“十二五”智能变电站建设方案-报告.docx

“十二五”智能变电站建设方案（内部资料，妥当保存）2012年3月1日1 It迷41.1 1皆景41.2 现状及成就41.3 设计和淀设的必要性7满意电网发展方式转变的要求7满意公F发展方式转变的要求8满意智能变电站技术进步的要求81.4 是设目标91.5 主要技术特点及效果分析111.6 发展要求131.7 面临的挑战141.8 速设管理思路152 求分析162.1 1亚务及数规划需求分析162.2 一次新技术需求分析192.3 二次新技术需求分析203 新一代总能变电站技术Jr途213.1 发展要求213.2 技术路途22整体设计22统一标准23先进好用244 新一代号华变电站总体柒构246 新一代号能变电站设备环制总体方案296.1 1新一代智能变压器30产品现状回帧30产M改进技术路途及解决方案：306.2 断路器及隔离开关33设的现状33设得需求与技术路途M6.3 电子式互感界36设备应用现状36设备需求及解决方案376.4 爱护及测控.装置37集中式爱护装置37站域爱护38网络化爱护38多端差动爱护及同杆四回线爱护39测控装置与相关设备的集成39适应三网合一的爱护/测控装冏.40爱护/测控装置的安装集成406.5 网络交换机41设备现状41设备需求及解决方案416.6 一体化信息系筑43设备现状43设备需求及解决方案：446.7 二次设备在线赏测与网络记录分析条统45设得现状:45设备需求及解决方案:457 新一代着他交电站设计总体方案467. 1新一代智能变电站概念设计46近期方案47中期方案487.2设计专鹿探讨48结构布局设计专SS探讨48系统集成专题探讨51技术装备专跑探讨52节能环保专即探讨S3支持调控一体专SS探讨531概述1.1 背景2009年，公司开展了建设坚毅智能电网课题的探讨，提出了坚毅智能电网的总体发展目标及其基本特征和内涵。智能变电站是坚毅智能电网的重要基础和支撑，是电网运行数据的采集源头和吩咐执行单元，与其他环节联系紧密，是统一坚毅智能电网平安、优质、经济运行的重要保障，也是实现智能电网自动化特征的主要体现。因此，加强智能变电站的建设，对于公司坚毅智能电网的建设至关重要。为了助力电网发展方式转变，支撑公司“五大”体系建设，引领世界智能变电技术发展方向，有必要总结现有智能变电站设计、建设及运行的胜利阅历和存在问题，结合大建设、大运行、大检修建设的目标和任务，开展新一代智能变电站设计与建设探讨，全面梳理、归并整合智能变电站的功能需求，进一步深化智能变电站基础理论探讨、核心技术研发和关键设备研制，努力在世界智能电网科技领域实现“中国创建”和“中国引领”。1.2 现状及成就智能变电站技术现状现阶段智能变电站采纳“一次设备+智能终端+传感器”的模式实现一次设备智能化，实现对一次设备的在线监测和状态检修，采纳“常规互感器+合并单元”模式实现信息采集数字化，部分变电站采纳了电子式互感器。变电站自动化系统采纳“三层两网”结构，爱护采纳直采直跳方案。对少量二次设备进行优化整合，如在IlOkV电压等级采纳爱护测控一体化集成装置配置依次限制、智能告警与分析等高级应用功能。智能变电站试点工程建设状况智能变电站的整体建设实施工作在国家电网公司“统筹规划、统一标准、试点先行、整体推动”工作方针的指导下，依据“统一规划、统一标准、统一建设”的工作原则，在不同电压等级、不同地域选取74座新建或改造变电站作为试点工程，全部试点工程均已投产（待落实）。依据国网统一制定的相关标准规范，重点在一次设备智能化、电子式互感器、一次设备状态监测、高级应用、一体化电源、协助系统智能化等几个方面进行试点建设。智能变电站建设取得的效益围绕智能变电站工程建设，我国在智能电网变电环节取得重大突破，在核心技术、关键设备研制、标准制定、工程建设、运行维护等方面取得重大进展，经济与社会效益显著。为新一代智能变电站的设计及探讨打下坚实基础。（1）核心技术方面依托智能变电站技术体系探讨、智能一次设备结构体系探讨等公司重点课题，通过组织科研单位、设备制造企业联合攻关，解决了一次设备智能化、自动化系统网络结构、同步采样、高级功能设计、系统集成等一系列关键技术难题。（2）关键设备方面公司制定发布了智能电网关键设备（系统）研制规划，在依托工程建设的同时，引导设备厂家开展设备研制和技术创新。