智能变电站基础知识

智能变电站基础知识电网运行培训部教学目的了解智能电网概念了解智能变电站的基本结构熟悉认识智能变电站一、二次设备了解智能变电站的发展方向目录智能变电站概念及结构12智能变电站一次设备3智能变电站二次设备4智能变电站高级应用5新一代智能变电站6回顾与总结目录智能变电站概念及结构12智能变电站一次设备3智能变电站二次设备4智能变电站高级应用5新一代智能变电站6回顾与总结问题的提出什么是智能电网？为什么要发展智能电网你心中的智能电网是什么样？智能电网的概念由于经济发展状况、电网建设水平、内外部发展环境不同，世界各国在智能电网建设的远景和侧重点上有些差异，对智能电网概念的描述也不尽相同。欧洲为解决风能等可再生能源的接入问题。美国为解决现有电网设备升级换代、绿色能源解决以及为经济复苏寻求支柱产业的问题。随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力工业积极应对未来挑战的共同选择。期望通过一个信息网络系统将能源利用效率提高到全新的水平，将污染与温室气体排放降低到最低程度，使用户成本和投资效益达到一种合理的状态。智能电网的概念智能电网的概念坚强智能以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包括发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。坚强Robust兼容compatible优化Optimized经济Economical集成Integrated自愈Self-healing防范极端天气抵御人为外力破坏防护信息安全支持可再生能源接入适应分散发电实现负荷侧的交互提高资产利用效率降低运维成本和投资成本支持电力市场提供优质电力流程优化信息整合管理规范化和精细化连续的在线评估预防控制自动隔离故障，自我恢复智能电网的主要特征国网公司在致力于建设坚强电网的同时，高度重视智能电网技术研究和工程实践，取得了一批拥有自主知识产权的重要成果，在技术理论、装备制造和工程实施方面为发展智能电网打下了坚实的基础。主要表现在：特高压输电技术、广域测量系统、柔性交流输电、调度自动化等领域达到国际领先水平，积累了丰富的工程实践经验；分布式发电、光伏发电、新能源接入、电动汽车应用等取得重要进展，部分研究成果已转化并广泛应用于电网建设；智能电网调度技术支持系统、用电信息采集系统已经完成前期技术准备。智能电网的发展现状智能电网的结构模型智能电网的结构模型传统电网：单向潮流简单交互智能电网：双向潮流分布式电源分布式储能主动交互智能电网的结构模型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组成部分可分为：智能变电站，智能配电网，智能城市用电网，智能电能表，智能家电，智能用电楼宇，智能交互终端，智能调度，智能发电系统，新型储能系统。智能电网的构成（一）满足经济社会发展对电力的需求通过建设坚强智能电网，提高电网大范围优化配置资源能力，实现电力远距离、大规模输送，满足经济快速发展对电力的需求。（二）应对资源环境问题带来的挑战通过建设坚强智能电网，实现可再生能源集约化开发、大规模、远距离输送和高效利用，改善能源结构，促进资源节约型、环境友好型社会建设。智能电网的作用（四）满足多元化用电服务需求通过建设坚强智能电网，提高电能质量和供电可靠性，创新商业服务模式，提升电网与用户双向互动能力和用电增值服务水平。（三）适应发用电多样化的发展要求通过建设坚强智能电网，实现各类集中/分布式电源、储能装置和用电设施并网接入标准化和电网运行控制智能化，提高电力系统资产的运营效益和全社会的能源效率，促进经济社会的可持续发展。智能电网的作用坚强智能电网以坚强网架为基础，以集成的、高速双向通信网络为支撑，以先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合。智能电网小结智能变电站概述1.服务于电网发展，满足电网智能化的需求；2.面向变电站运维实现自我监视、自我诊断、自动调控，减轻运维工作压力；3.简化变电站二次系统接线，提高系统可靠性，降低维护难度。智能变电站“智能”在那些方面？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。----摘自国家电网公司《智能变电站技术导则》怎么理解？电子式互感器应用IEC61850标准的颁布和实施高速工业通信网络技术发展断路器智能接口技术应用一次设备智能化及高级应用要求智能变电站数字化网络化标准化术语用以对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可是互感器的一个组成件，也可是一个分立单元。合并单元MU（mergingunit）包含一个或多个处理器，可接收来自外部源的数据，或向外部发送数据，或进行控制的装置，例如：电子多功能仪表、数字保护、控制器等。为具有一个或多个特定环境中特定逻辑接点行为且受制于其接口的装置。智能电子设备IED（intelligentelectronicdevice）一种智能组件。与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设备（如：断路器、刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。智能终端smartterminal术语IEC61850《变电站网络与通信协议》标准IEC61850是新一代的变电站网络通信体系，适应分层的IED和变电站自动化系统GOOSE是一种面向通用对象的变电站事件。主要用于实现在多IED之间的信息传递，包括传输跳合闸信号（命令），具有高传输成功概率。GOOSE功能主要包括：a.