数字化电网关键技术研究框架-评审

1、 数字化电网关键技术研究框架(评审稿国家电网公司二八年七月 目录1.前言 (11.1国内外研究发展现状综述 (11.2数字化电网的内涵 (41.3数字化电网的目标 (71.4目的和意义 (81.5本框架的总体思路 (91.6与其他研究框架的关系 (92.总体研究思路 (102.1总体技术路线 (102.2主要研究内容和课题设臵 (122.3总体目标 (133.研究内容与预期成果 (133.1体系和标准研究 (133.2电网数据采集控制及通信共性技术研究 (153.3电网信息集成共性技术研究 (203.4电网分析决策共性技术研究 (233.5综合应用示范系统研究 (263.6前瞻技术研究 (31

2、4.实施计划 (344.1实施计划 (344.2后续研究安排 (35 1.前言“十一五”是国家电网公司发展的重要机遇期。公司将大力推进坚强电网建设,着力提高大电网安全稳定经济运行水平,构建环境友好与资源节约型电网,提高服务能力和管理水平。根据国家电网公司“十一五”科技发展规划,公司将以“构建数字化电网,打造信息化企业”为战略目标,大力实施集团化运作、集约化发展、精细化管理和标准化建设,不断推进数字化电网、信息化企业建设进程,到“十一五”末,数字化电网建设取得重大进展,信息化企业建设基本实现。为建设国际一流电网,支撑电网安全、经济、优质运行,根据公司“一流三大”科技发展战略,有必要编制关键技术研

3、究框架,整合科研力量,对数字化电网共性技术、综合应用技术和相关体系、标准进行专项研究。1.1国内外研究发展现状综述到目前为止,国际上尚未有关于“数字化电网”的正式报道,但对于电网的数字化、智能化,欧美发达国家都已提出了目标,启动了相关研究。美国电力研究院、美国能源部、IBM公司等研究组织,政府部门和商业公司先后给出了对未来电网的定义,例如,美国电力研究院(EPRI将未来的电网定义为“智能电网”(IntelliGrid;美国能源部的电力输配局在2003年7月发布的“对电力第二个百年的全国范围的构想”的报告中提出了”GRID 2030”的概念;美国的Battelle研究所和IBM公司也先后分别提出

4、了“智能电网”(GridWise或者Intelligent Power Grid的概念。这些概念主要为数字化社会,也为整合电力用户和电力市场提供科学和技术支持,他们认为新的电力系统基础架构将是综合的、自愈的、电子控制的(具有特别好的灵活性和响应可把实时信息和能量交换融合为一体的网络。欧洲于2005年提出了欧洲技术平台(ETP的智能电网(SmartGrid的概念,对欧洲2020年左右的电力网络提出了构想,与此类似,美国提出了综合能源及通信系统体系结构(IECSA-Integrated Energy and Communication Systems Architecture。这些概念的共同点是均

5、包含了可靠、灵活和经济的电力和信息流传送,以及安全的通信,主张全面的信息集成和数字化监控、自由的电力交易、分布式的电源供应、电网和用户之间双向的互动,实现提高电网运营的安全性、效益和效率,以及最小化对环境的影响的目标。对于数字化变电站技术的研究,国外走在了前面。设备方面,基于不同原理的电子式互感器工艺日趋成熟,在全球不同地区的多座变电站已经成功应用;标准方面,IEC集中国际主流科研机构和制造商从1995年就开始制定IEC61850系列标准,ABB、SIEMENS等满足该标准系列的产品也已开始规模化推广应用。作为资产和技术密集型企业,国家电网公司高度重视电网数字化建设与管理,坚持以数字化为基础,

6、信息化为手段,带动电网生产自动化和企业管理现代化,各种先进计算机技术、信息技术、网络技术、通信技术、自动控制技术得到广泛应用,公司在数字化电网建设方面取得了长足进步。服务于电力生产和统一调度的发展需要,以宽带网络为主要标志的数字化电网信息基础设施已具规模,骨干网络覆盖全部网省公司。数据交换体系建设加快,实现了统计数据等关键信息的及时上报、自动汇总和动态发布。以安全、经济地生产、运营电力为基础的各类电力自动化系统大大提高了生产自动化水平。全部网省公司、地区级电力调度机构均配臵了电网调度自动化系统,引入了电能量计费系统和广域测量系统;新规则下的电力市场交易技术支持系统正在建设之中;变电站实现了计算

7、机监控和无人、少人值守。地理信息系统(GIS已开始应用于输电、变电和配电管理等业务。以提高信息化水平和生产效率为目标的生产运营管理信息系统,如电网生产运行管理系统、设备检修管理、变电站建设视频监控系统等在电网生产管理业务方面发挥了重要作用。以提高经济效益、优质服务为中心的电力客户服务系统,如集中抄表计费、用电查询等系统直接提供了高效快捷的客户服务。电力负荷管理、电力营销管理等现代化管理手段得以广泛应用。总而言之,以数字化为特征的各类信息系统已全面覆盖了电网规划、设计、建设、运行、调度和维护等各个方面,信息技术的应用领域深入到电网生产运行、经营和管理的各个环节。其中,国产调度自动化系统总体技术已

