数字化变电站发展研究-中电联

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1、徐石明徐石明 教授级高工教授级高工数字化变电站发展研究数字化变电站发展研究国网电力科学研究院国网电力科学研究院国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞科技股份有限公司背景背景1：电网自动化何处去？：电网自动化何处去？SmartGridSmartGridDigitalGridDigitalGrid？IntelliGridIntelliGrid已有技术成熟已有技术成熟新的发展理念新的发展理念调度自动化调度自动化变电站自动化变电站自动化配网自动化配网自动化。-2-背景背景2：数字化电网变电站是什么？：数字化电网变电站是什么？什么是数字化电网？什么是数字化电网？什么是数字化变电站？什么是数字化变电站？为何要建

2、数字化变电站？为何要建数字化变电站？数字化变电站关键技术？数字化变电站关键技术？如何设计数字化变电站？如何设计数字化变电站？数字化变电站有何技术优势？数字化变电站有何技术优势？和变电站自动化的关系？和变电站自动化的关系？数字化变电站如何发展？数字化变电站如何发展？-3-1 数字化变电站与数字化电网数字化变电站与数字化电网2 数字化变电站与变电站自动化数字化变电站与变电站自动化3 当前数字化变电站实施思路当前数字化变电站实施思路 4 数字化变电站技术发展展望数字化变电站技术发展展望 目 录-4-SmartGrid数字化变电站现状IntelliGrid DigitalGrid数字化变电站内涵数字化

3、变电站目标1 数字化变电站与数字化电网数字化变电站与数字化电网-5-IntelliGrid功能分布示意图功能分布示意图GPSGPS应用、互联、互操作、分布式、智能化、广域控制应用、互联、互操作、分布式、智能化、广域控制-6-Vision of the Power System of the Future1.Self-Healing and Adaptive to correct problems before they become emergencies（在问题变成事故前自愈、自适应纠错）2.Interactive with consumers and markets（客户、市场的交互）3.

4、Optimized to make best use of resources and equipment（资源、设备的优化利用）4.Predictive rather than reactive,to prevent emergencies ahead rather than solve after（积极事前预防，避免事故）5.Distributed assets and information across geographical and organizational boundaries（资源和信息的利用）6.Integrated to merge all critical infor

5、mation（关键信息的整合）7.More Secure from threats from all hazards（更多的安全措施，避免恐怖灾难）IntelliGrid未来展望未来展望-7-SmartGrid功能分布示意图功能分布示意图SmartGrid Future View Digital,Distributed,DynamicGPSGPS应用、互联、互操作、分布式、智能化、广域控制应用、互联、互操作、分布式、智能化、广域控制-8-DigitalGrid 数字化电网数字化电网Future View 信息化企业信息化管理系统生 产管理-9-l数字化电网面向输电网和配电网，综合运用各种先进科

6、技和数字化手段，l对实际电网进行全面、精确的数字化描述，l为电网生产全过程提供完整、统一、准确的信息，l实现对电网直观、实时的监控和智能分析，l并为规划、计划、设计、建设、运行、调度、营销等各个环节的科学决策提供技术支持，l保证电网安全稳定、经济优质运行，提高电网公司生产效率，为建设信息化企业奠定基础。DigitalGrid数字化电网内涵数字化电网内涵-10-数字化变电站内涵数字化变电站内涵数字化电网和数字化变电站的实现数字化电网和数字化变电站的实现是一个过程，相互促进，共同发展是一个过程，相互促进，共同发展 l数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，l以高速网络通信平台为基础，通过对

7、数字化信息进行标准化，l实现信息共享和互操作，l并以网络数据为基础，采用智能化策略实现测量监视、控制保护、信息管理等自动化功能的变电站。-11-数字化变电站关键技术及研究现状数字化变电站关键技术及研究现状电子式互感器应用电子式互感器应用逐渐接近成熟逐渐接近成熟一次设备运行状态采集一次设备运行状态采集已经开展工作已经开展工作智能化电器智能化电器正在开展工作正在开展工作IEC61850及数据建模及数据建模已经实用化已经实用化同步测量及数据整合同步测量及数据整合已经开展工作已经开展工作（ABB/SEL）数字式保护、测控设备数字式保护、测控设备已经实用化已经实用化数字式计量设备数字式计量设备已经开展工

8、作已经开展工作IEC61850站内信息交互站内信息交互正在开展工作正在开展工作IEC61850站间信息交互站间信息交互正在开展工作正在开展工作IEC61850IEC61970交互交互正在开展工作正在开展工作智能控制智能控制已经开展工作，如：顺控已经开展工作，如：顺控可视化可视化刚开展工作，如：智能报警刚开展工作，如：智能报警基于数字变电站数据的基于数字变电站数据的高级应用高级应用正在开展工作，如：区域故障快速识别正在开展工作，如：区域故障快速识别12数字化变电站总的目标数字化变电站总的目标目标目标服务服务采可用技术采可用技术一次设备的数字化、智能化一次设备的数字化、智能化为数字化处理打基础为数

