智能变电站及设备智能化专题报告

智能变电站及设备智能化专题报告——国家电网公司智能电网部副主任沈江变电站是整个电网的一个重要环节和重要的组成部分。智能化变电站是智能电网建设的一个重要工作。智能变电站在数字化变电站基础上产生了哪些跨越?数字化变电站的两个技术特点：①整个变电站的控制实现了数字化；②测量信号实现了数字化。智能化变电站在数字化变电站的基础上实现了两个技术上的跨越：①监测设备的智能化，重点是对开关、变压器的状态监测；②故障信息综合分析决策，变电站要和调度器进行信息的双向交流。1目前智能变电站的标准(1)智能变电站技术导则是智能变电站建设和新建电站以及在建电站的一个指导性规范。它规定了智能变电站的相关术语和定义，明确了智能变电站的技术原则和体系结构，提出了设备层、系统层及辅助设施的技术要求，并对智能变电站的设计、调试验收、运行维护、检测评估等环节作出了规定，适用于110kV(包括66kV)及以上电压等级智能变电站。(1)高压设备智能化推进报告，在此基础上形成了高压设备智能化技术导则。(2)变压器开关智能化技术条件。变压器和开关如何进行智能化研发，标准越来越细化，完全可以指导我们智能化方面的研发。2智能组件智能变电站功能的实现对一次设备智能化改造如何进行定义，其中智能组件是新出现的一个设备，附属于开关、变压器，对智能组件功能进行了详细规定。3系统功能要求3．1基本功能要求3．1．1顺序控制满足无人值班及区域监控中心站管理模式的要求。可接收执行监控中心、调度中心和当地后台系统发出的控制指令，经安全校核正确后自动完成符合相关运行方式变化要求的设备控制。应具备自动生成不同的主接线和不同的运行方式下的典型操作流程的功能。应具备投退保护软压板功能。应具备急停功能。可配备直观图形图像界面，在站内和远端实现可视化操作。3．1．2站内状态估计应具备站内状态估计及数据辨识与处理功能，保证基础数据的正确性，并支持智能调度技术支持系统实现电网状态估计。3．1．3与主站系统通信宜采用基于模型的通信协议与主站进行通信。3．1．4同步对时系统站内采用基于卫星时钟与地面时钟的对时系统，系统层之间可采甩IEC61588或SNTP协议对时方式，设备层之间可采用IEC61588或IRIG—B码对时方式，对时精度满足分布式应用功能的需要。3．1．5通信系统应具备网络风暴抑制功能，网络设备局部故障不应导致系统性问题。应具备方便的配置向导进行网络配置、监视、维护。应具备对网络所有节点的工况监视与报警功能。3．1．6电能质量评估与决策系统宜实现包含电压、谐波监测在内的电能质量监测、分析与决策的功能，为电能质量的评估和治理提供依据。3．1．7区域集控功能当智能变电站在系统中承担区域集中控制功能时，除本站功能外，应支持区域智能控制防误闭锁，同时应满足集控站相关技术标准及规范的要求。3．1．8区域智能防误操作根据变电站高压设备的网络拓扑结构，对开关、刀闸操作前后不同的分合状态，进行高压设备的有电、停电、接地三种状态的拓扑变化计算，自动实现防止电气误操作逻辑判断。3．1．9配置工具应通过统一的配置工具对全站设备进行全站数据模型及通信配置。3．1．10源端维护变电站作为调度／集控系统数据采集的源端，应提供各种可自描述的配置参量，维护时仅需在变电站利用统一配置工具进行配置，生成标准配置文件，包括变电站主接线图、网络拓扑等参数及数据模型。变电站自动化系统与调度／集控系统可自动获得变电站的标准配置文件，并自动导入到自身系统数据库中。变电站自动化系统的主接线图和分画面图形文件，应以网络图形标准SVG格式提供给调度，集控系统。3．1．11网络记录分析系统宜配置独立的网络报文记录分析系统，实现对全站各种网络报文的实时监视、捕捉、存储、分析和统计功能。网络报文记录分析系统宜具备变电站网络通信状态的在线检测和状态评估功能。3．2高级功能要求3．2．1设备状态可视化应采集主要高压设备(变压器、断路器等)状态信息，进行可视化展示并发送到上级系统，为电网实现基于状态检测的设备全寿命周期综合优化管理提供基础数据支撑。3．2．2智能告警及分析决策应根据变电站逻辑和推理模型，实现对告警信息的分类和信号过滤，对变电站的运行状态进行在线实时分析和推理，自动报告变电站异常并提出故障处理指导意见，为主站提供智能告警，也为主站分析决策提供事件信息。3．2．3故障信息综合分析决策宜在故障情况下对包括事件顺序记录信号及保护装置、相量测量、故障录波等数据进行数据挖掘、多专业综合分析，并将变电站故障分析结果以简洁明了的可视化界面综合展示。3．2．4支撑经济运行与优化控制应综合利用FACTS、变压器自动调压、无功补偿设备自动调节等手段，支持调度技术支持系统安全经济运行及优化控制类功能。3．2．5站域控制宜运用集中或分布协调的方式采集全站统一实时信息并进行分析计算，实现全站各自投、故障录波等安全自动控制、174优化后备保护等功能。宜综合利用变电站全站信息，与继电保护协调互动，优化安全稳定控制功能。3．2．