8、经达到国际先进水平,在IEC61850 和IEC61970系列国际标准的应用方面也处于国际先进水平。国调已分别组织了六次IEC61850和IEC61970标准的互操作试验。基于IEC61970系列标准的新一代电网调度自动化集成系统、调度数据整合和调度综合数据平台等已得到大量应用。分布式建模及模型拼接和基于E格式的电网运行动态数据交换为电网信息共享和一体化分析计算提供了重要基础。基于IEC61850系列标准的变电站自动化系统产品也已经开始试点应用,国调已着手制订工程实施规范。在公司科技、生产和调度等部门的领导下,各级科研和生产单位在数字化变电站和电力生产数字化建设方面进行了积极探索和开展了卓有成

9、效的应用实践。1数字化变电站已经成为当前建设的一大热点,一些数字化变电站的试点应用工程已经建成并投入试运行。基于不同原理的数字式互感器和智能化高压电器,在不同地区的多座变电站已经开始试用。2部分省公司以建立“数字电力公司”为目标,通过宽带互联网实现了省级电网输电、配电、调度、营销的网络化管理,通过变电站建设视频监视系统实现了对变电站建设的远程实时监控。3部分省公司在关于实时/历史数据库管理系统在电网企业的应用研究方面取得了成果,通过数字来全方位地描述电网和设备的实际状态,在支撑电网和设备运行、维护、管理精细化和电网规划科学决策的精细化方面进行了有益的尝试。4部分省市公司在“数字化供电系统”方面

10、进行了尝试:以电力公司物理供电网络为模型,研究了“数字化供电系统”的内涵,建设了城区“数字化供电系统”。5部分网省公司开展了电网地理信息系统(GIS的研究,初步形成了以电网设备为中心,以空间信息技术为主要支持手段,贯通变电站、输配电线路、用电客户等信息的统一数字电网模型。6海拉瓦先进地理测量技术已开始应用于输电线路路径优化、杆塔排位优化、变电所选址等方面,为减少工程造价、保护环境、提高工程勘测设计质量和缩短工期等方面取得了明显效益。综上所述,无论是传统的生产运行系统还是数字化变电站和数字化电网应用系统的探索,在电力规划、设计、建设、生产、调度、管理、经营、决策及科研等方面发挥了显著作用,有力地

11、促进了电力工业现代化。 现有电网生产各应用系统都是基于本业务或本部门的需求,存在不同的平台、不同的应用系统、不同的数据格式,难以从整个电网公司生产全流程的角度来考虑数据的使用,导致电力公司内部不同的系统信息资源分散,横向不能共享,上下级间纵向贯通困难。这些系统虽然有丰富的信息资源,却形成了以纵向层次多、横向系统多为主要特征的“信息孤岛”。就厂站端的应用系统来说,存在着规约繁杂、信息承载率低、信息不完整、信息杂乱、系统联调复杂、数据采集资源重复浪费等问题。目前还有一些生产所需信息没有纳入计算机应用系统,电力企业的生产自动化系统与管理信息系统处于相互分离状态,彼此不能有效结合,不能实现管控一体化,

12、数据信息不能集成共享,不利于实现电网企业的综合管理。另外,国内对于数字化变电站的研究起步较国外晚,体系结构方面还没有形成统一的认识,一窝蜂的投资建设势必带来建设模式缺乏标准、建设水平参差不齐的问题;另一方面,对数字化变电站的技术体系、计量、检验及验证也缺乏统一的标准,随着一次设备的数字化,带来了如何进行入网试验、计量检验、验证评价的难题。上述问题,已经制约了电网生产水平、应用水平和工作效率的进一步提高,造成系统资源的浪费,难以适应公司“构建数字化电网,打造信息化企业”和电网生产运行系统下一步技术发展进步的要求。因此必须从信息资源的整合和数字化变电站的关键技术入手,着手研究数字化电网的基础技术体

13、系和关键技术。构建数字化电网是打造信息化企业的必由之路。1.2数字化电网的内涵数字化电网将实际物理电网上分散的信息和数据集中到电脑网络上进行共享和展示,使得物理电网有了一种数字化的表述方式,这种表述方式的变化,意味着传统电网生产运行理念正面临一场新的革命。数字化电网面向输电网和配电网,综合运用各种先进科技和数字化手段,对实际电网进行全面、精确的数字化描述,为电网生产全过程提供完整、统一、准确的信息,实现对电网直观、实时的监控和智能分析,并为规划、计划、设 计、建设、运行、调度、营销等各个环节的科学决策提供技术支持,保证电网安全稳定、经济优质运行,提高电网公司生产效率,为建设信息化企业奠定基础。

14、如图1所示,数字化电网和管理信息化均服务于信息化企业,信息化企业服务于建设“一强三优”的国家电网,数字化电网目标定位于建设“坚强电网”,以SG186工程为主体的管理信息化定位于建设“资产优良、服务优质、业绩优秀”的现代公司。图1 数字化电网与信息化企业及SG186的关系作为数字化电网当中的一个节点,数字化变电站是数字化电网的重要组成部分。由于“数字化”贯穿变电站自动化的始终,业内普遍认为,我们目前所研究讨论的“数字化变电站”是数字化的变电站自动化发展过程中的一个阶段,在这个阶段,符合IEC61850标准的变电站通信网络和系统、智能化的一次设备、网络化的二次设备、信息化的运行管理系统,是其最主要