在公司主导下，依靠自主创新，一次、二次设备研制取得重大突破。实现了由“中国制造”向“中国创建”的转变，大量智能变电站相关技术均处于国际领先地位。（3）标准制定方面为规范和统一智能变电站技术标准，指导试点工程建设，在充分总结变电站技术现状的基础上，公司制定完成并正式发布的智能变电站系列标准（含技术文件）有46项（待落实），初步形成了系列化的可用于指导工程实施的技术标准体系。（4）工程建设方面通过试点工程建设所取得的珍贵阅历为今后新一代智能变电站的建设供应了基础，有利于智能变电站整体水平的进一步提升和完善。（5）运行维护方面新技术、新设备、新功能在智能变电站中被大量运用，获得了珍贵的运行维护阅历，为新一代智能变电站进一步的系统整合、模型标准化、网络平安化、高级应用功能的完善、高效便捷维护管理打下良好基础。（6）经济社会效益显著智能变电站削减了变电站的占地面积，缩短了设备的调试周期，降低检修维护成本。智能变电站的建成投运，大幅提升设备运行牢靠性，实现设备操作的自动化，提高资源运用和生产管理效率，使运行更加经济、节能和环保。同时还可提高供电牢靠性和电能质量；可实时优化调整电网运行方式，有效降低电网电能损耗，带来可观的干脆经济效益；同时，可实现对电网的实时监控，削减运维管理费用，可大大削减运维人员的工作量，社会效益特别显著。1.3 设计和建设的必要性1.3.1 满意电网发展方式转变的要求智能变电站作为智能电网建设的重要环节之一，是电网最为重要的基础运行参量采集点、管控执行点和将来智能电网的支撑点，其发展建设的水平将干脆影响到我国智能电网建设的总体高度。电网发展方式转变，建设具有信息化、自动化、互动化的坚毅智能电网为智能变电站的发展提出了新的要求。新一代智能变电站建设应以“系统高度集成、结果布局合理、技术装备先进、经济节能环保，支持调控一体”为特征，通过电网运行数据的全面采集和实施共享，支撑电网实时限制和智能调整，提升电网运行稳定性和牢靠性。新一代智能变电站应围绕“平安牢靠、配置优化、工艺一流、经济合理”的设计理念，结合新技术、新设备和新工艺的应用，建设具有节材、节地、节能，削减运行维护工作程度的智能变电站。1.3.2 满意公司发展方式转变的要求随着公司“五大”体系建设，智能电网对公司管理模式优化的支撑作用越来越重要。公司“大运行”、“大检修”、“大营销”,对智能变电站的发展提出了新的要求。构建“大运行”体系，新一代智能变电站应更好的支撵调度运行业务一体化须要，实现变电站设备监控的统一管理，通过信息流优化整合，与调度系统全景数据共享，提升决策限制实力，提高运行效率；构建“大检修”体系，新一代智能变电站应更好支撑变电站专业化检修、维护须要，实现设备运维、检修一体化。通过在线监测，设备状态可视化技术，为检修管理供应优化和决策依据，提高设备利用效率和设备管理水平；构建“大营销”体系，新一代智能变电站应满意提高营销实力和服务质量的要求，实现变电站计量信息与营销服务系统的精确交互。1.3 .3满意智能变电站技术进步的要求我国在智能变电站探讨与建设领域已经取得了很多成果，但面对新技术、新设备和新工艺的进步，仍有必要加大智能高压设备和智能变电站自动化系统核心技术探讨与关键设备的研制，制定技术标准体系和运维管理规定。开展新一代智能变电站技术探讨，在技术研发、科技创新、标准编制、管理优化等各个方面实现突破，推动智能变电站技术创新发展、跨更加展；开展新一代智能变电站技术探讨，主动引导国内设备制造企业开展设备研制和技术创新，努力在世界智能电网科技领域实现“中国创建”和“中国引领”。1.4 建设目标设计和建设“占地少、造价省、效率高”的新一代智能变电站，做到结构布局合理、系统高度集成、技术装备先进、经济节能环保、支持调控一体。结构布局合理。在确保电网平安的前提下，优化变电站主接线，适当削减互感器数量，合理支配一次设备布置，节约变电站电力设备和基建费用；传感器与一次设备本体进行一体化设计，电子式互感器成熟稳定后，可集成在一次设备中，进一步提高设备集成度，削减设备体积；充分利用一次设备场地的空余面积，将相关二次设备下放到一次设备旁边就地安装，同时采纳新型就地安装设备和检修设备，便利恶劣天气检修维护；通过优化设计削减二次设备屏柜数量，进而节约建筑面积。系统高度集成。