智能变电站一体化监控系统

智能变电站一体化监控系统倪益民中国电力科学研究院2013年3月2智能变电站一体化监控关键概念314智能变电站一体化监控系统功能热点问题与未来发展背景概述目录变电站自动化发展历程数字化变电站面向间隔的系统分散分布式的系统集中式RTU智能变电站智能变电站建设现状„基于IEC61850标准变电站在国内已经大规模推广„智能变电站已经开始在国家电网公司范围内大规模推广„截止2011年底，国家电网公司范围内新建智能变电站已经投运41余座SCADA后台监控系统问题之一：仍然存在多套系统„监控系统„状态监测系统„辅助应用系统问题之二：信息交互仍然困难„站内监控系统、状态监测系统和辅助应用系统之间信息交互困难，无法进行综合分析，且涉及安全分区限制„站外与调度主站、PMS信息传输受规约限制，信息交互困难顺序控制防误闭锁智能操作票无功优化智能告警与分析数据支撑不够问题之三：对高级应用和主站支撑不足„站内高级应用、主站系统缺乏变电站系统全面的信息（实时、准实时和非实时）-8-变电站调度控制生产管理智能变电站新需求-9-智能变电站的发展新需求„系统需要进一步整合和集成突出体现集成、优化思想，设备和系统都进行整合，减少设备（系统）配置数量，实现信息共享，推动结构紧凑、功能集成、信息融合的智能变电站建设，引领智能变电站关键技术的发展。目前正在开展面向新建变电站的一体化系统和整合型设备技术研究与应用„站内信息模型需要进一步规范和统一一次设备状态监测模型、辅助设备标准化模型、稳定控制设备模型等皆需要进一步规范和统一调度主站的新需求„数据校核变电站为调度数据的源头，在变电站内对数据进行校核效果更好，同时也能够有效降低调度（调控）中心的负担„远程浏览实现对管辖范围内所有变电站图形、模型、故障分析报告、操作记录的浏览„源端维护实现变电站SCD模型与调度（调控中心）CIM模型的无缝转换，自动生成并校验工程数据库生产管理的新需求„输变电状态在线监测系统能够对状态监测设备发送配置命令、设定采样频率„设备台帐信息维护与生产管理信息系统（PMS）交互„设备缺陷管理通过站内智能设备的自检信息、告警信息和故障信息，自动生成设备缺陷信息„保护定值管理接收保护定值单、具备保护定值校核及显示修改部分的功能„检修管理支持对设备检修情况的记录功能，并与设备台账、缺陷信息融合，为故障分析提供数据支持2智能变电站一体化监控关键概念314智能变电站一体化监控系统功能热点问题与未来发展背景概述目录-13-总体思路成熟一个、规范一个、推广一个2011年1月，成立标准编写组。2011年2-3月，收集厂家资料，提出“五类应用”，编制两个规范草稿。2011年3月31日至4月2日，国家电力调度通信中心召开草稿讨论会，商讨确定重大原则性问题和总体编写思路。2011年5月16日，编写组将两个规范的题目修改为《智能变电站监控一体化系统建设技术规范》和《智能变电站监控一体化系统技术功能和信息传输规范》2011年7月7-8日，在南京召开标准初稿讨论会，进一步明确监控一体化系统内涵，明确远动网关机的功能定位。编制过程2011年8月18-19日，在成都召开了标准初稿审查会，题目修改为《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》及《智能变电站一体化监控系统技术功能和信息传输规范》。2011年9月7-8日，在南京召开讨论会，明确110kV及以上电压等级分成安全I区和II区；讨论了各应用功能和信息传输内容，并将第二个规范的题目修改为《智能变电站一体化监控系统功能规范》。2011年10月25-26日，苏州召开两个标准第一次审查会2011年11月15日，北京召开两个标准第二次审查会，一致同意通过评审，并形成报批稿。编制过程一体化监控系统建设技术规范„研究智能变电站监控一体化系统体系架构。„研究智能变电站监控一体化系统主要功能及其配置„研究智能变电站监控一体化系统安全防护和信息需求数据通信网关机数据服务器综合应用服务器按照全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的基本要求，通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。