15、技术特征。数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象,以高速网络通信平台为基础,通过对数字化信息进行标准化,实现信息共享和互操作,并以网络数据为基础,实现测量监视、控制保护、信息管理等自动化功能的变电站。从应用的角度上看,数字化电网是要在电网公司生产信息纵向、横向普适共享基础上建立科学分析决策和综合应用体系。数字化电网面向电网设备,以统一的设备命名体系和电网拓扑为核心,将电网模型信息、地理信息运行及统计信息、计划及规划信息、设备状态等各种生产信息有机的结合在一起,为电网生产运行的各个环节服务,如图2所示。 数字化电网 管理信息化(SG186数据源 基础支撑信息化企业 图2 数字化电网的应用

16、视角示意图从空间和对象维度看,数字化电网提供发、输、配、用所有的模型和运行信息。从时间维度看,数字化电网提供历史、当前和未来及规划的电网信息(如图3所示。与现阶段相比,数字化电网能够提供更精确、更及时、更完整和更一致的电网信息。在此基础上实现对数据的挖掘与分析,保障电网企业的信息通畅和高效运转。 数字化电网的逻辑层次结构分为设备层、数据层、应用层、展现层等四层, 如下图4所示: 图4 数字化电网的层次结构示意图1.3数字化电网的目标数字化电网的总体目标是要实现电网生产的信息化和智能化:更加智能的电网监控和更加安全的电网运行,降低电网运行的风险;更科学高效地进行电力投资建设决策,减少电网固定资产

17、投资支出;更安全经济地进行电网运营,减少电网运行费用并提高供电可靠性;更高效的实现电网业务梳理和流程完善,提高运营管理水平和生产效率。为达到以上目标,可以分为三个层次,第一层次,实现对电网运行状态、电网设备状态和电力信息的更实时、更全面和更精确的监控,提高电网的科学决策水平;第二层次,实现对电网生产信息的传输和集成,实现电网生产全流程的信息共享,提高电网经济性和生产效率;第三层次,在信息集成的基础上,进行各种高级综合应用系统,提高电网安全性、稳定性和可靠性,实现对大电网的智能控制和综合协调防御。数字化电网和数字化变电站的实现是一个过程,只有发展阶段,没有终极目 标。数字化电网通过电网模型的精确

18、描述、电网状态的量化表述、电网设备的实时监控、电网分析的可视表达和应用系统的简化维护等方面以达到信息描述数字化、信息采集集成化、信息传输网络化、信息处理智能化、信息展现可视化和生产决策科学化的目的。现阶段的首要目标是实现电网生产信息的集成与整合。在标准规范、采集控制技术和信息集成技术研究的基础上实现现有和未来建设的计算机应用系统之间的信息互联互通、信息资源共享,保证数据的统一性、准确性、及时性、完整性、规范性和实效性。1.4目的和意义国家电网公司“十一五”科技规划中明确提出了基于先进的传感技术、广域监测及通信和信息技术,建设结构清晰、运行可靠、信息全面的实时数字化电网,满足电网安全运行决策支持

19、所需的实时性、系统性和综合性的要求,为电网安全运行提供信息支持。为了实现这个目标,对数字化电网中信息的产生、获取、传输、处理、共享、应用及管理等各个方面等方面关键技术的研究是摆在我们面前的一个紧迫任务。现阶段,数字化电网主要解决当前生产实践中迫切需要解决的问题,包括信息采集、交换、共享与应用,提高电网生产数据的共享度、集成度、开放性及利用率,为电网企业生产、运行和决策等提供及时、完整、准确、统一的电网模型、历史数据和运行信息。数字化电网是建设信息化企业的基础,也是实现公司“四化”运行的基础。通过实现数据源的统一性,构筑一体化电力信息系统,实现信息纵向贯通、横向集成,支撑集团化运作;通过信息描述

20、的标准化、统一的数据交换以及统一的数据通道共享数据资源,促进集约化发展;构建统一应用支撑体系,实现功能共享和数据挖掘,优化业务流程,实现精细化管理;同时,数字化电网以标准化为最重要特征。数字化电网服务于建设资源节约型、环境友好型社会和科技创新型企业。数字化电网通过节能调度实现节能降耗,通过标准化实现信息共享和系统的互联互通,减少投资,降低维护工作量,提高效率和效益。数字化电网没有国际先例, 本身就是重大创新。数字化电网是国家电网公司进一步发展和技术创新的方向,对于提高大电网的安全稳定水平和灾变防治能力,提高电网生产的科学、智能决策水平,显著提高电网生产效率具有重要的现实意义。1.5本框架的总体

21、思路综上所述,为了落实公司“十一五”科技发展规划,面向支撑国家电网建设和发展的重点领域,面向生产一线,面向电力科技前沿,国家电网公司科技部组织编写了数字化电网关键技术研究框架(以下简称研究框架,研究框架是在全面总结电网生产全流程运行已取得的理论研究和生产实践的成功经验和成果,充分调研和广泛征求生产第一线的需求,跟踪国内外技术发展动向的基础上编写完成的,期间组织开展了多次不同层面专家的研讨和评审,数易其稿,编制完成本研究框架。研究框架主要针对现阶段生产实际的困难,解决公司在数字化电网和数字化变电站建设方面的共性问题和关键技术问题,主要涉及数字化电网体系及其相关标准规范,数据采集控制及通信、信息集