9、字化处理打基础嵌入式计算机技术嵌入式计算机技术数据的同步、整合、标准化数据的同步、整合、标准化为更多的高级应用服务为更多的高级应用服务GPS、IEC61850功能配置的灵巧化（功能配置的灵巧化（Smart）简化变电站设计，使变电站小型化简化变电站设计，使变电站小型化MUIOBIntelliIEDs1588信息传输的光纤化、网络化信息传输的光纤化、网络化可靠、快速、共享可靠、快速、共享1000M以太网、交换技术以太网、交换技术变电站性能的可视化变电站性能的可视化变电站运行管理的人性化标准化变电站运行管理的人性化标准化计算机图形化、标准化计算机图形化、标准化数字化变电站不是简单的数字化变电站不是简

10、单的OCTOCT、6185061850应用的概念，它是应用的概念，它是一个逐步推进的过程。目前主要的成熟技术是一个逐步推进的过程。目前主要的成熟技术是IEC61850.IEC61850.数字化数字化变电站变电站OCTOCT6185061850132 数字化变电站与变电站自动化数字化变电站与变电站自动化-14-回忆回忆1：不断发展的计算机技术：不断发展的计算机技术单片机32协议通信CPU集成电路单片机8单片机16位传串行口现场总线以太网系统架构集中分布式分布分散分散位传自定义引进规约扩展新部颁IEC103-15-看到数据看到数据、实现控制看到信息、实现控制、信息管理看到信息、实现控制、信息管理、

11、可靠控制看到信息、实现控制、信息管理、可靠控制、信息回放看到信息、实现控制、信息管理、可靠控制、信息回放、信息共享看到信息、实现控制、信息管理、可靠控制、信息回放、信息共享、相量信息看到信息、实现控制、信息管理、可靠控制、信息回放、信息共享、相量信息、同步信息。应用需求：前进的推动力应用需求：前进的推动力3遥4遥当地功能五防故录以太网PMU全网分析。回忆回忆2：不断发展的应用需求：不断发展的应用需求-16-回忆回忆3：不断发展的变电站自动化系统：不断发展的变电站自动化系统变电变电站站发发展展阶阶段段新技新技术术支撑支撑系统配置系统配置系系统应统应用需求用需求远传远传串行通信串行通信RTURTU

12、远远方方监监控控分散式分散式现场总线现场总线分散式系分散式系统统采集采集单单元就地下放元就地下放信息孤信息孤岛岛、联联网网IEC60870-5IEC60870-5多系多系统联统联网网专业专业管理需求管理需求信息整合信息整合数据数据库库技技术术整合系整合系统统信息量太大，要整合信息量太大，要整合三三态态数据整合数据整合数据数据库库技技术术SCADASCADAWAMSWAMSRISRIS并存并存信息源一致性要求信息源一致性要求数字化数字化变电变电站站EC61850EC61850、GPSGPS等等多种配置方式多种配置方式智能化、信息智能化、信息标标准化、互操作等准化、互操作等-17-变电站自动化变电

13、站自动化数字化变电站数字化变电站必然必然-18-19-总总 则则以传统变电站自动化为基础以传统变电站自动化为基础满足数字化电网建设需求满足数字化电网建设需求满足变电站自动化运行需求满足变电站自动化运行需求不同地区可采用不同的技术架构不同地区可采用不同的技术架构不同电压等级可采用不同的技术架构不同电压等级可采用不同的技术架构3 当前数字化变电站实施思路当前数字化变电站实施思路 -20-当前数字化变电站建设现状分析当前数字化变电站建设现状分析变电站自动化发展需求变电站自动化发展需求数字化电网建设需求数字化电网建设需求新技术支撑（新技术支撑（OCT、计算机、通信）、计算机、通信）数字化变电站数字化变

14、电站l 系统整合：大二次l 智能化 ：自动运行管理l 可视化 ：支撑运行人员标准化作业l 简化变电站建设：就地采集、光纤化、集约化控制l全网同步测量：大电网事故分析l广域全景数据：EMS、WARMAP（变电站数据平台）-21-为变电站运行服务为变电站运行服务为数字化电网服务为数字化电网服务设备就地化、光纤化，简化变设备就地化、光纤化，简化变电站设计及资源配置电站设计及资源配置全站统一的数据库，实现大二全站统一的数据库，实现大二次统一管理次统一管理实现站内智能化控制实现站内智能化控制实现实现IEC61850IEC61850970970对接对接提供广域全景同步数据提供广域全景同步数据当前数字化变电

