智能變電站導(dǎo)則宣講-倪益民

智能變電站研究與建設(shè)倪益民國網(wǎng)電力科學(xué)研究院2011年5月目錄主要內(nèi)容

背景概述

智能變電站技術(shù)導(dǎo)則概要

試點(diǎn)建設(shè)與熱點(diǎn)問題變電站自動化現(xiàn)狀-常規(guī)變電站采集資源重復(fù)、設(shè)計復(fù)雜變電站內(nèi)存在多套系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集要求不一致大量設(shè)備都有數(shù)據(jù)采集單元系統(tǒng)、設(shè)備之間互操作性差

通信規(guī)約繁雜缺乏一致性測試、權(quán)威認(rèn)證線性點(diǎn)表傳輸割裂了數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系信息不標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范，難以充分應(yīng)用原理、算法、模型不一致導(dǎo)致信息輸出不一致裝置信息輸出不平衡通訊規(guī)約的信息承載率低變電站自動化現(xiàn)狀-常規(guī)變電站變電站自動化現(xiàn)狀-數(shù)字化變電站數(shù)字化變電站兩大應(yīng)用

電子式互感器IEC61850數(shù)字化變電站存在的問題

缺乏相關(guān)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范

過程層／間隔層設(shè)備與一次設(shè)備接口不規(guī)范

沒有解決IEC61850／61970的問題主要局限在自動化系統(tǒng)本身，無整個變電站的建設(shè)體系（計量）變電站沒有信息體系，沒有形成更多的智能應(yīng)用缺乏檢驗、試驗評估體系總體上處于試驗階段

電網(wǎng)基礎(chǔ)體系技術(shù)支撐體系智能應(yīng)用體系標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系一個目標(biāo)三個階段兩條主線四個體系五個內(nèi)涵構(gòu)建以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強(qiáng)智能電網(wǎng)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)信息化、自動化、互動化管理上實(shí)現(xiàn)集團(tuán)化、集約化、精益化、標(biāo)準(zhǔn)化2009-2010年：研究試點(diǎn)階段2011-2015年：全面建設(shè)階段2016-2020年：完善提升階段堅強(qiáng)可靠經(jīng)濟(jì)高效清潔環(huán)保透明開放友好互動六個環(huán)節(jié)發(fā)電線路變電配電用戶調(diào)度

中國堅強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略框架智能電網(wǎng)建設(shè)思路統(tǒng)一規(guī)劃統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一建設(shè)三統(tǒng)一3、設(shè)備信息和運(yùn)行維護(hù)策略與電力調(diào)度實(shí)現(xiàn)全面共享互動，實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)的全壽命周期綜合優(yōu)化管理2、樞紐及中心變電站全面建成或改造成為智能化變電站1、實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一斷面采集、實(shí)時信息共享以及電網(wǎng)實(shí)時控制和智能調(diào)節(jié)，支撐各級電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和各類高級應(yīng)用變電環(huán)節(jié)的目標(biāo)：智能電網(wǎng)對變電站功能的重新定位與發(fā)展目標(biāo)總體目標(biāo)：應(yīng)用智能變電站相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的全面采集和實(shí)時共享，支撐電網(wǎng)實(shí)時控制、智能調(diào)節(jié)和各類高級應(yīng)用；到2015年，新建110（66）kV及以上智能變電站約5100座，完成變電站智能化改造約1000座。3、智能變電站運(yùn)維集約化2、變電站智能化改造1、新建智能變電站4、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)重點(diǎn)項目:智能電網(wǎng)對變電站功能的重新定位與發(fā)展目標(biāo)目錄主要內(nèi)容

背景概述

試點(diǎn)建設(shè)與熱點(diǎn)問題智能變電站技術(shù)導(dǎo)則概要智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃專業(yè)分支與技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)/系列標(biāo)準(zhǔn)