22、成、分析决策、综合示范应用和前瞻技术研究等方面,从标准制定、共性技术研究、装臵研制、软件开发和示范应用等方面开展研究工作。数字化电网不是简单的数据集中,也不推翻原有系统,而是对现有成果的继承和提高。数字化电网是一项极为复杂、艰巨的系统工程,涉及到电网公司生产的所有专业和领域,没有现成的技术体系可供参考,因此必须重视数字化电网技术体系的建立,进行广泛充分的调研和技术论证。随着数字化程度的深入,将会面临新技术应用带来的新问题以及新旧技术融合后产生的新问题。数字化电网是一个不断发展和更加完善的系统,其内涵和外延是动态的,因此,研究框架也是开放的,可根据技术发展和生产实践的需要,不断滚动修改。1.6与

23、其他研究框架的关系数字化电网通过综合运用各种先进科技和数字化手段,对实际电网进行全面、精确的数字化描述,为电网生产全过程提供完整、统一、准确的信息,实现对电网直观、实时的监控和智能分析,并为规划、计划、设计、建设、运行、调 度、营销等各个环节的科学决策提供技术支持。数字化电网是一项综合性非常强,复杂度很高、涉及面很广的系统工程,数字化电网关键技术研究框架必然与其他研究框架存在交叉,因此在本研究框架中并没有涵盖数字化电网领域所有的课题。总体而言,本研究框架为电力市场、提高电网输送能力、提高城网供电可靠性、电力需求侧管理、输变电设备状态检修、生物质能发电、间歇式新能源及接入系统等的研究提供信息基础

24、支撑,为避免重复研究,其涉及到信息方面的共性技术课题放在本框架中进行研究,而与各具体领域相关的专业课题则安排在相应的框架中。此外,与检测技术、实验验证环境有关的课题安排在重大实验能力关键技术研究框架中进行研究。2.总体研究思路研究框架面向生产第一线的实际需要,结合国家电网公司长远发展目标,对电网生产全流程进行充分调研,在现有国家电网公司科研成果和应用系统的基础上,以信息模型的标准化为基础,以电网设备和网络拓扑为核心,以电网生产流程为研究对象,以规范建设数字化电网的信息源为切入点,对数字化电网和数字化变电站的共性问题和关键技术问题进行研究。研究框架以提高电网安全稳定运行水平、经济效益和生产效率为

25、根本目标,以进一步理顺电网生产系统各应用系统的数据流向、规范数据的交换与应用为前提,充分利用计算机、信息、网络、通信、数据库等技术,以电网生产实际面临的问题为落脚点,以相关规范标准为基础,以广义测控、信息集成、科学分析决策为手段,以综合示范应用为成果检验的形式,全面推进数字化电网示范建设。2.1总体技术路线研究框架总体分为体系和标准研究、共性关键技术研究、综合示范应用研究和前瞻技术研究。以体系和标准为支撑,以共性关键技术为突破口,以综合示范应用为落脚点,在共性关键技术研究成果的基础上,对关键技术进行组 合,研发综合示范应用系统,顺应“一流三大”的科技发展战略,并进一步研究前瞻技术,确保可持续发

26、展。体系和标准研究,主要进行数字化电网和数字化变电站技术体系的软课题研究,数字化电网和数字化变电站的相关标准、规范的制定。通过研究数字化电网的信息体系、技术支撑体系、标准体系、管理体系、建设体系、运行体系等来指导和规范数字化电网的研究与建设。共性关键技术研究,研究电网数据采集控制及通信技术、电网信息集成技术、电网分析决策技术等共性技术。电网数据采集控制及通信技术是实现数字化变电站、数字化电网各项应用功能的基础。电网信息集成技术是建立互联电力系统分层分解协调模型,在分层分布的调度管理体制下实现包括电网运行、规划信息等在内的全面信息的“需则共享”,实现电力生产信息化的集成与整合,达到纵向贯通和横向

27、共享。通过一系列标准规范、广义的数据采集、信息集成和共享技术的研究,为电网的科学分析决策奠定了监视的基础。电网的科学分析决策技术研究包括对电网的运行和调度进行辅助分析和优化决策的研究,从而促进电网的安全稳定可靠性、调配能力、运行效益和服务水平的持续提高,增进电网与环境、社会和用户之间的和谐发展。综合示范应用研究,在充分研究关键共性技术的基础上,进行各种技术的集成应用示范,不但符合公司“大研发、大成果”的科技发展战略,而且可以有针对性的解决当前电网生产实践中迫切需要解决的问题。前瞻技术研究,在充分研究关键共性技术的基础上,进行各种先进前瞻技术的研究,提供可持续发展动力,支撑公司创新型企业建设。研

28、究框架首先进行标准规范制定和关键技术研究,然后在统一规划、明确技术路线的基础上,分阶段、分步骤积极、稳妥的推进数字化电网的示范建设。需要科研机构、高校、电力公司、设计院、试验所的广泛参与,主要对单一或部分关键共性技术成果进行试验验证,在广泛试点、取得经验的基础上,进行综合应用示范工程。数字化电网和数字化变电站的建设不可能一蹴而就,需要一个逐步深入和完善的过程。 2.2主要研究内容和课题设臵研究框架主要服务于数字化电网的规划建设,包括四个方面:体系及标准研究、共性关键技术研究、综合示范应用系统研究和前瞻技术研究。“体系及标准研究”是基础,“共性关键技术研究”是关键,“综合示范应用系统研究”是升华