新一代智能变电站遵循整体设计的原则，实施系统优化集成，以高度集成方式推动智能变电站创新发展。实现一次设备集成和一二次设备深度集成，提高设备集成度与智能化水平；对变电站二次子系统进行一体化集成，以面对对象或面对功能为基础，实现站内爱护、测控、计量、功角测量等功能的有效集成；以变电站的全景数据为基础，将变电站与调控中心、检修中心的应用功能进行有效的集成，实现各自精确的功能定位，优化网络信息流，构建纵向贯穿、分层分区的变电站信息系统。技术装备先进。新一代智能变电站采纳智能化一次设备，集成化二次系统，改进现有设备，研制新型设备，技术指标先进、性能稳定，全寿命周期长；变电站设计、调试技术取得突破，设计、配置、调试工具便利高效。采纳基于图形用户界面的设计、配置成套工具，二次虚端子接线设计文件与变电站配置文件无绫接口，CAD图形文件与SCD模型文件可同步转换，并具备图形连接与模型中虚端子自动匹配和校核功能。变电站设计、安装、调试效率大大提高。经济节能环保。新一代智能变电站符合国家环境爱护、水土保持的有关法律法规的要求，城区站符合城市总体发展规划和土地利用规划；在全寿命周期内，最大限度地节约资源，节地、节能、节水、节材、爱护环境和削缄污染，试点应用可再生能源发电作为站用电源的补充，实现效率最大化、资源节约化、环境友好化。支持调控一体。新一代智能变电站支持调控一体化业务，满意调度（调控中心对站内信息的要求，为主站系统实现智能变电站监视限制、信息查询和远程阅读等功能供应数据、模型和图形的传输服务。上传信息分层分类，增加信息维度，精简信息总量。支持与多级调度（调控）中心的信息传输。新一代智能变电站建设有支配分步骤完成,近期目标（2012、2013两年）完成总体设计、建设策划、实施方案、建设标准编制，推动关键技术、设备的探讨并取得突破；突破一批试点一批，采纳多处、分步试点模式，确定若干座不同电压等级变电站，部分应用关键技术和设备，取得初步的试点成果。远期目标（2014,2015及以后）以技术探讨和试点成果为基础，制订设计、设备技术标准，及配套运行和管理标准。在分步试点的基础上，确定1-2座220kV变电站试验示范工程，集成应用关键技术和设备，形成新一代智能变电站试点成果。试点技术与设备成熟后逐步推广。1.5 主要技术特点及效果分析新一代智能变电站的探讨和建设，依据整体设计、统一标准、先进好用的原则进行，可大幅提升电网运行的牢靠性。集成融合后的变电站自动化系统高度集成，结构布局合理，实现了设备集约化和小型化，运行维护简洁。新技术、新材料和新工艺的运用，提高了资源运用和生产管理效率，使运行更加经济、节能和环保。新一代智能变电站全面提升变电站建设效率，节约运维成本，削减占地面积，引领智能变电站技术发展方向。新一代智能变电站的基础是一体化的限制系统和高牢靠性的设备，通过综合分析和自动协同限制，实现设备信息数字化、功能集成化、结构紧凑化和检修状态化，最终达到运维简洁高效的目标。详细技术特点如下：设备高度集成。打破现有的一次、二次设备的界限，变压器、断路器等综合智能组件集成爱护、测量、限制、计量、状态监测等功能，并与一次设备进行融合，实现一次设备的高度集成，节约资源，削减占地，进而从一次设备智能化过渡到智能一次设备。系统深化整合。把变电站内部现有的后台监控系统、故障录波系统、网络分析系统、状态监测系统、协助限制系统等众多子系统进行有效融合，构建变电站一体化监控系统，实现全站信息的统一接入、统一存储、统一处理、统一展示、统一上送，为调度（调控）中心和生产管理系统供应支撑。信息标准统一。变电站全部信息参照IEC61850以及国内应用的特点，为全部设备的信息交互和高级应用功能定义统一的模型，有效确保全站信息流的统一，实现站内信息的无缝连接。全站信息能够实现IEC61850与IEC61970之间的信息模型转换，实现与调度/限制中心之间无缝连接。系统协同互动。在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，以通信和信息技术为基础，进行变电站与主站之间、变电站之间、变电站内部各功能之间的协同互动，实现数据的实时、高速、双向流淌，优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，提高整个电网的牢靠性、可用性和综合效率。