某技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)性的技術(shù)導(dǎo)則具體標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)配套標(biāo)準(zhǔn)智能變電站最基本的標(biāo)準(zhǔn)該導(dǎo)則框架明晰，技術(shù)前瞻，對智能變電站的建設(shè)、改造、發(fā)展具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用，可作為智能變電站建設(shè)與在運(yùn)變電站智能化改造的指導(dǎo)性文件。導(dǎo)則意見響應(yīng)公司相關(guān)部門、全部網(wǎng)省公司、科研單位、顧問集團(tuán)公司、設(shè)計院、三大開、三大變、許繼、國電南自、東方電子等設(shè)備廠家，共59個單位，另外還有數(shù)十位專家。收到45份不同部門、單位、專家的反饋意見，經(jīng)整理、歸并共548條意見。另外還有批注式意見5份，打印意見1份，手寫意見1份?！秾?dǎo)則》編制出發(fā)點(diǎn)前瞻性與可操作性

考慮到智能電網(wǎng)發(fā)展時間跨度大，為保證技術(shù)的前瞻性及創(chuàng)新性，《導(dǎo)則》僅對變電站的發(fā)展目標(biāo)和各個環(huán)節(jié)提出功能性要求，具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)由后續(xù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成。繼承與創(chuàng)新的結(jié)合《導(dǎo)則》盡可能描述與傳統(tǒng)變電站不同的技術(shù)和功能提出的新概念體現(xiàn)了一次、二次專業(yè)有機(jī)融合的趨勢，又考慮適應(yīng)近期發(fā)展現(xiàn)狀提出了一系列系統(tǒng)級高級應(yīng)用《導(dǎo)則》編制出發(fā)點(diǎn)采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)、計量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。智能變電站定義智能開關(guān)設(shè)備是指具有較高性能的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，配有電子設(shè)備、傳感器和執(zhí)行器，不僅具有開關(guān)設(shè)備的基本功能，還具有附加功能，尤其在監(jiān)測和診斷方面。（IEC62063：1999）預(yù)備概念-智能開關(guān)智能設(shè)備與智能組件“智能設(shè)備”不但具有傳輸和分配電能的主設(shè)備本體，還具有測量、控制、保護(hù)、計量等功能。其回歸電力系統(tǒng)設(shè)備的本意，不再強(qiáng)調(diào)傳統(tǒng)的一、二次設(shè)備的劃分。各功能的物理形態(tài)以智能組件方式體現(xiàn)，組件又是一個靈活的概念，可以由一個完成所有功能，也可以分散獨(dú)立完成，可以外置于主設(shè)備本體之外，也可以內(nèi)嵌于主設(shè)備本體之內(nèi)。上述概念即考慮了傳統(tǒng)一、二次設(shè)備的現(xiàn)狀，也考慮了未來的發(fā)展趨勢，可適用于今后智能變電站的發(fā)展。智能設(shè)備=一次設(shè)備+智能組件的有機(jī)結(jié)合創(chuàng)新概念智能設(shè)備＝一次設(shè)備（實(shí)物）＋智能組件（實(shí)物）一次設(shè)備：傳統(tǒng)一次設(shè)備，為實(shí)物智能組件：簡單講是原來二次設(shè)備的統(tǒng)稱，為“智能組合件”的意思，其功能由1～5個功能單元完成，為實(shí)物。智能組件的表現(xiàn)形式可以是：測控裝置、保護(hù)裝置、測控保護(hù)裝置、狀態(tài)監(jiān)測裝置、智能終端、MU等，也可以是幾個裝置的集合，如：GIS匯控柜、屏柜等創(chuàng)新概念智能組件的概念是靈活的。可以只完成一個功能，比如測控，這時其就是一個測控裝置；可以完成保護(hù)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(shè)備的狀況，也可以內(nèi)嵌于高壓設(shè)備，這時就是一個智能一次設(shè)備的概念。智能設(shè)備演化圖技術(shù)原則

高可靠性的設(shè)備是變電站堅強(qiáng)的基礎(chǔ)智能變電站設(shè)備具有信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化等主要技術(shù)特征，符合易擴(kuò)展、易升級、易改造、易維護(hù)的工業(yè)化應(yīng)用要求設(shè)計、建設(shè)、功能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求建立包含電網(wǎng)實(shí)時同步實(shí)時信息、保護(hù)信息、設(shè)備狀態(tài)、電能質(zhì)量等各類數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化信息模型技術(shù)原則

