电网及一次设备智能化

智能电网及一次设备智能化内容纲要智能变电站智能设备智能设备关键技术研究智能电网概述内容纲要智能电网概述发展智能电网驱动力智能电网概念智能电网关键技术智能电网概述—发展智能电网的驱动力美国：摆脱对中东石油资源的依赖，解决电网设备的老化、应对电力用户的需求。一方面，美国是世界上重要的能源消耗大国和世界最大的石油进口国；另一方面，美国的碳排放总量和人均排放量均居世界前列。从美国自身能源安全和环保的角度来看，需大力推动新能源的发展。启动“智能电网”工程作为其经济复兴的核心引擎，再造美国能源产业革命，重塑美国竞争力。解决日益老化的电网设备和用户对供电可靠性和电能质量要求日益提高的矛盾，保障电网在灾害中的恢复能力，防止恐怖分子的袭击，降低出现人为失误和其他风险的几率。信息化、数字化等新技术的驱动。欧洲：欧洲：更加高效、灵活、环保、有利于跨欧电力市场建设等需求更加高效、灵活、环保、有利于跨欧电力市场建设等需求。。欧洲各国的能源政策更加强调对环境的保护和可再生能源发展，尤其是鼓励风能、太阳能和生物质能等可再生能源发展，欧盟和相关国家的政策比美国更加鼓励支持、提倡低碳发电、可再生能源电力和高效的能源利用方式，减小碳化物的排放，保护环境。来自开放电力市场的竞争压力，提升用户的满意度，提高运营效率，降低电力价格，加强与客户的互动，把电网建设成运营商和用户互动的服务网。欧洲用户也对供电可靠性和电能质量提出了更高的要求。现代新技术的驱动。智能电网概述—发展智能电网的驱动力中国建设智能电网的驱动力中国建设智能电网的驱动力中国：能源资源分布不均，负荷快速增长；电源结构以煤电为主、中国：能源资源分布不均，负荷快速增长；电源结构以煤电为主、调节能力不足；节能减排调节能力不足；节能减排。。减小碳排放，保护环境，接纳风电等大规模可再生能源。减小碳排放，保护环境，接纳风电等大规模可再生能源。满足快速增长的负荷需求，加快电网的建设和改造，加大电网特满足快速增长的负荷需求，加快电网的建设和改造，加大电网特别是配电网的投入。别是配电网的投入。建设西电东送通道，加强电网跨区互联，解决调峰能力不足问题。建设西电东送通道，加强电网跨区互联，解决调峰能力不足问题。提高供电可靠性和电能质量。提高供电可靠性和电能质量。智能电网概述—发展智能电网的驱动力7/43•环保，发展可再生能源的需要1.支持分布式电源（DER，DistributedElectricResource）接入2.支持电动车智能充电3.目前以煤电、天然气发电为主的电力生产模式不可能持续发展，发展可再生能源、提高能源利用效率迫在眉睫•提高系统安全性、可靠性1.数字技术的发展对供电可靠性、电能质量提出了更高的要求2.2003年北美大停电带来的启示•减少投资，提高经济效益1.电力改制后电力企业追求利润的最大化2.减少负荷曲线波动，充分利用输配电系统容量智能电网概述—发展智能电网的驱动力水电站太阳能发电站风能发电站生物质能发电站潮汐浮标控制中心低排放电厂微型电网光电设备微型电力存储设施热力存储SMES燃料电池压缩氢气存储氢气加注站制造工厂（高耗能）核能和海水淡化厂海上风力发电微型电网微型电网写字楼和商场混合动力汽车充电设备的停车场变电站CO2存储由创新驱动的能源系统明天的天气：晴、有风、温暖。智能电网概念©SAP2009/Page9调度输电用电变电配电发电提高潮流柔性交流输电（FACTS）,广域测量系统（WAMS）,WAPS发电技术ICT和嵌入式系统可再生能源高效的房屋需求侧管理客户驱动的市场E-能源高效的配电网络智能设备存储和需求响应智能家电增值服务先进的通信技术海量实时数据管理更灵活的结算模式电动车智能调度配网监测先进的设备管理智能传感器微网智能电网概念构建智能、高效、可靠的现代电网体系，为国家转变经济发展方式、推动经济社会又好又快发展作出我们的贡献。需要我们在各方面推进智能电网的建设工作。优化电源结构支持可再生能源友好接入实现节能调度微网发电安全、可靠、节能、经济的优化调度适应各种类型的发电资源变电站智能化智能设备诊断与可视化更低的传输网损可靠经济的设备管理更可靠的电力传输输电科学经济的配网规划自适应的故障处理能力更迅速的故障反应更可靠的电力供给更出色的电能质量可靠经济的设备管理支持分布式能源和储能元件与用户的更多交互配电针对用户需求定制服务允许用户向电网提供多余的电力根据用户的信用控制电力的供给智能家居智能电表电动汽车用电智能电网概念11/43输电领域1.