1智能变电站技术应用的思考(赵曼勇)

智能变电站技术应用的思考赵曼勇2010.4.11目录1、什么样的变电站是智能变电站2、智能（数字）变电站带来的好处3、目前运行的数字化变电站的一些问题4、智能变电站技术应用的思考智能电网智能电网是系统工程，涉及发、输、配等各个环节，我们今天会议的主题智能变电站仅仅是智能电网中的一个环节。智能变电站定义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，并可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。数字化变电站定义数字化变电站是指按照IEC61850标准分站控层、间隔层、过程层构建，采用IEC61850数据建模和通信服务协议，过程层采用电子式互感器等具有数字化接口的智能一次设备，以网络通信平台为基础，实现了变电站监测信号、控制命令、保护跳闸命令的数字化采集、传输、处理和数据共享，可实现网络化二次功能、程序化操作、智能化功能等的变电站。在逻辑结构上数字化变电站自动化系统分为三个层次，这三个层次分别称为“站控层”、“间隔层”、“过程层”。各层次内部和层次之间采用网络通信。智能变电站具有数字、可靠、自治、协调、自愈特征。随着二次设备技术水平和制造工艺的进步，继电保护装置的可靠性也大幅提高，由于继电保护装置本身原因造成的继电保护不正确动作呈下降趋势，而二次回路原因造成继电保护不正确动作就变得十分突出。通过控制电缆耦合而造成的变电站运行电磁干扰一直是困扰继电保护工作者的问题，各种干扰源通过控制电缆耦合进入二次设备，造成设备的损坏或保护装置的不正确动作时有发生。直流接地或交流混进直流造成的继电保护不正确动作随着光隔及快速中间继电器的采用也变得日益突出。数字化变电站的一些优点数字化变电站的本质特点在于就地数字化和光缆传输，光缆是一二次设备间信息传输最为合适的载体，具有带宽高、不受电磁骚扰的显著优点。数字化变电站的一些优点：在数字化变电站条件下，用光缆通信代替控制电缆硬连接，由于同一根光纤介质可以传输的信息种类不受限制，完全取决于报文的内容，用一根光纤可以传递很多根电缆表达的信息。所以，可以将二次回路大为简化。数字化变电站的一些优点避免电缆带来的电磁兼容、传输过电压、交直流误碰、两点接地等问题。变电站的各种功能可共享统一的信息平台。通过光纤传输，使用通信校验和自检技术，可提高信号的可靠性。数字化变电站的一些优点：电子式互感器杜绝了传统互感器的TA断线导致高压危险、TA饱和影响差动饱和、CVT暂态过程影响距离保护、铁磁谐振、绝缘油爆炸、SF6泄漏等问题；解决了传统电流互感器当电压等级越高，短路电流越大时，必然将增大体积，使设备变得更加笨重，安装运输不方便等问题。数字化变电站的一些优点目前大多数变电站的一次设备都不具备智能化的接口，一次设备的状态信息和控制信息需要通过控制电缆的硬接线方式传递。而数字化变电站用通讯手段传递控制信息，必须需要一次设备具备通信接口，因此，在一次设备不具备条件的情况下，通过二次设备与一次设备的结合来完成对一次设备的智能化改造。数字化变电站的一些典型方案本方案采用光纤点对点与过程总线相结合的方式，即交流采样采用光纤点对点，跳合闸等开关量信息采用GOOSE网络方式。采样数据独立，将GOOSE信息单独组网。本方案采用完全过程总线方式，即交流采样和GOOSE信息统一组网。目前运行的数字化变电站问题及思考采用罗氏线圈原理实现的光电互感器具有干式绝缘，体积小、重量轻，动态范围宽，无电磁饱和与谐振现象，二次输出不怕开路，数字信号输出，接线方便灵活等优点。一般可分为有源和无源两种，有源光电互感器即传感头部分需要外加“取能”或“送能”电源，目前运行的数字化变电站问题及思考问题是电源的远端取电技术和电源的管理，并且有源的物理距离受一定的限制，长时间大功率激光供能对光电设备寿命影响，易受电磁干扰等问题。无源光电互感器虽不需要外加电源，问题是如何减小“唤醒电流”的死角，晶体的双折射现象，光纤的偏振效应，温度效应等。目前运行的数字化变电站问题及思考因有可能常规互感器与光电互感器同时存在、或光电互感器三相交流量的同步，主变不同电压侧间隔获得数据差动保护需求、母线不同间隔差动、线路两侧差动保护，安稳装置的同步要求，需要用合并器对点对点的光纤网络数据收集和分发，多了合并器这一环节，合并器出现问题将是致命的。目前运行的数字化变电站问题及思考采用网络方式，多了交换机环节，当交换机出现问题，可能引发多个开关拒动，将可能引发大事故。但若采用点对点方式，增加了运行维护的复杂性。目前运行的数字化变电站问题及思考–目前用IEC61850产品时间不长，因此，系统的联调工作会时时受到服务错误的干扰。使数字化变电站联调时间较长。智能变电站技术应用的思考高电压等级智能变电站：为解决网络跳闸的风险，可否采用保护就地安装和网络跳闸相结合的方式，以就地安装的保护作为网络跳闸的备用。高电压等级智能变电站在前期数字化电网、数字化变电站试点的基础上，形成有关技术标准，推广结构简单、可靠性高的数字化变电站建设模式。对目前运行的数字化变电站进行总结，总结出先进的经验，解决目前已经出现的问题，而不要一味的追求创新，仍应以小批量的试点为主，在总结目前运行经验的基础上，制定不同电压等级智能变电站的功能、技术、试验、设计、运维等标准。同时重视建立关键数字化、智能化设备的检测平台。高电压等级智能变电站全景数据及信息平台分布式建模一次设备状态检修一体化五防一体化故障信息综合分析决策站域控制保护状态检修智能报警分布式状态估计受到一次能源资源的限制和二氧化碳减排等涉及到全球性的生态安全问题约束，提高一次能源利用效率（如分布式冷热电联供系统），尽量利用可再生能源（如风电、光伏发电、水电）必将成为我国能源结构调整的方向。分布式能源、可再生能源、储能装置、电动汽车充电站等一般接入配网，于是配网就需要从传统的单向电源辐射网络转变为双向电源网络。针对全球性的绿色能源和生态安全问题的形势发展，鉴于国内主网较强，配网较弱的特点，智能变电站的研究主要应放在配网变电站。可以采用“总体规划＋重点试点”的方式开展智能变电站的相关研究试点工作。包括局部智能小区（小型智能变电站）等方面研究和建设试点。研究通信网络接入终端用户的方案。试点智能用电小区，探索信息化服务方案，促进信息双向流动。研究影响用户行为的方法，进而提高电网安全水平。制定智能电表、智能用电设备等智能配电网的技术标准。总结智能变电站要在充分总结数字变电站的运行经验的基础上，制定各个不同电压等级变电站的试点方案，特别应注意配网智能变电站的研究和建设，以适应全球性的绿色能源和生态安全问题的需要。谢谢