29、,“前瞻技术研究”是助推剂。此四者相互依存、相互关联、相互促进,它们的有机结合构成了完整的数字化电网的关键技术研究框架。根据生产实际的需要,研究框架现阶段重点关注调度自动化、配电网自动化、数字化变电站等方面的研究,计划安排6个专题, 14项研究课题,39项研究子课题及21项示范应用,总述如下:专题一:体系和标准研究。包括研究数字化电网和数字化变电站技术体系、制定数字化电网及数字化变电站相关标准。数字化电网的技术关键是集成化和标准化,要实现集成化,前提是标准化。标准化要体现在生产流程和电网信息的标准化。建立一套完整、科学的信息分类与编码体系,来解决目前电网公司系统信息代码不统一,同一信息在各专业

30、应用系统重复录入和重复制定信息分类编码标准的矛盾。标准化为数据共享和后续应用扩展奠定基础。专题二:电网数据采集控制及通信技术。主要研究数字式互感器、高压电器数字化、电力系统通信以及保护、测控等关键共性技术。专题三:电网信息集成技术。主要研究电网统一建模、电网模型与地理信息集成技术、信息辨识及重构技术、电力数据网格、海量电力信息处理技术、信息共享、配电网信息集成等关键共性技术。从信息采集、处理、存储、交换到信息资源共享,对各专业信息进行描述、定义和分类和编码,使之具有共同的语言,发挥数字化电网信息系统最大的综合效益和经济效益。专题四:电网分析决策技术。主要研究电网数据挖掘技术、可视化数据展现技术

31、、智能预警与智能调度技术、计算网格在分布式潮流计算中的应用技术、节能及经济调度技术、配网动态无功补偿技术和配网自动重构技术等关键共性技术。通过海量的数据和分析决策技术支撑电网和设备运行、维护、管理精细化和电网规划科学决策的精细化。专题五:综合示范应用系统研究。主要开展数字化电网、数字化变电站和电网统一时间同步系统等方面的综合示范应用,通过前面各项共性关键技术的研究 成果来解决实际生产问题,并在此基础上进行成果应用的推广。专题六:前瞻技术研究。在充分研究关键共性技术的基础上,进行各种先进前瞻技术的研究,提供可持续发展动力,支撑公司创新型企业建设。所有课题和子课题的研究根据基础性和紧迫性程度,分为

32、三大类,分别在三个阶段开展实施。2.3总体目标研究框架的总体目标是:建立数字化电网标准体系、建立数字化电网数据采集控制和通信体系、建立数字化电网数据共享应用体系、建立基于数字化电网的科学分析、决策体系。数字化电网标准体系是指导和规范关键技术研究和数字化电网及数字化变电站建设的前提,是研究框架的首要实现的目标。数字化电网数据采集控制和通信体系实现电网生产输入输出的标准化和自动化,是数字化电网的基础。数字化电网数据共享应用体系首先要实现数据源的统一性、标准的信息模型的建立。基于数字化电网的科学分析、决策体系是要建立电网生产的完整的应用支撑体系。3.研究内容与预期成果本章是“十一五”期间公司在数字化

33、电网和数字化变电站关键技术研究领域的项目指南,具体的项目研究内容和预期目标将在项目可行性研究和项目合同中予以进一步细化。数字化电网的研究方向非常多,课题范围十分广泛,需要分阶段进行研究。目前主要是在现有数字化变电站和数字化电网探索性研究成果的基础上,紧扣现阶段生产迫切需要解决的问题,研究数字化电网体系和相关标准,研究数字化变电站、输电网和配电网的调度、运行和维护等领域的相关课题。对于规划、设计、建设、营销等环节的相关课题将根据情况对框架进行滚动修订。3.1体系和标准研究技术进步,标准先行。标准是国家主权在经济领域中的延伸,又是实施非关税贸易壁垒的重要手段,对保护民族工业发展至关重要。总体说来,

34、我们对数字 化电网和数字化变电站技术标准的研究还很不够,随着大量新技术的应用和新系统的建设,如何进行入网试验、计量检验、验证评价等成为新的难题。为实现公司资源的优化利用和数字化变电站的规范化建设,必须尽快研究相关国际标准,加强国际合作,打破技术垄断,掌握核心技术,保护自主知识产权,进行相关国际标准的试点应用,总结试点经验,进而制定国内系列标准规范,在国家电网公司领导下指导和检验数字化电网和数字化变电站的研发和建设。研究内容:基于现实和发展的眼光、对数字化电网的国内外现状进行全面评估,研究数字化电网的定义、内涵、外延、发展阶段及目标等内容,对数字化电网的信息体系、技术支撑体系、标准体系、管理体系

35、、建设体系、运行体系等进行研究,用于规范和指导数字化电网的建设。预期目标:提交数字化电网体系研究报告,用于规范和指导数字化电网的建设。实施安排:2007-2008研究内容:研究数字化电网的建模标准,用于共享数字化变电站和调度自动化系统的一次和二次设备模型;研究数字化电网的分层、分区和分类的信息分类标准,用于规范数字化电网的各种信息的综合利用;研究数字化电网信息传输标准,以适应海量电力数据传输的要求。预期目标:制定或者修订原有的技术标准,包括建模标准,信息分类标准和信息传输标准。实施安排:2007-2008研究内容: 研究数字化变电站内涵、外延、发展阶段、技术要求等内容。对数字化变电站的国内外现