15、站建设主要思路当前数字化变电站建设主要思路22OCTOCTEVTEVTIEDIED01VOCTOCTEVTEVTIEDIED01VOCTOCTEVTEVTIEDIED01VSCADASCADA方案方案1：电子式互感器输出模拟小信号：电子式互感器输出模拟小信号IEC61850适用于各电压等级的变电站基本不改变原有的系统结构站控层网站控层网IRIG-B-23-OCTOCTEVTEVT方案方案2：10KV不变，其他数字输出互感器不变，其他数字输出互感器MUMUH HOCTOCTEVTEVTMUMUM MOCTOCTEVTEVTMUMUL LOCTOCTEVTEVTMUMU110KV110KV线路线路

16、主变保护主变保护主变保护主变保护线路保护线路保护10KV10KV保护保护10KV10KV保护保护10KV10KV保护保护SCADASCADA故障录波故障录波110KV及以下变电站部分过程层信息共享过程层网过程层网站控层网站控层网-24-OCTOCTEVTEVT方案方案3：全部采用数字输出互感器：全部采用数字输出互感器MUMUH HOCTOCTEVTEVTMUMUM MOCTOCTEVTEVTMUMUL LOCTOCTEVTEVTMUMU110KV110KV线路线路主变保护主变保护主变保护主变保护线路保护线路保护SCADASCADA故障录波故障录波OCTOCTEVTEVTMUMU10KV10KV

17、10KV10KV保护保护N N个个110KV及以下变电站过程层信息完全共享站控层网站控层网过程层网过程层网-25-智能化智能化电器电器1 1SCADASCADA方案方案4：采用智能化电器方案：采用智能化电器方案IEC61850智能化智能化电器电器2 2智能化智能化电器电器3 3220kV及以上超高压变电站基本不改变原有的系统结构建议提供广域全景同步数据站控层网站控层网GPSGPS158815886185061850-26-4 数字化变电站技术发展展望数字化变电站技术发展展望-27-6185061850建模建模6197061970建模建模智能化智能化应用应用智能化智能化应用应用站内数据站内数据统

18、一平台统一平台区域数据区域数据统一平台统一平台站间站间互操作互操作区域互区域互操作操作数字化数字化标准化标准化智能报警智能报警故障自愈故障自愈状态检修状态检修站内实时站内实时统一数据库统一数据库互联故障互联故障预警及切除预警及切除1 数字化变电站随数字化电网一起发展数字化变电站随数字化电网一起发展调调度度变变电电站站智能智能变电站变电站智能智能调度调度智能智能电网电网数数 字字 化化 电电 网网-28-2 数字化变电站技术发展规划数字化变电站技术发展规划目标目标解决问题解决问题数据标准化数据标准化互联、互操作（互联、互操作（6185061850）数据同步数据同步更灵活的大电网分析更灵活的大电网

19、分析站内统一数据平台站内统一数据平台建立建立唯一可靠完整唯一可靠完整的电网数据库的电网数据库一次设备数字化一次设备数字化一次设备数字化是一个渐进过程一次设备数字化是一个渐进过程站内高级应用站内高级应用基于同步数据的站内应用更多基于同步数据的站内应用更多站间互操作站间互操作实现站间互联、互操作实现站间互联、互操作（VQCVQC互调、操作闭锁）互调、操作闭锁）29同步技术同步技术30同步技术的电网分析同步技术的电网分析31变电站数据整合变电站数据整合32l电量、非电量、运行状态的数字化l就地操作智能化l状态在线监视l故障自愈lID资料库l通信模型化l数据源统一采集、唯一化l数据同步采样l瞬态数据流

20、共享l生熟数据模型化（IEC61850）一次设备全面数字化、智能化：数据交互规范化3 数字化变电站发展基本要素数字化变电站发展基本要素-33-l标准化的界面l智能化的人机交互变电功能可视化功能实现在线配置l以系统的角度嵌入功能l功能可任意配置l在线配置l新功能的实现不依赖于硬件-34-PMUPMURTURTUDFRDFRDPRDPRRLYRLYG GP PS S能能量量生生数数据据能能量量熟熟数数据据分布集中存储分布集中存储网络共享网络共享分布式变电站统一数据库分布式变电站统一数据库变电站功能变电站功能站级应用站级应用对外通信对外通信可视化界面可视化界面管管理理数数据据BayBayPMUPMU

21、RTURTUDFRDFRDPRDPRRLYRLY数字化变电站二次系统的基本结构数字化变电站二次系统的基本结构智智能能设设备备-35-l数字化变电站因数字化电网而发展数字化变电站因数字化电网而发展l数字化变电站将持续发展数字化变电站将持续发展l目前以解决数据标准化为第一任务目前以解决数据标准化为第一任务l同步测量可大大提高大电网分析能力同步测量可大大提高大电网分析能力l相关关键技术有待进一步研究相关关键技术有待进一步研究总总 结结-36-数字化变电站定义数字化变电站是以变电站一、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，实现信息共享和互操作，并以网络数据为基础，采用智能化策略实现测量监视、控制保护、信息管理等自动化功能的变电站。-37-谢谢各位专家谢谢各位专家-38-