结构布局合理。采纳集成紧凑型设备，优化主接线和通信网络架构，实现易扩展、易配置、性能牢靠的变电站系统结构。依靠技术手段，进行多方案技术经济比较，形成土建、一次设备、二次系统一体化考虑的变电站最优结构布局。运维高效便捷。制订系统全面的管理流程，供应自动化的调试、配置和检测工具，使得整个变电站的调试、维护工作实现标准化和流程化，实现变电站系统和设备的集中运维监控，降低运维成本，提高管理效率，满意变电站将来功能扩展、升级、改造和维护的须要。1.6 发展要求智能变电站信息一体化。依据全站信息数字化、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，反映变电站电力系统运行的稳态、暂态、动态数据以及变电站设备运行状态、图像等的数据的集合，实现运行监视、操作与限制、信息综合分析与智能告警、运行管理和协助应用功能。支持智能电网调度。智能变电站作为智能电网的重要节点，须要支持智能电网的调度与运行，满意智能电网调度中心对变电站的要求，支持调控一体化，满意大运行体系建设的要求。以变电站的三态数据及设备状态监测等数据为基础，将变电站与调控中心、检修中心的应用功能进行有效的集成，实现各自精确的功能定位，优化网络信息流，构建纵向贯穿、分层分区的变电站信息系统。智能一次设备。在前期一次设备智能化基础上，进一步研制并应用智能一次设备，包括智能变压器、智能开关等设备。采纳智能组件技术路途，对一次设备进行深度智能化，使一次设备具备测量、限制、监测功能，具备条件时可集成计量和爱护功能。打破现有的一二次设备的界限，实现一次设备的集成（变压器、断路器、隔离开关、互感器等主设备之间的集成，电容器、电抗器的组合集成）和一、二次设备的集成（二次限制回路、智能组件、爱护、测控、计量等二次设备的集成），提高设备集成度与智能化水平。设备功能适度集成，优化布局。从设备优化布局角度，对智能变电站功能进行横向的功能集成，以面对功能为基础，实现站内爱护、测控、计量、功角测量等功能的有效集成，削减设备数量，简化设备配置。满意输变电工程长寿命周期的要求。国网公司提出输变电工程，一次设备40年，二次设20年，建构筑物60年的要求。智能变电站设备须要满意国网公司对输变电工程长寿命周期的要求。1.7 面临的挑战新一代智能变电站设计与建设工作是具有自主创新、国际领先水平的，其设计创新、科研攻关、设备研制、工程建设等设涉及多个单位、部门和专业，是一项困难的系统工程，面临着很多困难和挑战。一是系统困难、实现难度大。新一代智能变电站面对智能电网发展需求和“五大”体系建设需求，和五级调度的业特点，采纳顶层设计指导设备研发和干脆为工程立项课题探讨的工作模式在提高了系统整体性的同时，也增加了系统设计的困难性和实现的难度。二是须要突破的关键技术多。主要包括：系统整体架构与技术路途的制定；智能高压设备与变电站自动化系统等核心技术与关键设备研制；智能变电站功能、设备、信息集成等优化设计；智能变电站施工、检修和调试等管理规定的制定。三是装备研发周期和工程实施冲突突出0新一代智能变电站是依据顶层设计对设备进行设计和研发，无论是断路器、电子互感器等高压设备还是爱护自动化等二次装置都须要一个较长的时间过程才能完善，国外同类系统从设计研发到投入商业化运行，一般都须要35年的时间，按此进度难以智能电网发展要求，必须要实行特别的组织和技术措施进行保障。1.8 建设管理思路面对设计和建设占地少、造价省、效率高的智能化变电站的实际需求，充分汲取和借鉴国内外相关领域最新探讨、应用成果,坚持自主创新，发挥公司科技优势、人才优势和集团化优势，围绕新一代智能变电站建设目标，坚持“设计为龙头、科研为支撑、设备为关键、建设为基础”的工作思路，统一组织、分工协作，有步臻、高成效地推动新一代智能变电站建设工作。设计为龙头。充分发挥设计龙头作用，组织一流设计资源，集中才智、集中精力、集中力气，开展设计攻关。通过优化顶层设计，明确功能需求，引导关键技术探讨与关键设备研制；系统开展设计专题探讨，主动采纳先进理念，全程动态优化设计，全面提高设计水平。科研为支撑。建立科研攻关与工程设计互动的常态机制，全面调动各方科研资源，着力探究前沿技术，联合开展工程科研攻关，刚好为工程建设各阶段供应坚毅技术支撑，满意工程设计和建设的需求，推动智能变电站创新发展。