建立站內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化存取訪問以及和調(diào)度等其它系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化交互滿足變電站集約化管理、順序控制、狀態(tài)檢修等要求，并可與調(diào)度、相鄰變電站、電源（包括可再生能源）、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(jì)運(yùn)行滿足無人值班要求遵守安全防護(hù)總體方案體系結(jié)構(gòu)

過程層包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流/電壓互感器等一次設(shè)備及其所屬的智能組件以及獨(dú)立的智能電子裝置間隔層設(shè)備一般指繼電保護(hù)裝置、系統(tǒng)測控裝置、監(jiān)測功能組主IED等二次設(shè)備，實(shí)現(xiàn)使用一個間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設(shè)備的功能，即與各種遠(yuǎn)方輸入/輸出、傳感器和控制器通信。遵守安全防護(hù)總體方案體系結(jié)構(gòu)

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(shí)現(xiàn)面向全站設(shè)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(hù)信息管理等相關(guān)功能站控層功能宜高度集成智能設(shè)備支持采用系統(tǒng)級的運(yùn)行控制策略設(shè)備功能

一次設(shè)備高可靠性、盡可能免維護(hù)電子式互感器集成到一次設(shè)備設(shè)備功能

智能組件基本功能要求測量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、狀態(tài)可視化可集成計量、保護(hù)功能就地安置在宿主設(shè)備旁邊支持在線調(diào)試設(shè)備功能

測量單元 統(tǒng)一斷面實(shí)時數(shù)據(jù)同步采集，帶精確的絕對時標(biāo) 基于三態(tài)數(shù)據(jù)（穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動態(tài)）的綜合測控，進(jìn)行全站數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集及標(biāo)準(zhǔn)方式輸出控制單元 具有全站防止電氣誤操作閉鎖功能 具有本間隔程序化操作功能

設(shè)備功能

保護(hù)單元 遵守繼電保護(hù)基本原則 雙重化配置的兩套保護(hù)，其信息輸入輸出環(huán)節(jié)應(yīng)完全獨(dú)立 采用電子式互感器時，應(yīng)優(yōu)化保護(hù)原理判據(jù)、提高性能監(jiān)測單元 擴(kuò)展自診斷范圍，提高準(zhǔn)確性和時效性 具有通過傳感器自動采集和從生產(chǎn)管理系統(tǒng)自動復(fù)制獲取設(shè)備狀態(tài)信息的能力 傳感器可外置、內(nèi)置，傳感器的接入應(yīng)不影響高壓設(shè)備的安全運(yùn)行設(shè)備功能

計量單元 準(zhǔn)確、完整、可靠、及時、保密 分時段、需量電能量自動采集、處理、傳輸、存儲 針對不同計量單元特點(diǎn)制定各方認(rèn)可的檢定和溯源規(guī)程通信單元 完全自描述的通信信息與模型 報文丟包及數(shù)據(jù)完整性甄別功能 按優(yōu)先級傳送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，流量可控 采用信息安全技術(shù)系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能應(yīng)高度集成一體化數(shù)據(jù)源應(yīng)統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)共享智能設(shè)備之間應(yīng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的互聯(lián)互通，支持采用系統(tǒng)級的運(yùn)行控制策略系統(tǒng)功能

源端維護(hù)維護(hù)時在變電站利用統(tǒng)一配置工具進(jìn)行配置，生成標(biāo)準(zhǔn)配置文件。監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度/集控系統(tǒng)可自動獲得變電站標(biāo)準(zhǔn)配置文件，并自動導(dǎo)入到自身系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)功能

設(shè)備狀態(tài)可視化

應(yīng)采集主要一次設(shè)備（變壓器、斷路器等）狀態(tài)信息，進(jìn)行可視化展示并發(fā)送到上級系統(tǒng)，為電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)基于狀態(tài)檢測的設(shè)備全壽命周期綜合優(yōu)化管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐智能告警及分析決策

故障信息綜合分析決策系統(tǒng)功能

支撐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化控制站域控制

利用對站內(nèi)信息的集中處理、判斷，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)安全自動控制裝置（如備自投、母線分合運(yùn)行）的協(xié)調(diào)工作，適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行方式的要求系統(tǒng)功能

