智能变电站技术方案介绍.pdf

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1、 LOGO 智能变电站技术方案介绍智能变电站技术方案介绍 2013年年10月月 目录目录 智能变电站发展现状 智能变电站技术方案 智能变电站技术难点与展望 变电站自动化发展历程变电站自动化发展历程 数字化变 电站 面向间隔的系 统 分散分布 式的系统 集中式 RTU 智能变电站 变电站自动化现状变电站自动化现状-常规变电站常规变电站 采集资源重复、设计采集资源重复、设计复杂复杂 系统、设备之间互操作性差系统、设备之间互操作性差 信息不标准不规范，难以充信息不标准不规范，难以充 分应用分应用 MMS/GOOSE/SNTP A网 时间同步 GPS、北斗 保护 测控 故障 录波 电能表 其他智能 设

2、备 MMS/GOOSE/SNTP B网 网络通信记 录分析系统 一体化 信息平台 远动 通信装置A 电能量终端服务器 合并 单元 智能 终端 过程层过程层 过程层网络过程层网络 电子式互感器 或常规互感器 高压设备 （主变、断路器、刀闸） 采样值/GOOSE/IEEE1588网 远动 通信装置B 打印 服务器 间隔层间隔层 站控层站控层/间隔层间隔层 网络网络 站控层站控层 超五类屏蔽双绞线 光缆 控制电缆 变电站自动化现状变电站自动化现状-数字化变电站数字化变电站 电子式互感器电子式互感器 IEC 61850 智能智能变电站技术发展变电站技术发展目标目标 实现全网运行数据的统 一断面采集、实

3、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 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 建设建设现状现状 第一批、第二批试点工程大部分完成，共投运575座 智能变电站 采用智能化一次设备，如电子式互感器、智能变压器 IEC61850大规模应用 采用高级应用，如智能告警、源端维护 智能辅助系统 初步建立标准体系 目录目录 智能变电站发展现状 智能变电站技术方案 智能变电站技术难点与展望 变电站三层结构变电站三层结构 9 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

4、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 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 间隔层 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 过程层 智能变电站二次设备配置智能变电站二次设备配置 10 设备配置 ： 过程层及一次设备 间隔层关键设备 网 络 通 信 分 析 系 统 高 级 应 用 信 息 一 体 化

5、平 台 通 信 网 关 机 一 体 化 监 控 系 统 故 障 录 波 器 安 全 稳 定 装 置 电 能 计 量 装 置 保 护 装 置 测 控 装 置 对 时 系 统 智 能 终 端 电 子 式 互 感 器 合 并 单 元 智 能 组 件 站控层关键设备 电子式互感器检测故障分布电子式互感器检测故障分布 11 检测项目检测项目 有源式有源式 无源式无源式 电磁兼容 29 24 温度循环 19 22 复合误差 5 17 隔离开关分合小电 流 10 4 短时电流 19 6 小电流测试 24 检测项目检测项目 有源式有源式 无源式无源式 电磁兼容 54 仅两台试品。其中 一台雷电冲击检测 后，误

6、差超差严重 温度循环 8 隔离开关分合小电 流 23 绝缘击穿 8 雷电冲击 8% 电子式电子式互感器技术发展要求互感器技术发展要求 绝缘水平 局部放电 低压器件耐受能 力 额定电压因数 数据采集速率 准确级 温度特性要求 振动特性要求 电磁兼容要求 智能自诊断要求 基本技术要求 电磁兼容性能 合并单元要求 温度性能 抗振技术 技术提升 电子式互 感器 智能变电站智能变电站过程层配置方案过程层配置方案 采用常规互感器+模拟合并单元。 220kV电压等级根据保护双重化配置要求，合并单元与智能终 端应双重化配置。 110kV及以下电压等级采用合并单元智能终端一体化装置。当 采用合并单元智能终端一体

7、化装置时，SV和GOOSE通信接口 采用共口方式。合并单元、智能终端就地安装于智能组件柜。 合并单元与智能终端一体化示意合并单元与智能终端一体化示意 合并单元智能终端 一体化装置 （A） 合并单元智能终端 一体化装置 （B） 交流量采集 开关量/模拟量采集 断路器合圈 断路器跳圈1 断路器跳圈2 SV/GOOSE （组网） 母线保护装置（A） SV/GOOSE （点对点） SV/GOOSE （点对点） SV/GOOSE （组网） 开出 过程层A网 （测控/录波/PMU/计量） 过程层B网 （测控/录波） 开出 跳闸 跳闸 合闸 合闸 线路保护装置（A） 母线保护装置（B） 线路保护装置（B）