系统定义智能变电站自动化由一体化监控系统和输变电设备状态监测、辅助设备、时钟同步、计量等共同构成。一体化监控系统纵向贯通调度、生产等主站系统，横向联通变电站内各自动化设备，是智能变电站自动化的核心部分。智能变电站一体化监控系统直接采集站内电网运行信息和二次设备运行状态信息，通过标准化接口与输变电设备状态监测、辅助应用、计量等进行信息交互，实现变电站全景数据采集、处理、监视、控制、运行管理等。智能变电站自动化体系架构-19-通过人工录入或系统交互等手段，建立完备的智能变电站设备基础信息，实现一、二次设备运行、操作、检修、维护工作的规范化。通过标准化接口和信息交互，实现对站内电源、安防、消防、视频、环境监测等辅助设备的监视与控制。通过可视化技术，实现对电网运行信息、保护信息、一、二次设备运行状态等信息的运行监视和综合展示。通过对智能变电站各项运行数据的综合分析处理，提供分类告警、故障诊断及故障报告等结果信息。实现智能变电站内设备就地和远方的操作控制。操作与控制信息综合分析与智能告警运行监视辅助应用运行管理五大功能数据通信网关机数据服务器综合应用服务器满足一体化监控系统对调度及其他主站应用的支撑设备，对功能进行重新设计，覆盖了原有远动工作站功能，满足各主站对变电站内信息的查询和浏览需求；满足变电站全景数据的分类处理和集中存储需求，并经由消息总线向主机、数据通信网关机和综合应用服务器提供数据的查询、更新、事务管理及多用户存取控制等服务；接收在线监测、计量、电源、消防、安防、环境监测等信息采集装置（系统）的数据，进行综合分析和统一展示，对外提供在线监测分析结果以及辅助应用监视与控制功能；产品：支撑智能变电站数据的统一存储。产品：支撑变电站其他子系统数据的收集和处理。产品：支撑I、II区数据的上送和远程查询。重要概念-21-监控主机采集电网运行和设备工况等实时数据，并经过分析和处理存入数据服务器。数据服务器可向监控主机和I区数据通信网关机提供I区数据和II区数据。I区数据通信网关机直接与站控层网络连接，实现远动数据的直采直送。PMU数据集中器通过独立数据通道向主站传送数据。综合应用服务器接收在线监测、电源、计量、消防、安防、环境监测等数据，并经过分析和处理存入数据服务器。数据服务器可向综合应用服务器和II区数据通信网关机提供I区数据和II区数据。II区数据通信网关机访问数据服务器，实现对II区数据的查询与操作。计划检修终端可提供变电站设备基础信息。视频监控和计量各自通过独立通道上送数据，同时视频接收联动指令。III/IV区数据通信网关机实现对PMS、输变电状态监测等各类主站的数据通信服务功能。智能变电站一体化监控系统架构-22-智能变电站一体化监控系统的应用功能结构分为三个层次：数据采集和统一存储、数据消息总线和统一访问接口、五类应用功能。五类应用功能包括：运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理、辅助应用。应用功能结构-23-220kV智能变电站总体结构-24-110kV智能变电站总体结构„220kV及以上电压等级智能变电站主要设备配置要求：9监控主机宜双重化配置；9数据服务器宜双重化配置；9操作员站和工程师工作站宜与监控主机合并；9综合应用服务器可双重化配置；9Ⅰ区数据通信网关机双重化配置；9Ⅱ区数据通信网关机单套配置；9Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机单套配置；9500kV及以上电压等级有人值班智能变电站操作员站可双重化配置；9500kV及以上电压等级智能变电站工程师工作站可单套配置。„110kV（66kV）智能变电站主要设备配置要求：9监控主机可单套配置；9数据服务器单套配置；9操作员站、工程师工作站与监控主机合并，宜双套配置；9综合应用服务器单套配置；9Ⅰ区数据通信网关机双重化配置；9Ⅱ区数据通信网关机单套配置；9Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机单套配置。