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(jìn)行信息交換的功能，能轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)設(shè)備線運(yùn)行狀況等相關(guān)信息。

其它內(nèi)容

輔助設(shè)施配置視頻監(jiān)控、安防系統(tǒng)照明系統(tǒng)提倡太陽能、地?zé)?、風(fēng)能等清潔能源供電站用電源（直流、交流、逆變、UPS）一體化考慮、一體化設(shè)計、一體化監(jiān)控溫度、濕度等環(huán)境因素都需監(jiān)控其它內(nèi)容

變電站設(shè)計：優(yōu)化、節(jié)約、高效和環(huán)保調(diào)試與驗收：設(shè)備調(diào)試工具和手段運(yùn)行維護(hù)：智能化、安全性檢測評估：智能化測試和評估目錄主要內(nèi)容

背景概述智能變電站技術(shù)導(dǎo)則概要

試點(diǎn)建設(shè)與熱點(diǎn)問題智能變電站標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

序號編號名稱標(biāo)準(zhǔn)分類牽頭部門1Q/GDW383-2009智能變電站技術(shù)導(dǎo)則基礎(chǔ)公司智能電網(wǎng)部2Q/GDWZ410-2010高壓電氣設(shè)備智能化導(dǎo)則基礎(chǔ)公司智能電網(wǎng)部3Q/GDWZ414-2010變電站智能化改造技術(shù)規(guī)范設(shè)計公司生技部4Q/GDW441-2010智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范設(shè)計國調(diào)中心5Q/GDW393-2009110（66）kV-220kV智能變電站設(shè)計規(guī)范設(shè)計公司基建部6Q/GDW394-2009330kV-750kV智能變電站設(shè)計規(guī)范設(shè)計公司基建部7Q/GDW424-2010電子式電流互感器技術(shù)規(guī)范設(shè)備公司基建部8Q/GDW425-2010電子式電壓互感器技術(shù)規(guī)范設(shè)備公司基建部9Q/GDW426-2010智能變電站合并單元技術(shù)規(guī)范設(shè)備公司基建部10Q/GDW427-2010智能變電站測控單元技術(shù)規(guī)范設(shè)備公司基建部11Q/GDW428-2010智能變電站智能終端技術(shù)規(guī)范設(shè)備公司基建部12Q/GDW429-2010智能變電站網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)技術(shù)規(guī)范設(shè)備公司基建部13Q/GDW430-2010智能變電站智能控制柜技術(shù)規(guī)范設(shè)備公司基建部14Q/GDW431-2010智能變電站自動化系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試導(dǎo)則施工與驗收公司基建部智能變電站標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

序號標(biāo)準(zhǔn)名稱制定或修訂主管部門計劃發(fā)布時間1電子式互感器現(xiàn)場校驗規(guī)范正在制定江蘇公司2010.122數(shù)字化變電站合并單元性能測試標(biāo)準(zhǔn)正在制定華東公司2010.123智能變電站自動化體系規(guī)范正在制定國網(wǎng)電科院2010.124智能變電站信息模型及通信接口技術(shù)規(guī)范正在制定國網(wǎng)電科院2010.125變電站智能化改造工程驗收規(guī)范正在制訂生技部2010.12。。。。。40智能組件柜技術(shù)條件計劃制定智能電網(wǎng)部2011.1241智能組件通用技術(shù)規(guī)范計劃制定智能電網(wǎng)部2011.12智能變電站試點(diǎn)建設(shè)

試點(diǎn)工程名稱750kV陜西延安變（新建）500kV浙江蘭溪變（改造）220kV江蘇西涇變（新建）220kV青島午山變（改造）110kV河南金谷園（改造）110kV山東濟(jì)寧黃屯變（新建）110kV湖南金南變（新建）110kV四川北川變（新建）