设各为关键。以实现建设目标为核心，全面搜集国际装备制造信息，驾驭最新动态，紧密结合新技术、新工艺、新材料的进步，加快智能高压设备、一体化监控系统等关键设备（系统）的研制，提高智能变电站设备集成度、成熟度及经济合理性。建设为基础。严格执行工程技术方案，通过试点工程，验证设计方案可行性和设备牢靠性，提升试验与调试方法与手段。严密组织、细心策划、规范管理，全面抓好建设实施工作，推动土建、电气、二次接口的标准化，实现工厂化调试、装配式施工，缩短建设工期，为新一代智能变电站全面建设积累阅历。2需求分析2.1 业务及数规划需求分析1 .业务需求分析目前，调度端业务主要包括能量管理系统（EMS）、电网备用调度自动化系统、广域相量测量系统（WAMS）、电网动态监视预警系统、调度生产管理信息系统（DMlS）、调度运行管理系统（OMS）,在线动态平安评估及决策系统、在线预决策稳定限制系统、发电调度技术支持系统、负荷预料系统、稳定校核系统、方式定值管理系统、检修票管理系统、继电爱护定值管理系统、继电爱护定值整定计算系统、继电爱护故障信息管理系统、故障录波系统、电能量讨量系统（TMR）、电力市场技术支持系统、电力设备远程监测诊断中心系统、变电站视频及环境监控系统、环境监测系统、电能质量监测与分析系统、榆电地理GlS信息系统、雷电定位监测系统、气象卫星云图系统等。变电站站端业务主要包括继电爱护、平平稳定限制、电网运行数据采集和限制、电能量计算、电能质量分析、在线监测、变电站监控、自动化通信、爱护限制通信等。由于历史缘由，上述各类系统由各级调度的各专业分别建设，在如系统名称、功能定位等系统建设的标准化以及规范化等方面都存在很大的不一样。但是各个系统相互之间仍旧存在肯定的必定联系，在调度中心内部和与上下级调度机构之间、调度中心与厂站间必定须要进行数据交换。智能变电站作为电网的节点，继电爱护、稳定限制等爱护限制专业能够独立完成数据采集及决策限制，但其设备运行状态、限制决策信息须要传输给变电站监控及调度中心进行展示及作为其他业务的数据基础。电网运行状态采集、电量计算、电能质董分析、在线监测状态等更是担当了各类基础数据测量的业务。为消退信息孤岛，提高通信效率，要求站端能够供应的数据能够满意不同业务须要的数据种类以及数据质量的要求。2 .电网数据分析目前厂站端运行的业务系统及相关运行数据如表所示。业务系统数据类型数据内容厂站自动化系统监控信息谣信、遥测、遥控、遥调信息广域和质测限系统监控伯息相信和频率数据保信子站系统爱护信息继电爱护信息爰护信刖故障录波信息爱护信患继电爱护的远方投退和远方设置吩对维电爰护装置爱护信息电流、电压信息爱护信息爱护数据故障测距系统监控伯总电流、电压信息监控信息故障测距分析数据枪控子站爱护信息电流、电压、开关位附.、宠护动作等信息爱护伯总动作信息电能质量监测系统计量信息电能喷阜信息电能成采集系统计量信息电流、电压信息计量估息电能计量数据一次设备在找监测监控信息开关、变压器、电容、电抗等设备状态视频及环境监控系统监控信息视频、环境信息水词系统终端管理信息水情侑息生产管理信息系统终端生产管理、设备管理、运维管理厂站端各装置之间的数据传输通过二次回路或站控层以太网进行传输，在信号采集方面具有良好的牢靠性和稳定性，数据的实时性和同步性方面也可以满意系统运行的要求。同一装置需向其他装置发送相同的数据，增加了数据的重复运用，同时也极大的增加了系统的困难程度，使厂站运行系统内存在着数量繁多的装置，运行中存在着较多的故障点，系统运行的稳定性存在障患。不同装置对同种数据的需求存在差异，因此导致了二次回路接线过于困难，不利于系统的运行维护，同时由于二次回路长时间运行也会导致接线的牢靠性出现问题。3 .2一次新技术需求分析1、随着电力需求的增加，用户环保节能等意识的增加，电力系统正在发生着变更，包括：弱小网络中发电的整合；需求侧管理；电力潮流预料和管理；输电网络的升级；状态监控和实时状态预估计；近/远期负荷预料和发电运行管理；高效的跨区域电网的连接；具有分布式发电的网络的爱护；电动车，智能工业负荷，微能源存储系统的接入和管理方法；网络稳定和电力质量的保证；负荷平衡和分布式资源的整合；敏捷沟通榆电系统等。