36、状、技术体系、具体实施进程等进行全面研究及评估。研究数字化变电站装备体系以及功能体系;研究数字化变电站保护及测控体系结构;研究数字化变电站通信架构和通信接口;研究数字化变电站通信系统的实时性、完整性、可靠性、安全性、稳定性要求。预期目标:提出数字化变电站技术体系研究报告。实施安排:2007-2008研究内容:全面系统研究IEC61850系列标准,跟踪IEC61850国际标准第二版的制订,研究IEC61850与国内技术发展状况的差异,制订IEC61850国内实施规范。预期目标:制订IEC61850国内实施规范。实施安排:2007-20083.2电网数据采集控制及通信共性技术研究电网数据采集控制技

37、术是实现数字化变电站、数字化电网各项应用功能的基础。该技术研究数字化电网的广义的数据采集控制技术,既有电网物理运行信息的采集及控制,也有也有对通信、规划、地理等非运行信息的采集及控制应用。同步采样技术是最近几年来电力系统开始研究并逐渐开始应用的新技术,它为电力系统分析提供了更为有效的数据。数字式互感器及智能化电器的发展,开创了电力系统一次信息采集的新思路。这些新测量技术对传统的保护、测量、控制、通信等装臵也将带来很大影响。高速通信是数字化电网运行的有效载体,对通信技术的研究目标是要在站内和主站之间实现高速、可靠通信,为大电网的分析监控打下坚实的物理基础。研究内容:研究低功耗、抗干扰的远端电子模

38、块信号处理;研究CT感应取能;研究电 容分压传感器的稳定性,包括温度的影响及杂散电容的影响;研究光纤复合绝缘筒;研究电子式电流互感器及电压互感器的暂态特性;研究电子式互感器长期工作的稳定性及可靠性;研究电子式互感器采样的同步问题及数据的可靠传输等问题。预期目标:研制110kV500kV有源电子电流/电压数字式互感器(电流测量精度0.2s级,电流保护精度5TPE,电压测量精度0.2级,电压保护精度3P级,依托某一数字化变电站进行有源电子电流/电压数字式互感器的应用研究。实施安排:2007-2008研究内容:研究数字式互感器、合并单元在数字化变电站中的应用前景;研究数字式互感器对数字化变电站体系的

39、影响和变革;研究数字式互感器对电力系统相关专业理论及实施架构的突破;研究现有规程对数字式互感器的约束,研究与规程、标准、规范的协调方法。预期目标:提出数字式互感器、合并单元在数字化变电站中的应用前景和步骤;提出数字式互感器、合并单元对数字化变电站体系的影响和变革;提出与规程、标准、规范的协调方法,指导数字化变电站的实施。实施安排:2007-2008研究内容:研究与数字化输出的ECT/EVT以及常规互感器、小信号互感器接口的一体化合并单元;开发具有处理能力强、通讯速度高的高可靠性多串口和多网络接口的通讯平台;研究高精度同步采样方法;研究互感器精度测试和误差补偿方法。预期目标:研制出数模一体化合并

40、单元样机,并在示范工程中投入运行。实施安排:2007-2008研究内容: 开发适用于全数字化过程层接口的超高压线路保护装臵,同时具有兼容传统模拟和数字化混合应用的能力,适合于传统变电站的分步改造;研究继电保护的采样率和采样相位实时转换、异步和失步采样条件下的实时采样数据处理、基于实时重采样的数字化频率跟踪、过零点和峰值提取;研究数字化过程层接口技术条件下继电保护的数据完整性和容错措施;研究基于数字化变电站的继电保护原理改进和创新。预期目标:研制出基于MU数据的超高压线路保护装臵,并在示范工程中投入运行。实施安排:2007-2008研究内容:研究适用于未来采用合并单元和智能组合电器的超高压变电站

41、的新一代测控装臵和中低压变电站成套保护测控装臵的配臵方式;开发符合IEC61850标准的具有高电磁兼容能力的网络化保护测控软硬件平台;研究高速、高精度同步数据采集技术,以及采样数据同步抽取、同步合并、数据容错和补偿算法;研究采用GOOSE技术的同期和重合闸实现方法。预期目标:研制出基于MU数据的超高压测控装臵和基于MU数据的中低压成套保护测控装臵样机,并在示范工程中投入运行。实施安排:2007-2008研究内容:通过对目前应用的具有代表性的嵌入式实时操作系统的技术特征分析以及对各种实时操作系统开发产品存在问题的研究,对实时操作系统进行适用性研究与开发,实现适用于电力系统各种装臵如测控装臵、保护

42、装臵、远动工作站的实时性的微内核实时操作系统,满足电力系统各类装臵对实时性的需求。预期目标:解决目前实时操作系统在开发产品存在问题,提出实现适用于电力系统各种装臵微内核实时操作系统的技术方案并进行实现。实施安排:2007-2009 研究内容:研究嵌入式平台下监控软件开发的特定技术要求;研究嵌入式面向对象的实时数据库访问存储与管理技术;研究基于嵌入式安全操作系统的监控软件开发平台;研究基于嵌入式平台的高效图形显示软件;研究遵循IEC61850标准的数据模型、通信协议与通用配臵工具。预期目标:提出和建立一套嵌入式面向对象的实时数据库管理系统,以及应用该系统的基于嵌入式安全操作系统平台的计算机监控软

43、件;支持IEC61850标准的信息对象模型和服务;提供通用的组态软件,满足装臵互换性的要求;提供友善人机接口,满足变电站安全操作、经济运行等管理需求。实施安排:2007-2009研究内容:针对变电站过程层设备控制问题,研制满足IEC61850过程层总线接口要求,具有信号采集、高精度同步、快速操控、在线监测等功能的高压开关用智能终端。预期目标:提交变电站过程层控制关键技术和性能参数研究报告;研制高压开关快速同步操控智能终端;与一次设备厂家合作,在现场示范应用。实施安排:2008-2009研究内容:研究数字化变电站中行波信号的提取方法,解决数字式互感器难以提供高频信号的问题;研究基于10kHz以下

