2022年智能变电站自动化系统.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 智能变电站自动化系统1 智能变电站简介智能变电站作为智能电网的物理基础,同时作为高级调度中心的信息采集和命令执行单元,是智能电网的重要组成部分; 作为智能电网当中的一个重要节点,智能变电站以变电站一、二次设备为数字化对象,以高速网络通信平台为基础,通过对数字化信息进行标准化, 实现站内外信息共享和互操作, 并以网络数据为 基础,实现测量监视、掌握爱护、信息治理等自动化功能的变电站;智能变电站 既是下一代变电站的进展方向, 又是建设智能电网的物理基础和要求;为了实现 智能化电网的目标,智能变电站的讨论和建设具有重要的意义;智能变电站的特点及功能随
2、着智能电网的提出和建立, 变电站将由数字化演化为智能化,更突出“ 智 能” 的特点;智能化变电站在数字化变电站的基础之上,给予了以下十二个“ 智 能特点” 或“ 智能化功能”;.1 一次设备智能化 与数字化变电站描述的一次设备智能化相比,智能变电站加大了一次设备信息化,可监测更多自身状态信息, 也可通过网络获知系统及其他设备的运行状态 等信息;自动化程度更高,具有比常规自动化设备更多、更复杂的自动化功能;具备互动化才能, 与上级监控设备、 系统及相关设备、 调度及用户等准时交换信 息,分布协同操作;.2 信息建模统一化 除了基于 IEC61850 标准的建模外,智能变电站能实时监测辖区电网的运
3、 行状态,自动辨识设备和网络模型,从而为掌握中心供应决策依据;.3 数据采集全景化 智能变电站利用对时系统, 同步区域和站内时钟, 完善和标准化站内设备的 静态和动态信息模型, 向智能电网供应统一断面的全景数据; 采纳新型传感技术、同步测量技术、 状态检测技术等逐步提高数字化程度,时标,实时信息共享、 支撑电网实时掌握和智能调剂,运行和各类高级应用;逐步实现潮流数据的精确 支撑各级电网的安全稳固.4 设备检修状态化全面采集能够反映系统主设备运行的电脉冲、气体生成物、 局部过热等各种特点量;智能变电站配置用于监测系统主设备的传感器,或者由智能一次设备直接供应其功能; 利用 DL/T860 供应的
4、建模方法, 建立设备状态检修的信息模型,构建具备较为牢靠有用的状态监测预警算法和机制、统;.5 掌握操作自动化 程序化操作; 智能变电站具备程序化操作功能,支撑状态检修实践的专家系除站内的一键触发, 仍可接收和执行监控中心、 调度中心和当地后台系统发出的操作指令,自动完成相关运行方式变化要求的设备操作; 程序化操作具备直观的图形界面,在站层和远端均可实现可视化的闭环掌握和安全校验,且能适应不同的主接线和不同的运行方式,满意无人值班及区域监控中心站治理模式的要求;名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - .6 事故处理智能化
5、1智能告警及分析决策;对全站告警信息进行综合分类,实现全站信息的分类告警功能;2智能告警策略;包含信号的过滤及报警显示方案、告警信号的规律关联、推理技术和事故及反常处理方案;预报信号以故障常态为信号触发状态,瞬时中间信号做过滤处理;正常操作引起的预报信号做过滤处理;3故障分析与帮助决策;4电能质量评估与决策;基于变电站电能质量监测系统,实现电能质量分析与决策的功能,为电能质量的评估和治理供应依据与决策;.7 爱护掌握协同化1站域爱护在变电站内基本的掌握与爱护手段保留的前提下,建设站域爱护,其要求是:保证继电爱护的四性原就、主 /后备原就、近 /远后备原就;站域爱护宜全方位地综合利用全站信息来提
6、高爱护性能, 且适应变电站的各种运行方式和变电站分阶段建设的模式; 站域爱护实现全站的快速且有挑选性的后备爱护;既可以综合利用变电站内各侧的电压和/或电流关系对各侧的故障进行定位以实现全站的快速后备爱护,也可以在原有后备爱护的基础上依据与之协作的主爱护或者后备爱护 的动作情形来缩短该后备爱护的延时;2电网运行状态自适应智能变电站应具有与相关变电站之间实时传送继电爱护、备用电源自动投入 装置等信息, 实现智能电网的和谐运行; 依据站内收集和站间交换的信息以及调度中心的指令, 识别并自适应电网的运行状态;在电网正常运行状态下, 综合利用 FACTS、变压器调压、无功补偿设备投切等手段,掌握和优化潮