8、智能变电站智能变电站间隔间隔层配置方案层配置方案 220kV电压等级保护、 测控分开配置，测控装 置集成PMU和非关口计 量功能，单套配置。 110kV及以下电压等级 采用保护测控一体化装 置，集成非关口计量功 能，单套配置。 智能变电站智能变电站间隔间隔层配置方案层配置方案 保护装置宜采用就地下放安装方式，安装于预制舱。 220kV电压等级线路、主变、母线保护采用双重化保护配置方式。 110kV电压等级线路保护采用保护、测控功能合一装置，单套配 置。110kV变压器保护采用双重化的主后一体化保护，或者主、 后分开。 35kV及以下电压等级采用保测一体化装置，同时支持SV输出和 GOOSE接口

9、，安装于开关柜上。 - 17 - 智能变电站一体化监控系统架构智能变电站一体化监控系统架构 运行监视 电网运行监视 设备运行监视 可视化展示 远程浏览 操作与控 制 站内控制 调度控制 防误闭锁 顺序控制 操作可视化 无功优化 智能操作票 信息综合 分析及智 能告警 数据辨识 故障分析 智能告警 运行管理 远端维护 权限管理 设备管理 保护定值管理 检修管理 辅助应用 电源监测 安全防护 环境监测 辅助控制 - 18 - 智能变电站一体化监控系统功能智能变电站一体化监控系统功能 数据通数据通 信网关信网关 机机 数据服数据服 务器务器 综合应用综合应用 服务器服务器 满足一体化监控系统对 调度

10、及其他主站应用的 支撑设备，对功能进行 重新设计，覆盖了原有 远动工作站功能，满足 各主站对变电站内信息 的查询和浏览需求； 满足满足变电站全景数据的变电站全景数据的 分类处理和集中存储分类处理和集中存储需需 求求，并经由消息总线向，并经由消息总线向 主机、主机、数据通信数据通信网关机网关机 和综合应用服务器提供和综合应用服务器提供 数据的查询、更新、事数据的查询、更新、事 务管理及多用户存取控务管理及多用户存取控 制等服务制等服务； 接收在线监测、计量、接收在线监测、计量、 电源、消防、安防、环电源、消防、安防、环 境监测等信息采集装置境监测等信息采集装置 （系统）的数据，进行（系统）的数据

11、，进行 综合分析和统一展示，综合分析和统一展示， 对外提供在线监测分析对外提供在线监测分析 结果以及辅助应用监视结果以及辅助应用监视 与控制功能与控制功能； 产品产品：支撑智能变电站数支撑智能变电站数 据的统一存储。据的统一存储。 产品产品：支撑变电站其他子支撑变电站其他子 系统数据的收集和处理。系统数据的收集和处理。 产品产品：支撑支撑I、II区数据的区数据的 上送和远程查询。上送和远程查询。 一体化监控系统重要概念一体化监控系统重要概念 19 智能变电站智能变电站站控站控层配置方案层配置方案 应部署一体化监控系统，依据一体化监控系统的有关规范来实施， 应部署监控主机、综合应用服务器、I区、

12、II区数据通信网关机 等站控层设备。站控层设备应配置智能告警、一键式顺控、故障 分析、数据辨识、源端维护、监控系统及设备在线状态监测等功 能。220kV电压等级变电站监控主机、I区数据通信网关机双重化 配置。110kV电压等级变电站监控主机单套配置，I区数据通信网 关机双重化配置。综合应用服务器单套配置。区数据通信网关 机单套配置。 站控层设备对外统一采用DL/T860标准，支持SNTP网络时钟对时； 站控层设备之间应采用标准化规约进行数据交换。 220kV电压等级通信网络采用双星形网结构。110kV及以 下电压等级通信网络采用单星形网结构。 过程层网络GOOSE和SV两网合一，按电压等级配置

13、。 间隔式保护采样值SV和GOOSE跳闸信号采用光纤点对点 传输。跨间隔母线保护GOOSE跳闸信号采用网络传输。 监控、状态监测、电能质量、录波、非关口计量等的采 样值SV和GOOSE信号采用网络传输。 智能变电站智能变电站网络配置方案网络配置方案 支持主从、主备式时间同步系统组成方式，主时钟设 备和从时钟设备采用光B码进行时间同步信号传输。 支持在失去外部时间基准信号时的高精度、高稳定性 的本地守时功能，实现守时精度10 s/ h。 支持GPS时钟源、北斗时间源接入，支持对各个时间基 准源的性能进行评估计算，自动选优切换。 支持SNTP、PTP、B码等输出，端口可配置。 智能变电站智能变电站