2、电力系统的变更对变电站同样产生着深刻的影响，其中包括：优化的全寿命周期成本；降低交货时间；更加紧凑；大城市解决方案（无形变电站，地下变电站）；改造升级现有变电站;工业客户，铁路和风场的标准化方案等。3、对于一次系统，一次设备的技术发展照旧是以提高牢靠性，简化维护，降低全生命周期成本为主。首先，一次设备的军靠性须要接着提高，从而提高设备的利用效率和提高对系统运行的支撵实力；其次，一次设备的紧凑化，从而可以削减占地面积;第三，接着完善数字化，主要是非传统互感器，一次设备智能化的研发和实践等；笫四，新型环保型材料和技术的研发，如可替换绝缘材料的变压器，少用六氟化硫，新型环保型的绝缘材料的断路器等；第五，功能整合，既包括一次设备也包括一次与二次设备的功能整合，如混合技术开关设备解决方案，创新的协助系统，带有智能数据采集和处理功能的在线监视系统等；第六，支持远端接入和优化维护保养支配的综合在线监视装置和系统。4 .3二次新技术需求分析1、目前智能变电站网络结构采纳三层两网，点对点直采直跳方案，主要受制于网络交换机传输实时性及延时不确定的限制，无法实现数据传输网络化，因此，须要探讨高牢靠性通信网络结构方案和通信设备，满意数据传输同步性和实时性要求，为“三网合一”应用创建条件。2、目前在球的智能变电站二次设备种类和数量繁多，故障率高，投资大，调试、检修、维护量大，制约智能变电站的发展,因此，必需开展设备集成技术的探讨，继电爱护与监控、向量采集、电能计量、智能单元等功能集成，在线检测IED集成，协助系统集成。在不影响系统牢靠性前提下，最大限度地削减变电站及系统设备数量。同时，应进一步探讨一、二次系统集成技术，为实现智能变电站模块化建设打好基础。3、目前，变电站为调度供应的实时信息，不具备同步性，调度系统高级应用功能无法达到好用化，因此，须要重新定义和规范智能变电站自动化三态数据采集系统，探讨基于统一时间断面数据处理技术和调度高级应用技术，为实现智能调度和将来大电网运行与分析做好技术打算。4、目前，智能变电站的配置文件没有进行规范，配置过程不直观，不利于智能变电站的设计、施工、调试和维护，系统扩建特别困难，迫切须要开展可视化系统配置工具的探讨，实现继电爱护虚拟二次回路可视化，为系统维护和验证供应有效工具。5、对新一代智能变电站开展的一系列技术探讨工作，缺乏统一的系统测试仿真平台。因此，应开展满意试验需求的测试试验平台探讨。3新一代智能变电站技术路途3.1发展要求智能变电站信息一体化。依据全站信息数字化、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，反映变电站电力系统运行的稳态、暂态、动态数据以及变电站设备运行状态、图像等的数据的集合，实现运行监视、操作与限制、信息综合分析与智能告警、运行管理和协助应用功能。支持智能电网调度。智能变电站作为智能电网的重要节点，须要支持智能电网的调度与运行，满意智能电网调度中心对变电站的要求，支持调控一体化，满意大运行体系建设的要求。以变电站的三态数据及设备状态监测等数据为基础，将变电站与调控中心、检修中心的应用功能进行有效的集成，实现各自精确的功能定位，优化网络信息流，构建纵向贯穿、分层分区的变电站信息系统。智能一次设备。在前期一次设备智能化基础上，进一步研制并应用智能一次设备，包括智能变压器、智能开关等设备。采纳智能组件技术路途，对一次设备进行深度智能化，使一次设备具备测量、限制、监测功能，具备条件时可集成计量和爱护功能。打破现有的一二次设备的界限，实现一次设备的集成（变压器、断路器、隔离开关、互感器等主设备之间的集成，电容器、电抗器的组合集成）和一、二次设备的集成（二次限制回路、智能组件、爱护、测控、计量等二次设备的集成），提高设备集成度与智能化水平。设备功能适度集成，优化布局。从设备优化布局角度，对智能变电站功能进行横向的功能集成，以面对功能为基础，实现站内爱护、测控、计量、功角测量等功能的有效集成，削减设备数量，简化设备配置。满意输变电工程长寿命周期的要求。国网公司提出输变电工程，一次设备40年，二次设20年，建构筑物60年的要求。智能变电站设备须要满意国网公司对输变电工程长寿命周期的要求。3.2技术路途新一代智能变电站应遵循“整体设计、统一标准、先进好用”的技术路途，设计和建设占地少、造价省、效率高的智能化变电站。