开关、刀闸、地刀等过程层开入功能：智能终端-线路保护、测控、母差、合并单元b.开关、刀闸等控制功能：测控-智能终端（双套配置的只到智能终端A）c.本间隔保护跳合闸功能：线路或后备保护-智能终端d.跨间隔保护跳闸功能：母差、变压器-智能终端e.保护间配合功能：线路保护-失灵起动母差、母差-线路保护实现远跳f.闭锁逻辑：智能终端-保护、测控装置GOOSE（通用面向对象变电站事件）服务术语SV服务（采样值服务）MMS（制造报文规范）服务MMS规范了工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备（IED）、智能控制设备的通信行为，使出自不同制造商的设备之间具有互操作性（Interoperation）。互感器将电流、电压采样值传送到合并单元，保护装置通过直采的方式从合并单元获取采样值，测控装置、故障录波、网络报文分析仪等通过SV网从合并单元获取采样值。智能变电站的演变传统变电站综自变电站IEC61850变电站数字变电站智能变电站常规变电站高级应用智能一次设备智能电网常规变电站站控层站控层设备由带数据库的计算机、操作员工作站、远方通信接口等组成。间隔层间隔层主要包括变电站的保护、测控、计量等二次设备。特点网络监控系统由站控层、间隔层两层网络构成。未统一建模，采用多种规约，变电站存在监控、保护、PMU等多个网络。设备互感器、一次设备通过常规控制电缆硬接线方式，实现与间隔层设备互感器模拟量、开关量的信息交换。站控层间隔层电缆工作站1工作站2远动站保护、测控装置RS485、以太网、103规约传统互感器一次设备智能变电站光缆工作站1工作站2远动站1、信息模型统一。IEC61850使得各智能装置按照统一数据模型实现设备之间的互连互通。2、互操作性。智能变电站不同厂家的智能装置（IED）之间具有互操作性。智能变电站自动化系统为站控层、间隔层和过程层三层结构。站控层、间隔层站控层、间隔层设备构成与常规监控系统基本一致。从外延看与现有非IEC61850技术变电站差别不大，都采用以太网，能够实现“四遥”功能。但从内涵看，差异很大，主要体现在：站控层间隔层过程层电子式互感器智能一次设备以太网、IEC61850规约光缆保护、测控装置智能变电站过程层（设备层）由电子互感器、智能单元、合并单元等远方I/O、智能传感器和执行器等构成。采用GOOSE网络跳合闸机制。完成一次设备开关量、模拟量的采集以及控制命令的执行等。常规变电站中无过程层。新增设备主要有：电子互感器、合并单元、交换机等。光缆工作站1工作站2远动站站控层间隔层过程层电子式互感器智能一次设备以太网、IEC61850规约光缆保护、测控装置常规、智能变电站对比RCS保护RCS测控其他IEDGPS工作站1工作站2远动站PCS保护PCS测控其他IEDMMSGPS工作站1工作站2远动站IEC60870-5-103IEC61850ECVTMU电子式互感器GOOSE电缆间隔层站控层光缆过程层CT/PT传统互感器传统开关传统开关智能单元智能化开关传统变电站结构图智能变电站结构图智能变电站的特点数据交换标准化二次设备网络化一次设备初步智能化信息交换采用IEC61850规约，智能变电站中不需网关和保护管理机用光纤取代控制电缆新增合并单元、IED、过程层交换机采用电子式互感器、新增合并单元、智能终端、过程层交换机等过程层设备思考题1．简述智能变电站涵义2．智能变电站与常规变电站的区别？3.谈谈大家感受到的身边的智能电网。目录智能变电站概念及结构12智能变电站一次设备3智能变电站二次设备4智能变电站高级应用5新一代智能变电站6回顾与总结智能变电站一次设备问题二：大家回顾一下，变电站的一次设备有哪些？变压器变压器是电力系统交流电力能源实现转换的主要设备，能够实现不同电压等级的电力能源的相互转换以便于电力系统的连接，优化电力能源的传输。断路器断路器断路器概念：接通或断开电力系统各设备连接的重要设备。断路器特点：它配置有相对完善的熄灭电弧的装置，具备断开电力系统的负荷电流和故障电流能力。断路器作用：系统正常运行时根据需要改变电力系统的连接关系，调节潮流；系统故障时断开故障电流切断故障设备与系统的电气连接。隔离开关隔离开关隔离开关概念：改变电力系统各设备连接方式（运行方式）的主要设备。隔离开关特点：它没有熄灭电弧的装置，不具备断开电力系统的大负荷电流和故障电流能力；断路器断开回路后、等电位和设备空载的情况下操作。隔离开关作用：系统正常运行时根据需要改变电力系统的运行方式；断开检修设备与系统的电气连接，形成明显的断开点，隔离检修设备。接地开关无功补偿设备问题三：电力系统有哪些无功补偿设备？电容器、电抗器、SVC（静态无功补偿装置）无功补偿设备无功补偿设备互感器气体绝缘金属封闭开关设备气体绝缘金属封闭开关设备（GasInsulatedmetal-enclosedSwitchgear，简称GIS）将断路器、隔离开关、接地开关、母线、互感器、避雷器、套管、电缆终端、油气套管等主要元件组合封闭在接地的金属壳体内，并充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质。气体绝缘金属封闭开关设备GIS设备的优势结构紧凑，占用空间小，节省占地。模块化设计，运输方式灵活，现场安装、调试周期短；内部元件设备密封于高压SF6气体中，不受外部环境的影响，运行稳定可靠，维护工作量极小。元件设备集中安装便于进行在线监测。全部设备均采用电动操作机构，便于实现远程自动控制。各设备间除设置机械连锁外还设置操作电气回路连锁回路，操作安全性好。问题四：以上都是常规一次设备，我们怎么实现一次设备的智能化？一次设备智能化智能组件一次设备由若干智能电子装置（IED）的集合，安装于宿主设备旁，承担与宿主设备相关的测量、控制和监测等功能；在满足相关标准要求时，还可集成相关计量、保护等功能。一次设备智能化一次设备测量