44、信号的精确故障测距的原理和算法,完善现有的行波分析方法或阻抗法并应用于数字化变电站;综合分析利用不同频段、不同间隔的故障信息,研究基于全站信息的故障定位技术。预期目标:解决数字化变电站中无法获取行波信号的问题;提出基于10kHz以下信号的精确故障测距方法;开发出基于全站信息的故障定位软件;研制出应用于数字化变电站的新型故障测距装臵。 实施安排:2007-2008研究内容:研究SOPC/FPGA技术、快速可重构千兆网络接口技术及其先进的信息交换技术;研究和分析电网核心业务(特别是保护和安稳等实时业务的数据传输模型、通道指标和接口规范;研究电网核心业务数据的实时可靠的超长站距光通信技术和网络化传输

45、技术;实现高速可靠的通信网络,提供高带宽、QoS保证和安全保证的数据通道以及多种速率的规范接口;研究利用网络处理器的技术特征,实现网络通信的流量控制、信息过滤、信息加密,实现基于IEC61850的变电站自动化系统与远方调度系统进行信息交换。预期目标:研制基于SOPC/FPGA技术的快速可重构千兆网络接口和无延时网络信息交换装臵样机;提出电网核心业务数据实时可靠的超长站距光通信系统的设计和建设方案,建立实时可靠的信息传输系统;研制基于IEC61850的变电站自动化系统与远方调度系统进行信息交换的嵌入式协议处理单元。实施安排:2008-2009研究内容:研究基于光纤传输网和IP以太网络的统一的高精

46、度时间同步网络技术和同步时间分配技术;研制时间同步系统核心的主站设备和从站设备,建立电网统一的高精度地面时间同步系统,满足高精度的全网数据同步采集的要求。预期目标:提出电网的统一的高精度地面时间同步系统的设计和建设方案,研制时间同步系统核心的主站设备和从站设备。提出厂站内的统一的高精度时间分配系统的设计和建设方案,研制厂站内高精度的时间分配单元,为厂站内的设备进行高精度的统一授时。实施安排:2007 2009 研究内容:针对城市配网系统信息交互问题,研究基于配电载波、光纤网络、电力无线通讯、无线公网通讯等技术的配电自动化系统综合通信方案,研究基于综合通讯模式的自适应配电网系统自动化通信技术。预

47、期目标:提出配电网综合通信方案;研制城市区域性配电网系统自适应通信接口系列模块;提交配电网综合通信方案测试报告。实施安排:2008-2009研究内容:本课题开发的一体化安全可信网关充分考虑IEC61850虚拟访问视图设计标准和多类电力自动化应用系统实际情况,采用电力数字证书和密码技术等对IEC61850应用协议进行安全控制和审计,确保变电站资源的可信授权访问和数据的机密性、完整性保护。预期目标:建立基于IEC61850虚拟访问视图设计标准的数字化变电站电力可信模型;实现数字化变电站资源的可信认证和访问控制机制;IEC61850电力通信协议行为模式库的研究与建立;电力密码技术在数字化变电站系统中

48、的应用与研究;完成一体化安全可信网关的推广和应用。实施安排:2008-20093.3电网信息集成共性技术研究电网生产全流程离不开电网的基础数据, 重点是建立互联电力系统分层分解协调模型,在分层分布的调度管理体制下实现包括电网规划、运行和控制信息在内的全面信息的“需则共享”,实现电力生产信息化的集成与整合,达到纵向贯通和横向共享。本专题主要研究如何获取和建立大电网统一的分析决策数字化所必备的信息基础。重点在电网模型、信息处理、信息共享、海量存储等关键共性技术方面取得突破,为后续研究提供技术基础。信息的集成与共享是实现信息综合利用的 关键,因此本专题紧密围绕互联大电网发展的新特点,从电网统一建模、

49、信息辨识和重构、信息共享技术等方面开展理论和方法研究,信息集成是为电网监控和安全分析提供全面、及时、准确、可靠的基础数据源。研究内容:研究IEC61970标准在电网各级调度中心间以及不同调度自动化系统之间电网模型交互中的应用,根据国情对标准进行扩展;研究模型协调/拆分/合并的方法、规则和标准;研究电网全模型的等值模型和上下级调度的协调应用;为解决过去无法解决的电网分析的网架结构与运行方式失配的难题,研究实时、历史和未来统一的网络建模技术;研究电网运行在线数据和离线数据的有效整合的机制和方法。预期目标:提出适合中国国情的扩展IEC61970标准;建立空间分布的电网全模型作为调度自动化的运行数据中

50、心的信息基础;提出电网跨时间的统一建模的方法,实现对电网的全景分析;提出电网方式的离线分析和在线分析的有机结合的方法,为电网调度各专业提供统一的分析平台和数据源;开发互联电力系统的分层分解时空协调建模软件。实施安排:2007-2008研究内容:研究基于地理信息系统(GIS的电网模型、参数和运行方式的展示手段;研究虚拟现实(Virtual Reality技术、3D可视化技术在未来调度自动化系统中的应用。预期目标:提出电网模型和GIS集成的规范;开发电网模型与地理信息集成软件,可以非常方便、直观地在电脑上显示数字化输电网运行的环境和实时状态。实施安排:2008-2010 研究内容:研究信息准确性辨