系统配置2智能变电站一体化监控关键概念314智能变电站一体化监控系统功能热点问题与未来发展背景概述目录一体化监控系统功能规范总体结构数据采集系统功能信息传输系统功能运行监视操作与控制信息综合分析与智能告警运行管理辅助应用-27-一体化监控系统功能规范五大应用数据流向一体化监控系统功能规范1、电网运行数据采集：稳态、暂态和动态2、设备运行信息采集：一次设备、二次设备、辅助设备数据采集一体化监控系统功能规范电网运行数据采集——稳态状态信息¾馈线、联络线、母联（分段）、变压器各侧断路器位置；¾电容器、电抗器、所用变断路器位置；¾母线、馈线、联络线、主变隔离开关位置；¾接地刀闸位置；¾压变刀闸、母线地刀位置；¾主变分接头位置，中性点接地刀闸位置等量测数据¾馈线、联络线、母联（分段）、变压器各侧电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数；¾母线电压、零序电压、频率；¾3/2接线方式的断路器电流；¾电能量数据：主变各侧有功/无功电量；联络线和线路有功/无功电量；旁路开关有功/无功电量；¾馈线有功/无功电量；并联补偿电容器电抗器无功电量；站（所）用变有功/无功电量。统计计算数据。电网运行数据采集——暂态和动态一体化监控系统功能规范动态信息¾线路和母线正序基波电压相量和正序基波电流相量；¾频率和频率变化率；¾有功、无功计算量。暂态信息¾主变保护录波数据；¾线路保护录波数据；¾母线保护录波数据；¾电容器/电抗器保护录波数据；¾开关分/合闸录波数据；¾量测量异常录波数据。¾变压器油箱油面温度、绕阻热点温度、绕组变形量、油位、铁芯接地电流、局部放电数据等；¾变压器油色谱各气体含量等；¾GIS、断路器的SF6气体密度（压力）、局部放电数据等；¾断路器行程—时间特性、分合闸线圈电流波形、储能电机工作状态等；¾避雷器泄漏电流、阻性电流、动作次数等；¾其它监测数据可参考Q/GDW616。设备运行数据采集——一次设备-32-一体化监控系统功能规范¾装置运行工况信息；¾装置软压板投退信号；¾装置自检、闭锁、对时状态、通信状态监视和告警信号；¾装置SV/GOOSE/MMS链路异常告警信号；¾测控装置控制操作闭锁状态信号；¾保护装置保护定值、当前定值区号；¾网络通信设备运行状态及异常告警信号；¾二次设备健康状态诊断结果及异常预警信号。设备运行数据采集——二次设备-33-一体化监控系统功能规范„辅助设备量测数据和状态量由电源、安防、消防、视频、门禁和环境监测等装置提供。„量测信息：¾直流电源母线电压、充电机输入电压/电流、负载电流；¾逆变电源交、直流输入电压和交流输出电压；¾环境温、湿度；¾开关室气体传感器氧气或SF6浓度信息„状态信息：¾交直流电源各进、出线开关位置；¾设备工况、异常及失电告警信号；¾安防、消防、门禁告警信号；¾环境监测异常告警信号。设备运行数据采集——辅助设备-34-一体化监控系统功能规范运行监视电网运行监视设备运行监视可视化展示远程流程操作与控制站内控制调度控制防误闭锁顺序控制操作可视化无功优化智能操作票信息综合分析及智能告警数据辨识故障分析智能告警运行管理远端维护权限管理设备管理保护定值管理检修管理辅助应用电源监测安全防护环境监测辅助控制系统功能-35-一体化监控系统功能规范-36-1、电网运行监视和现有SCADA系统相同2、设备运行监视涉及一次设备状态监测1/5运行监视一体化监控系统功能规范-37-3、可视化展示1/5运行监视一体化监控系统功能规范-38-4、远程浏览‹数据通信网关机应为调度（调控）中心提供远程浏览和调阅服务；‹远程浏览只允许浏览，不允许操作；‹远程浏览内容包括一次接线图、电网实时运行数据、设备状态等；‹远程调阅内容包括历史记录、操作记录、故障综合分析结果等信息。1/5运行监视一体化监控系统功能规范1、站内操作（1）分级操作（就地、间隔层、站控层和调度）（2）单设备控制（3）同期操作（4）定值修改（5）软压板投退（6）主变分接头调节2/5操作与控制-39-一体化监控