6与外部系统信息交互宜具备与大用户、电源等外部系统进行信息交换的功能，能转发进线、出线运行状况等相关信息。4辅助设施功能要求4．1视频监控站内宜配置视频监控系统并可远传，与站内监控系统在设备操控、事故处理时协同联动，并具备设备就地、远程视频巡检及远程视频工作指导的功能。4．2安防系统应配置灾害防范、安全防范子系统，告警信号、量测数据宜通过站内监控设备转换为标准模型数据后，接入当地后台和控制中心，留有与应急指挥信息系统的通信接口。宜配备语音广播系统，实现设备区内流动人员与集控中心语音交流，非法入侵时能广播告警。4．3照明系统应采用高光效光源和高效率节能灯具以降低能耗，事故应有应急照明。有条件时，可采用太阳能、地热、风能等清洁能源供电。4．4站用电源系统全站直流、交流、逆变、UPS、通信等电源一体化设计、一体化配置、一体化监控，其运行工况和信息数据能通过一体化监控单元展示并转换为标准模型数据，以标准格式接入当地自动化系统，并上传至远方控制中心。4．5辅助系统优化控制宜具备变电站设备运行温度、湿度等环境定时检测功能，实现空调、风机、加热器的远程控制或与温湿度控制器的智能联动，优化变电站管理。5变电站设计5．1设计原则设备与系统的设计选型应满足安全可靠的原则，采用符合智能变电站运行维护高效化要求的结构紧凑型设备，减少设备的配置，实现功能整合、资源和信息共享。设备宜采用新材料。系统设计内容包括但不限于如下方面：全站的网络图、VLAN划分、IP配置、虚端子设计接线图、同步系统图等。5．2变电站布置在安全可靠、技术先进、经济合理的前提下，智能变电站设计应符合资源节约、环境友好的技术原则和设计要求，结合智能设备的集成，宜简化智能变电站总平面布置(包括电气主接线、配电装置、构支架等)，节约占地，节能环保。5．3土建与建筑物结合智能变电站设备的融合，宜减少占地和建筑面积，合并相同功能的房间；合理减少机房、主控楼等建筑的面积，节约投资。结合智能变电站电缆减少，光缆增加的情况，采用合理的电缆沟截面。5．4网络架构网络设备应灵活配置，合理配置交换机数量，降低网络总成本。网络系统应易扩展、易配置。应计算和控制信息流量，设立最大接入节点数和最大信息流量，在变电站新设备接入引起网络性能下降时，也应满足自动化功能及性能指标的要求。网络通信架构设计应确保在运行维护时试验部分的网络不影响运行系统。6调试与验收6．1调试(1)应提供面向各项功能要求的方便、可靠的调试工具与手段，满足调试简便、分析准确、结果清晰的要求。(2)调试工具通过连接智能组件导入智能组件模型配置文件，自动产生智能组件所需的信息文件，自动检测智能组件的输出信息流。调试工具具备电力系统动态过程的仿真功能，可输出信息流，实现对智能组件的自动化调试。(3)合并单元调试专用工具，可给电子式互感器提供输入信号，监测合并单元的输出，测试合并单元的同步、测量误差等性能指标。(4)智能组件或单元调试工具，可为合并单元提供输入信号，监测智能组件或单元的输出，测试智能组件或单元的数字采样的正确性与同步、测量误差等性能指标。6．2验收(1)工程启动及竣工验收应参照DL／T782及相关调试验收规范。工程启动调试组织应在实施启动前编制启动调试方案，相关调度部门负责编写调度方案。(2)电力设备的现场交接试验和预防性试验应满足GB50150、DL/T596以及Q／GDW157、Q／GDW168等标准规范的要求。(3)工厂验收流程应按O／GDW213开展，现场验收流程应按Q/IGDW214开展。(4)工厂验收时对于不易搬动的设备，应具备设备模拟功能，以便完成完整功能验收。(5)具备状态监测单元的设备验收应包括：对自检测功能逐一进行检验，要求测量值正确、单一测量评价结论合理；故障模式及几率预报功能正常，预报结果合理。7运行维护(1)应配套成熟方便的一体化检验装置或系统，满足整间隔检修及移动检修的要求。(2)智能变电站设备检修，应能依托顺序控制及工作票自动管理系统，自动生成设备和网络的安全措施卡，指导对检修设备进行可靠、有效的安全隔离。(3)工作票自动管理系统应能根据系统方式的安排和调度员的指令，自动生成相关内容和步骤，并能与顺序控制步骤进行自校核和自监控。(4)通过在线监测和实时分析诊断等技术，能对站内主要设备目前健康状况和未来健康趋势作出综合评估。8检测评估8．1基本要求(1)设备和系统应进行智能化能力的测试与智能化程度的评估。(2)智能电子设备、交换机及子站等设备，变电站自动化系统及子系统，应满足对应的标准要求及工程应用需求，并通过国家电网公司认可的检验机构检验。(3)工程选择应用的可批量生产的设备，应由国家电网公司认可的检验机构做定期抽样检验。(4)通信规约应通过国家电网公司认可的检验机构的一致性测试，再进行工程应用。(5)智能电子设备与系统应在仿真运行环境中进行测试与评估，在变电站典型故障的仿真环境下进行设备、网络、系统的测试与评估，验证功能与性能。(6)应用创新技术的设备，相关应用单位应组织制定试验方法、评价工具及可靠性指标，进行综合评估，保证应用的质量和水平。