寬、CPU處理能力等是網(wǎng)絡傳輸性能的約束條件。信息隔離、認證等安全策略也是保證網(wǎng)絡安全的重要手段。 電科院電科院智能組件通信 3.5 功能分配和優(yōu)化 設備智能化發(fā)展使得功能分配更加合理，功能優(yōu)化應采用就近處理原則，盡可能避免大數(shù)據(jù)量、長時間的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸，盡可能提高通信效率。 3.6

49、實現(xiàn)過程 一次設備智能化是充滿挑戰(zhàn)的過程，涉及各方面的知識和大量工作。目前應優(yōu)先以完善設備功能和實現(xiàn)設備間互操作為主要任務，首先實現(xiàn)設備通信接口的數(shù)字化。對于老站改造，采用傳統(tǒng)接線方式接入智能操作箱，配置通信模塊，提供兩個以上網(wǎng)絡接口進行對外通信。新建站盡可能采用全數(shù)字化配置，或采用部分數(shù)字化配置逐步向全數(shù)字化過渡。 電科院電科院調試與驗收調試與驗收1 調試調試應提供面向各項功能要求的方便、可靠的調試工具與手段，滿足調試簡便、分析明確、輸出結果清晰的要求。調試工具通過連接智能組件導入智能組件模型配置文件，自動產生智能組件所需的信息文件，自動檢測智能組件的輸出信息流。調試工具具備電力系統(tǒng)動態(tài)過程的仿真功能，可輸出信息流，實現(xiàn)對智能組件的自動化調試。合并單元調試專用工具，可給電子式互感器提供輸入信號，監(jiān)測合并單元的輸出，測試合并單元的同步、測量誤差等性能指標。 電科院電科院說明 智能組件或單元調試工具，可為合并單元提供輸入信號，監(jiān)測智能組件或單元的輸出，測試智能組件或單元的數(shù)字采樣的正確性與同步、測量誤差等性能指標。