14、对时方案对时方案 t 晶振时钟 GPS时钟 同步采样 时钟 交直流一体化电源 视频监控 消防与安防 环境监测 智能变电站智能变电站辅助系统辅助系统 视频主站 网络交换机 红外 摄像机 云台 球机 球机 网络视频服务器 带云 台的 摄像 机 视频监控系统 控制线 智能接口机 （选配） 一体化信息平台 （III区） GOOSE网 单向隔离 一体化信息平台 (III区） 视频监控 报警信息输入 控制信号输出 数据采集服务器 数据采集服务器 智能接口机 （选配） 灭火装置 报警设备 消防系统 交流电源系统直流220V电源系统通讯电源系统逆变电源系统UPS电源系统 一体化电源监控装置 MODBUS IE

15、C61850 MMS网 间隔层 目录目录 智能变电站发展现状 智能变电站技术方案 智能变电站技术难点与展望 就地化保护的稳定可靠性是困扰保护就地化应用推广的关键障碍，如何采 用就地柜防护屏蔽优化等技术减少就地化所面临恶劣运行环境（如长期高 温环境或一次设备操作引发的振荡等）的影响；如何优化装置硬件设计和 软件处理以提高装置抗干扰能力；如何解决多个就地化装置的功能集成优 化和安装配置优化以减少空间占用等；以上是就地化保护实用化亟需突破 和解决的技术 技术难点一：技术难点一：就地化保护环境、电磁干扰、空间适应性技术就地化保护环境、电磁干扰、空间适应性技术 智能变电站关键技术难点智能变电站关键技术难

16、点 为了整合变电站监控、状态监测、录波、PMU、辅助监测等多个系统， 促进多业务多专业的功能整合，构建统一平台并实现不同厂家应用功能模 块的自由部署 实现平台与应用解耦，亟需解决总线和服务接口技术，设计标准化软总线 促进平台内各种应用规范化的数据交换和消息传递，提供平台化的存贮、 安全和维护机制，设计开放服务接口为各个应用功能模块提供统一的数据 访问服务 技术技术难点二：难点二：监控系统监控系统标准化软总线和开放服务接口技术标准化软总线和开放服务接口技术 智能变电站关键技术难点智能变电站关键技术难点 随着一、二次设备一体化融合以及就地化设备的应用推广，设备和系统的 复杂度大大提高，运维过程中问

17、题排查难度加大，就地设备运行检测依靠 传统的现场检测方式具有较高安全风险。结合一、二次设备在线状态检测 技术发展，突破设备运行状态远程监测和可视化技术、状态变化分析预测 和在线感知技术，实现智能检测和远程诊断技术，减少了日常巡检和维护 工作。 技术技术难点三：难点三：支持远程可视化和在线感知支持远程可视化和在线感知的运的运维检测技术维检测技术 智能变电站关键技术难点智能变电站关键技术难点 新一代智能变电站以“占地少、造价省、可靠性高、建设 效率高”为目标，以“集成化智能设备一体化业务平台+标 准配送式建设模式”应用为特征。 新一代智能变电站特征新一代智能变电站特征 20132013年年 建成4

18、+2个110kV/220kV AIS/GIS新一代智能变电站 示范工程。 2013 建成2个500kV AIS/GIS新一代智能变电站示范工程。 2015 29 优缺点：优缺点： 隔离性能非常可靠，延长了维护期；隔离性能非常可靠，延长了维护期； 减少了变电站占地面积；减少了变电站占地面积； 无需附加触头或连接系统；无需附加触头或连接系统； 隔离断路器采用硅橡胶绝缘子。隔离断路器采用硅橡胶绝缘子。 应用中存在的问题：应用中存在的问题： 由于断路器与隔离开关集成在一起，由于断路器与隔离开关集成在一起， 现场检修工艺须重新制定。现场检修工艺须重新制定。 目前产品的性能检测试验仍然按照目前产品的性能检

19、测试验仍然按照 断路器和隔离开关分别进行，须制断路器和隔离开关分别进行，须制 定统一的试验方法。定统一的试验方法。 有断路器和隔离开关的传统结构 隔离式断路器 隔离式断路器隔离式断路器 层次化保护层次化保护 间隔保护 站域保护 就地 保护 就地 保护 低周减 载 就地 保护 间隔保护集成化、 公用保护站域化、 广域保护实用化 实现就地保护、站 域保护与广域保护 的协调统一 实现保护可靠性与 速动性的统一 有效提升电网保护 故障甄别能力、整 体智能协调控制能 力 广域保护 区域安全稳定 控制 备自投 30 集成应用各种新技术实施标准化建设，采用装配式建筑物/ 构筑物、预制舱式二次组合设备、预置电缆/光缆、二次前接线 装置、二次信息模型标准库等标准化技术，实现标准化设计、 工厂化加工、装配式建设，实现设备即插即用，大幅提高智能 变电站建设效率,减少资源消耗和土地占用，降低运营成本。 模块化配送式建设模块化配送式建设