7、流安排,提 高输送才能和运行效率; 在电网紧急运行状态下, 与相邻变电站和调度中心和谐协作,动态转变继电爱护和稳固掌握的策略和参数,适应电网拓扑和潮流分布的转变,扩展运行边界,提高实际可用稳固裕度,保证电网稳固运行;.8 变电站运行治理安全经济化1具有站内状态估量功能;宜具有辨识变电站内拓扑错误数字量和 坏数据模拟量的功能,将拓扑错误和坏数据解决在变电站内,获得高牢靠的拓扑结构、 高精度的母线复电压和支路复电流熟数据,满意智能电网快速状态估量的要求;保证基础数据的正确性及2经济运行与优化掌握;在站内配置无功电压掌握设备,协作自动电压掌握系统,利用智能变电站先进的通信手段采集多方数据,监视电网的
8、无功状态,运用先进的数学模型、 信息模型,从基于电网的角度对广域分散的电网无功装置 进行和谐优化掌握;实现降低网损、提高电压合格率、改善电能质量,到达系统 安全经济运行和优化掌握的目的;3安全状态评估 /预警/掌握;智能变电站为不同调度层面在线安全稳固防 御系统供应信息交互接口, 为在线安全状态评估系统供应实时牢靠的信息,以便 其进行实时在线评估、预警和掌握,实现智能电网预防掌握和紧急掌握的和谐;4资产设备全寿命周期治理;智能变电站支持设备信息和运行爱护 策略与调度中心实现全面互动, 实现基于状态的全寿命周期治理;通过建立精益 化的评估体系, 从资产全寿命周期的安全、 效能和成本角度, 逐步建
9、立全寿命周 期综合优化治理体系, 供应综合最优的资产投资、 运行爱护和资产处置方案, 提 高变电站运行的安全性, 为规划、 生产、治理等一系列工作供应智能帮助决策支名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 持;5在数据源头爱护,实现数据的唯独性及爱护的便利性;.9 大规模可再生能源接入即插即用化 智能变电站支持电源与调度中心全面互动,实现电源与电网的高度和谐;.10 用户治理互动化 智能变电站具有向大用户实时传送电价、电量、电能质量及电网负荷信息的功能,支持电力交易的有效开展, 实现资源的优化配置; 鼓励电力市场主体参加
10、电网安全治理,从而实现智能电网各环节的和谐运行;.11 防灾减灾安全化 智能变电站配置灾难防范、 安全防范子系统, 留有与“ 电网防灾减灾与应急 指挥信息系统” 的通信接口,为各种自然灾难和突发大事的监测、猜测、预警提 供有效信息和判据,为指挥相关部门的应急联动供应决策依据;.12 通信网路安全化 在数字化变电站工程实践中, 站内实现通信网络安全措施; 而在智能化变电 站中,能够实现站内、站间的通信网络安全措施治理;智能变电站的系统结构按 IEC61850 标准将智能变电站系统从功能上划分为变电站层、间隔层和过 程层三部分组成, 并通过分层、 分布、开放式网络系统实现连接 如图 1 所示;图
11、1 智能变电站二层两网结构1过程层该层直接和一次设备的传感器信号、状态信号接口和执行器相接, 该层设备可以和一次设备一起实现就地现场安装,通过合并单元 MU 和智能单元实现电力一次设备工作状态和设备属性的数字化,过程层设备通过过程层总线和间隔层名师归纳总结 设备相连,并通过GPS 授时信号产生系统同步时钟信号;第 3 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2间隔层间隔层设备主要实现爱护和监控功能,并实现相关的掌握闭锁和间隔级信息的人机交互功能, 间隔层设备可以通过间隔层总线实现设备间相互对话机制,间隔层设备可以集中组屏或就地下放;3变电站层
12、变电站层设备包括变电站就地操作后台系统、外部数据交互接口 掌握中心数据转发、爱护信息治理系统数据接口、设备治理系统和通用功能服务等;通 用功能服务模块通过间隔层设备传送来的信息实现变电站级跨间隔的控降服务,如变电站防误闭锁功能、 电压无功掌握, 也可接收来自掌握中心的命令实现区域 系统防误操作、区域安全稳固掌握和区域电压无功优化掌握等功能;智能变电站通信网络在规律层次上, 智能变电站通过过程层网络和变电站层网络连接过程层、间 隔层和变电站层设备;1变电站层网络功能和结构与传统变电站的监控网络基本类似,信,实现全站信息的汇总及防误闭锁等功能;2过程层网络依靠 MMS/GOOSE 进行通过程层网络