3.2.1整体设计新一代智能变电站的建设应遵循“整体设计”的原则，打破原有分工形式，以设备集成、功能集成、系统集成方式推动智能变电站创新发展。设备集成。打破现有的一二次设备的界限，实现一次设备的集成（变压器、断路器、隔离开关、互感器等主设备之间的集成,电容器、电抗器的组合集成）和一、二次设备的集成（二次限制回路、智能组件、爱护、测控、计量等二次设备的集成），提高设备集成度与智能化水平。.功能集成。对变电站自动化系统进行横向的功能集成，以面对功能为基础，实现站内爱护、测控、计量、功角测量等功能的有效集成。系统集成。以变电站的三态数据及设备状态监测等数据为基础，将变电站与调控中心、检修中心的应用功能进行有效的集成,实现各自精确的功能定位，优化网络信息流，构建纵向贯穿、分层分区的变电站信息系统。.3.2.2统一标准新一代智能变电站的建设应遵循“统一标准”的原则，把握源头，从设备制造、方案设计、施工建设和运行维护方面统一标准，以标准化建设带动智能变电站建设。统一设备标准。统一相同一次设备的安装尺寸，统一不同设备之间的接口形式和规约标准，统一、二次设备的功能模块配置。统一设计标准。统一设计依据、设计工具和设计成果形式，制定系统全面的标准化设计方案。统一施工标准。统一就地设备安装方式和要求，统一施工过程，统一施工成果移交方式。统一运维标准。适应“五大”体系建设要求，统一建设管理、运行管理、检修管理模式。3.2.3先进好用新一代智能变电站的建设应遵循“先进好用”的原则，在技术研发、科技创新、设备研制等方面实现技术引领。应注意结合生产实际并适度超前，以支撑智能电网的深化发展为原则，以最终实现技术推广为目标，建设集成度更高、功能更完善、限制更优化的新一代智能变电站。4新一代智能变电站总体架构新一代智能变电站采纳IEC61850通信标准、多源信息的分层与交互技术、高级协调限制与预决策分析技术，支撑各级电网的平平稳定运行和各类高级应用，实现与电力调控中心进行设备信息和运维策略的全面互动，实现基于状态检修的设备全寿命周期综合优化管理，支撑公司“五大”体系建设，助力电网发展方式转变。新一代智能变电站，高牢靠性网络与信息集成技术、高智能化电气设备整合技术是变电站坚毅和智能的基础，高级协调限制与预决策分析技术是变电站智能化的关键。信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、检修状态化、接口平台化、运维高效化是新一代智能变电站的技术突破点。结构紧凑化重点总结前一阶段智能变电站技术应用的成果，通过标准化设计依据业务和管理需求实现设备、网络和系统的合理连接，达到长寿命周期内总体性价比最优，充分满意大建设、大运行、大检修的要求。同时，新一代智能变电站采纳两层设备、一级网络的分层分布式的体系结构，智能设备与站控层设备通过高牢靠性的网络连接，以达到简化网络和便于功能整合的目的。智能设备高度集成，打破现有的一、二次设备界限，智能组件完成爱护测量限制、计量及状态监测功能，并与一次设备有机融合。站控层设备功能深度整合，采纳变电站一体化监控系统实现变电站后台监控、故障录波、网络分析等系统功能。智能变电站在站内的技术发展思路如下图所示。目前，已经建设的智能站均实现了合并智能单元的就地化，但它们和一次设备间的电缆连接往往还须要现场完成，设计施工的工作量照旧较大。新一代智能变电站应推行就地化IED由一次设备集成的模式，这样不仅能简化现场的施工调试，还可由一次厂家充分考虑智能化特点，通过接口和回路的优化来进一步降低制造和维护的成本。考虑当前的技术经济性水平，在主接线图比较简洁的IlOkVGIS站，集成进一次设备的装置应完成大多数本间隔功能，和下图中的新一代智能变电站模式符合度最好。而针对22OkV以上的AlS变电站，集成进就地的功能可以依据状况削减，工厂组装的程度也有所降低，但可通过接口标准化的手段来达到设备简化的目的。新一代智能变电站强调间隔的概念，间隔内的网络应尽量独立且简化，站级网络为跨间隔和变电站级的功能服务，只须要投资较少的交换机设备。对站级的一层网络来说，其交换机和设备均具备按需流量管理的实力，可依据须要配置百兆或千兆的端口，并支持优先级。基于网络实现的站级功能和间隔内功能的界限可依据技术发展状况逐步调整，比如在不变更当前继电爱护功能的前提下，研制基于全站信息融合后备爱护和稳定限制功能的IED,通过投信号的方式验证其牢靠性之后，就可以逐步简化间隔内的后备爱护功能，把更多的职责转移到能获得较多系统信息的全站IED实现。