智能变电站技术2.一次设备的智能化技术3.高压设备的在线监测与综合状态评估4.设备维修策略的优化5.新型输电线路技术6.输电线路状态的在线识别7.大容量FACTS设备的应用8.设备的全寿命周期的资产管理智能电网概述—智能电网的关键技术12/43配电技术领域领域1.配网自动化技术2.新型可再生能源的接入技术3.配网电力电子技术4.大规模储能技术5.快速的配电网仿真技术6.高级运行管理技术7.微网技术智能电网概述—智能电网的关键技术电网基础体系技术支撑体系智能应用体系标准规范体系电网基础体系技术支撑体系智能应用体系标准规范体系一个目标三个阶段两条主线四个体系五个内涵构建以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的统一坚强智能电网构建以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的统一坚强智能电网技术上实现信息化、自动化、互动化管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化技术上实现信息化、自动化、互动化管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化2009-2010年：规划试点阶段2011-2015年：全面建设阶段2016-2020年：引领提升阶段2009-2010年：规划试点阶段2011-2015年：全面建设阶段2016-2020年：引领提升阶段坚强可靠经济高效清洁环保透明开放友好互动坚强可靠经济高效清洁环保透明开放友好互动六个环节发电输电变电配电用电调度发电输电变电配电用电调度国网公司对智能电网的思考和建设方案阶段一第二阶段第三阶段2009年~2010年规划试点阶段重点开展坚强智能电网发展规划工作，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研制，开展各环节的试点工作。2011年~2015年全面建设阶段加快特高压电网和城乡配电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，关键技术和装备实现重大突破和广泛应用。2016年~2020年引领提升阶段全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备全面达到国际先进水平。国网公司对智能电网的思考和建设方案发电环节调度环节用电环节配电环节输电环节变电环节信息通信国网公司对智能电网的思考和建设方案内容纲要智能变电站智能设备发展展望智能设备关键技术研究智能电网概述内容纲要智能变电站的定义智能变电站是统一坚强智能电网的重要基础和支撑。按照“统一规划、统一标准、统一建设”的工作方针，规范开展智能变电站建设智能变电站是统一坚强智能电网的重要基础和支撑。按照“统一规划、统一标准、统一建设”的工作方针，规范开展智能变电站建设智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站是智能电网的重要节点智能电力设备是智能变电站和智能电网的支撑和不可或缺的组成部分智能变电站变电站数字化信息化变电站数字化信息化高级应用高级应用智能一次设备智能一次设备智能电网智能电网智能变电站智能变电站智能变电站数字化平台取消长电缆连接，提高系统性能，同时消除事故隐患使用IEC61850标准，有利于设备之间的互操作新型保护和控制技术的采用电子式互感器一体化系统智能变电站电压互感器1＃主变公共绕组750kV330kV330kV66kV电压互感器主接线示意图按照国网的三层两网的设计原则，保护采用直采直跳的规范。•三层：站控层、间隔层、过程层•两网：站控层网络、过程层网络设计方案750kV天水变电站整站网络配置图750kV天水智能化变电站方案站控层的主要功能是为变电站提供运行、管理、工程配置的界面，并记录变电站内的所有相关信息。