13、分为 SMV 采样值网络和 GOOSE 网络;前者的主要功能是实现 电流、电压沟通量的上传; 后者的主要功能是实现开关量的上传及分合闸掌握量 的下行;过程层通信网络上的数据流依据功能的不同可划分为:合并单元 merging unit,MU 向智能电子设备 intelligent electronic device,IED 周期性发送的采样值 sampled values,SAV报文;智能开关柜 intelligent switchgear,ISG向 IED 周 generic object oriented substation event,期性发送的面对通用对象的变电站大事GOOSE报文,即
14、开关量输入报文;IED 向 ISG 发送的 GOOSE 报文,即开关量输出报文,包括开关分合、设备投退、分接头调整、档位切换等;简洁网络 时间协议 simple network time protocol,SNTP或 IEEE1588 时间同步报文;1.4 智能变电站面临问题智能变电站实现以上功能在技术上仍有赖于以下关键问题的解决;.1 动态数据处理 动态数据处理系统是变电站的运行神经枢纽;数字化带来了丰富的数据源,为监控变电站的运行工况, 保证系统安全运行和快速处理故障供应了更多的依据;因此,如何对变电站数据进行实时有效动态处理,决策机制,是保证电网安全稳固运行重要依据;关系到监控治理系统的
15、智能化.2 高精度时钟同步技术 为了保证信息数据的完整性和实时性、牢靠性,实现各个采集掌握单元的同步采样,实时输出同步的相量数据, 传统变电站的对时模式及原理已经不适应和不能满意智能变电站对时钟精度的要求;基于 眉睫;IEEE1588 对时系统的开发迫在.3 智能化一次设备的讨论 智能化一次设备是智能变电站的重要组成部分,开发满意智能变电站的一次设备是实现智能变电站的关键所在;国内讨论智能化一次设备的厂家起步较晚,名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 基础薄弱;国内大部分电力设备供应商仍不具备供应智能化一次设备的技术和
16、能力,产业链的构造仍需要肯定的周期,给智能化一次设备的进展带来了桎梏;.4 实时网络通信技术 智能变电站大量采纳以太网网络通信技术;如何削减数据碰撞, 提高数据传输的实时性、牢靠性、安全性等是需要进一步讨论的内容;2 智能变电站应用实例河滨220kV 智能变电站河滨 220kV 智能变电站的网络结构及功能特点河滨 220kV 变电站严格依据国网标准要求,全站应用IEC61850 标准,采纳“ 三层两网”结构设计; 变电站自动化系统在功能上划分为站控层、间隔层和过程层 3 个层次;通过“ 两网”,即运用制造报文标准 Manufacturing Message Specification,MMS
17、技术组网,并应用于站控层和间隔层间通信的 MMS 网;运用通用面对变电站大事对象 Generic Object Oriented Substation Events,GOOSE技术组网,并应用于过程层和间隔层间通信的 起来,如图 2 所示;GOOSE 网,把 3 个规律层次联系通;本文以河滨 220 kV 变电站 220kV 部分为例进行说明,其他电压等级功能相图 2 河滨 220 kV 变电站自动化系统构成2.过程层主要设备 过程层功能指与过程接口的全部功能,装置典型是与远方过程接口, 如与过程总线连接的输入 /输出 Input/Output,I/O 、智能传感器和掌握器等;过程层是随着一、
18、二次设备技术和网络技术的进展而显现的,在传统站内不具备这一规律分层;过程层设备主要有特别规互感器、智能单元、气体全封闭组合电气 Gas Insulated Substation,GIS等;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.电子式互感器 电子式互感器的应用是智能变电站的重要标志,这一技术的显现推动了智能变电站的工程化;本站 220 kV 、110 kV 以及主变压器高、中压侧部分采纳罗氏线圈和电容分压原理构成的电子式电流互感器Electronic Current Transducer,ECT/电子式电压互感器 E
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- 2022 智能 变电站 自动化 系统
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