IK代发交电站给杓图儿也IU)基字化变电站结构图新代督作攵电拈各阶段交电站网络结构对比图接口平台化将站在智能电网的角度来规范智能变电站，从电力业务需求和通信技术支撑两方面进行考虑，紧扣运行参量采集和管控执行的基本功能，供应标准化、可定制的通信服务接口，以实现智能变电站为智能电网服务平台统一的目标。站外接口平台化是智能变电站为智能电网服务的基本保障，其通用性和开放性特征不仅能支撑现阶段智能电网的高级应用，也可为将来的发展供应空间。有别于前一阶段智能变电站的重点落在站内，新一代智能变电站将以站外接口平台化作为其显著特征。站外接口平台化是新一代智能变电站建设的重点。智能变电站和外部交互的信息，依据其服务对象的不同，在实时性、重要性和数据量方面具有显著差异。过去在远动、爱护、计量、PMU等方面已经制定了一些通信标准，但它们和目前的生产运行方式已经不能很好适应，表现在一方面没能和IEC61850模型信息相结合，另一方面还缺乏统一标准来支持智能电网高级应用在数据质量和限制实时性方面的要求。智能变电站层面没有一样的通信对外接口平台，极大地制约了智能电网广域应用的发展。假如将智能变电站放到“三级五大”的环境去看，将可以理顺智能变电站建设和智能电网整体发展的关系，外部接口平台化也将如下图所示。大生产管理系统_大检修管理系统5新一代智能充电站外部接口关系新一代智能变电站外部接口平台，应建立在业务流和数据流的需求分析之上，充分利用IEC61850模型信息和成熟的站间通信系统来进行实现。智能变电站对外的信息，大体上可分为运行监视、故障处理、生产管理、平稳限制、工程配置等几类。以前的通信协议，受专业划分和通信实力的限制，最早实现的是支撑电力在线生产业务的运行监视信息（即远动），后来随着技术的进步发展了故障处理等非在线业务信息（如爱护信息系统等），平稳限制方面的通信近几年逐步得到应用，而工程配置直到智能变电站源端维护概念的提出才进入人们的视野。建设新一代智能变电站外部接口平台，首先要对这些巳经存在的应用进行梳理，然后依据上级智能电网业务的划分，站在全局的高度对通信合理归集，提炼出基于一二次模型统一语义的标准通信接口。新一代智能变电站外部接口平台，将利用到IEC61850供应的模型标准，但是其主体内容已超越了目前的国际标准，因此必需在标准方面进行大量细致的创新工作。比如工程配置信息可以用IEC61850的Se1.语言描述，但是它和各类站间信息的关系必需细化，而模型文件的获得、信息的定制等方面的标准只能由我国自行制订。此外,基于IEC61850模型的广域平稳限制信息传播（广域GoOSE）在目前也属空白，制定出统一的标准，并在站级平稳服务器上进行实现，有利于在广域范围内扩展出更多的高级应用，最终达到提升智能电网协调性和柔韧度的目的。新一代智能变电站的站外接口平台化是调控一体化的实现基础，可充分体现出信息分层处理、功能自然连接的智能电网建设原则。通过建设站外接口平台，新一代智能变电站将可以实现更精准有效的数据通信，由应用依据变电站模型来定制详细的通信服务，既能够保证业务所需数据的实时性和牢靠性，又能够避开垃圾海量数据的无效传递。在新一代智能变电站站外接口平台的支撑下，统一断面遥测数据、故障分析信息、PMU和平稳的通信效率等问题可得到一揽子解决。当然，智能变电站的站外接口平台建设是一项技术要求高、完成难度大的跨专业工作，但当前智能变电站的建设已到达深水区，此项工作的意义特别重大，如不刚好攻关，必将给将来智能电网的推动和发展造成极大阻碍。6新一代智能变电站设备研制总体方案电气一次设备和二次设备是实现新一代智能变电站建设的基础。随着基础材料、集成技术、通讯技术等的快速发展，一些新型设备也逐步浮出水面，使得变电站的建设可以更加占地少、造价省、效率高。目前的智能变电站虽然也实现了一次设备和二次系统的部分提升，但仍旧存在占地大、效率不高等问题。一次设备的智能化程度低，虽然实现了一次设备与二次设备之间的数字化联络，但由于合并单元和智能终端的出现，增加了大量现场接口设备，无法实现与一次设备的整体设计；二次系统虽然有很大的突破，实现了全站的信息化、数字化，但网络的实现过于困难，信息传递的牢靠性还须要进一步验证，还没有实