具体如下：1.汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；2.按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心，接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；3.监控系统和远动通信服务器采用一体化数据库配置方式，生成监控数据库的同时即可完成对远动通信服务器的数据库、功能及逻辑的配置，提高了数字化变电站的维护效率；4.具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；站控层、间隔层共用一套防误规则库，防误规则库可由后台监控生成并通过网络下载到测控装置，并可在后台监控上模拟、预演、校验测控装置的防误逻辑，有效的提高了系统的可靠性与维护效率；5.具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像，声音等多媒体功能；6.具有对间隔层、过程层各设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能；7.具有变电站电压无功控制（VQC）、小电流接地选线、故障自动分析和操作培训等功能站控层功能间隔层功能1.汇总本间隔过程层实时数据信息；2.实施对一次设备保护控制功能；3.实施本间隔操作闭锁功能；4.实施操作同期及其他控制功能；5.对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；6.完成与过程层及站控层的网络通信功能。保证网络通信的可靠性。1.电力运行实时的电气量检测；2.运行设备的状态参数检测；3.操作控制执行与驱动；过程层设备包括光电互感器、合并单元、智能终端。合并器与互感器的输出相连并完成与一些跨间隔合并器的数据传输。过程层功能变电站智能一次设备的定义高压设备智能化(或智能设备)是智能电网的重要组成部分，也是区别传统电网的主要标志之一。高压设备智能化(或智能设备)是智能电网的重要组成部分，也是区别传统电网的主要标志之一。智能设备是附加了智能组件的高压设备，智能组件承担宿主设备相关测量、控制、计量、检测、保护等全部或部分功能的智能电子装置集合，是高压设备智能化的核心部件。智能组件通过网络连接至站控层，实现与站内其它设备和调度系统的信息交互。变电站智能一次设备的定义1.测量数字化2.控制网络化3.状态可视化4.功能一体化5.信息互动化1.测量数字化2.控制网络化3.状态可视化4.功能一体化5.信息互动化要求：变电站智能一次设备的定义测量数字化：设备及其附属组件的基本状态信息的数字化，即对电网运行所需基本状态参量实现就地数字化测量。基本状态参量包括变压器油温、有载分接开关分接位置，开关设备分、合状态。状态可视化：基于自检信息和设备其他信息，实现设备状态的自诊断，即对其他相关系统而言，设备状态是可视的。为此，自诊断结果应以故障部件、影响和发生几率进行表述。智能电力设备对有控制要求的设备或设备部件实现基于网络的控制。如变压器冷却系统、有载调压系统，开关设备分闸合闸操作等。智能设备可有自备的数字化控制单元，或由智能组件来控制，也可以支持双控制模式，一主一备。由于智能组件有更多的信息，可实现更加智能化的控制，因此由智能组件进行主控。如有自备数字化控制单元，则自备数字化控制单元与智能组件之间由光纤通讯连接，遵循IEC61850G00SE通讯协议对于断路器及其同一间隔的其他开关设备，有时序和逻辑上的闭锁要求，所以控制单元只负责接收和执行分、合闸指令。控制网络化智能设备功能一体化：传感器与高压设备的一体化设计测、控、检、计、保融合设计信息互动化：与智能调度系统互动。智能设备将自诊断结果保送到调度系统，使其成为调度决策和设备故障预案制定的基础信息之一。与设备运行管理系统互动。包括智能组件自主从设备管理运行系统获取非自检测设备状态信息，以及将综合自诊断结果保送到设备运行管理系统两个方面。智能电力设备GIS智能化方案主IED断路器机械特性在线控制IED