通過先進(jìn)的傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信、統(tǒng)一規(guī)約等，實(shí)現(xiàn)采集、傳輸、執(zhí)行過程的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)不同廠商不同裝置間的互操作，解決了常規(guī)變電站中的傳統(tǒng)互感器、電纜連接、信息傳輸?shù)确矫娲嬖诘膯栴}；通過信息數(shù)據(jù)化、多技術(shù)融合等手段，建立信息一體化平臺，綜合利用各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化的信息和技術(shù)實(shí)現(xiàn)順序控制、智能告警、在線監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)可視化等高級功能，將傳統(tǒng)的SCADA、保信、五防、在線監(jiān)測等功能居于一體，系統(tǒng)集成化程度顯著提高；通過“一次設(shè)備+傳感器+智能組件”模式來構(gòu)建智能化一次設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)就地下放，一次設(shè)備的緊湊性和智能化程度得到加強(qiáng)，有力地促進(jìn)了傳統(tǒng)一、二次設(shè)備的融合。智能變電站試點(diǎn)建設(shè)

項目改造前改造后電子式互感器常規(guī)互感器，通過導(dǎo)線傳輸測量信號，二次接線復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采樣和共享，準(zhǔn)確度易受鐵磁特性影響實(shí)現(xiàn)數(shù)字化采樣及傳輸。實(shí)現(xiàn)同步采樣及數(shù)據(jù)共享，二次電纜及接線端子大大減少智能組件常規(guī)監(jiān)視量少，且分散于各個系統(tǒng)中具備保護(hù)、測量、控制、狀態(tài)監(jiān)測等功能；通過DL/T860與信息一體化平臺接口，具備智能控制能力。采用一體化設(shè)計的智能組件柜，集成保護(hù)、控制、監(jiān)測、合并單元及智能終端等二次功能智能變電站試點(diǎn)建設(shè)

項目改造前改造后順序控制傳統(tǒng)站已采用，但未考慮軟壓板投退等操作不僅可以支持較為復(fù)雜操作的順序控制，還融入了軟壓板投退、保護(hù)定值切換，進(jìn)一步提升了順控的范圍和深度源端維護(hù)無此功能可實(shí)現(xiàn)變電站端得圖、模、庫在主站端得自動繼承與應(yīng)用設(shè)備狀態(tài)可視化無此功能不僅可以監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)和整體性能，同時還能將監(jiān)測數(shù)據(jù)與設(shè)備本體相結(jié)合進(jìn)行可視化顯示信息模型二維點(diǎn)表，數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)被割裂；輸出信息模型不統(tǒng)一，互操作性差；現(xiàn)場調(diào)試十分復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)困難面向?qū)ο蠼?，信息模型統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互操作GOOSE應(yīng)用無此功能全站網(wǎng)絡(luò)跳閘，擴(kuò)展應(yīng)用于全站邏輯閉鎖等功能，節(jié)省了電纜連接，簡化了二次設(shè)計信息一體化平臺無此功能全站信息模型統(tǒng)一，支持全站各類型、各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接入，實(shí)現(xiàn)了全站數(shù)據(jù)的全景采集和上送，為高級應(yīng)用功能提高了基礎(chǔ)智能變電站試點(diǎn)建設(shè)

項目改造前改造后交直流一體化電源各電源系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行、設(shè)備完整狀態(tài)無法實(shí)時監(jiān)測各交直流電源采用一體化技術(shù)設(shè)計，以DL/T860標(biāo)準(zhǔn)接入一體化平臺，各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，狀態(tài)信息實(shí)時傳送后臺及遠(yuǎn)方智能巡檢只有定點(diǎn)視頻監(jiān)控功能或者人工巡檢采用智能機(jī)器人等方式實(shí)現(xiàn)對開關(guān)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，輔助紅外測溫等技術(shù)環(huán)境監(jiān)測無此功能通過溫濕度監(jiān)測和控制單元，實(shí)現(xiàn)就地和遠(yuǎn)方后臺調(diào)控啟停，智能控制繼電保護(hù)等電子設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境綠色照明采用節(jié)能燈進(jìn)行照明，由站內(nèi)電源供電采用高效光源和節(jié)能燈具；照明使用太陽能，并通過太陽能輔助站內(nèi)蓄電池充電；節(jié)能燈與燈光控制系統(tǒng)、燈光與設(shè)備聯(lián)動、局部燈光自動調(diào)控智能變電站科研項目