51、识技术,研究基于PMU量测的线路在线参数辨识技术;研究信息完整性辨识技术,一方面解决由于通信问题和采集数据不完备引起的信息不完整的问题,另一方面研究量测数据时滞处理技术,通过动态、静态和暂态信息的整合和互为补充以增强信息完备性;研究信息精简性辨识技术,对错误和杂乱的信息进行充分的辨识;研究对过去、现在和未来三类数据的重构技术和外部模型和信息的接入重构技术。预期目标:开发电网信息辨识及重构软件,实现电网的精确建模,提供完整全面准确的电网断面。实施安排:2007-2008研究内容:研究电力数据网格平台;研究数据网格的异构共享技术和跨平台技术;在确保信息安全的前提下研究数据共享的实时性技术和容错性技

52、术等。预期目标:开发资源共享和信息集成的数据网格平台,解决在不同调度中心之间和调度中心内部各系统的数据共享与交换的问题,同时解决电力系统海量数据之间多种数据格式共存的问题。实施安排:2007-2008研究内容:研究具有时序特征的海量电力信息的压缩、存储、检索和管理的技术;研究时间序列数据库和关系数据库一起构成异构数据环境的虚拟数据访问技术。预期目标:开发一套适用于广域动态监测系统和调度自动化系统的海量电力信息处理软件,实现对海量电力信息的统一、标准、透明的访问,并实际应用到调度自动化系统和广域动态监测系统中去,满足数字化电网对工程海量信息处理的需求。 在EMS、WAMS系统的基础上综合应用海量

53、电力信息处理技术构建海量电力信息处理系统,完成示范应用。实施安排:2007-2009研究内容:研究IEC61970标准在OMS系统中的应用;研究OMS系统纵向互联及分布式查询技术。预期目标:开发EMS与OMS系统的图形、模型的相互共享的软件。开发通过E语言实现上下级OMS系统的数据互联的软件,开发上下级OMS分布式查询软件。实施安排:2007-2008研究内容:研究IEC 61968标准在配电网信息集成中的应用;结合中国国情,研究配电网管理系统的范畴、应该包括的具体功能以及实施模式;研究配电自动化系统、配电GIS系统、负荷管理系统、故障报修系统(Trouble Call以及客户营销系统等离散的

54、运行系统的有效集成及信息共享技术。预期目标:提出配电网信息集成规范;提交配电网信息集成技术研究报告;开发符合IEC 61968架构,集成现有各相关业务系统信息的配电网自动化管理系统信息集成平台软件。实施安排:2008-20093.4电网分析决策共性技术研究电网的数字化进程将带来海量的数据源,为电网的科学分析决策提供了数据基础。前三个专题通过一系列标准规范、广义的数据采集、信息集成和共享技术的研究,为电网的科学分析决策奠定了坚实的基础。除此以外,还需要对电网的科学分析决策技术进行研究。本专题重点研究输电网降耗数据挖掘技术、可视化数据展现技术、智能预警和智能调度决策技术、配电网分析决策技术等。充分

55、利用多元数据的潜在价值,揭示海量数据背后所蕴含的知识,一方面实现对整个电 网生产流程的精细化管理和标准化建设,另一方面提高电网调度的智能化和科学决策水平,为构建坚强电网,提高电力系统运行的安全性和经济性服务。研究内容:研究在海量历史数据的基础上选择合适的挖掘算法进行负荷特性和区域频率特性等方面的挖掘;研究输电网降损的数据挖掘技术,分析网损的组成比例,优化网络结构和运行方式。预期目标:开发负荷特性数据挖掘软件和区域频率特性挖掘软件,为电网分析计算服务;开发输电网降损数据挖掘软件,为节能调度服务。拟在浙江省电力公司和湖南省电力公司完成示范应用。实施安排:2007-2008研究内容:针对电力系统存在

56、的计算密集型的应用研究电力计算网格;研究基于网格平台支撑的分布式潮流计算算法和协调计算技术;研究分布式网格计算实时性和容错性技术。预期目标:开发计算网格平台软件,为实现数据的一体化无缝共享和分布式一体化计算服务;开发基于网格平台的分布式潮流计算软件。实施安排:2007-2008研究内容:研究电网生产和运行可视化支撑平台;研究可视化展现算法;研究可视化展现的WEB发布技术;研究历史数据反演的可视化展示技术。预期目标:提出利用可视化技术实现各种应用数据间的潜在联系的直观展现的方法;开发电网生产和运行可视化支撑平台软件;制定电网自动化可视化标准与规范,并 实现项目推广。实施安排:2007-2008研

57、究内容:研究实施节能发电调度对电网安全和可靠供电的影响;研究满足电网安全约束的前提下基于电力市场竞价规则的水火电机组发电计划优化和水火电联合优化实时经济调度技术。预期目标:开发水火电机组发电计划优化和水火电联合优化实时经济调度软件,逐步实现实用化。实施安排:2007-2008研究内容:研究基于知识库和推理机的变电站智能告警技术;研究智能故障诊断及扰动在线识别技术;研究建立在静态安全预警、保护智能预警、暂态稳定安全预警、电压稳定安全预警等分层面上的综合预警技术;研究电力系统正常运行时的监测与优化、预警和动态预防控制技术;研究电网事故的智能辨识技术、事故后的故障分析处理和系统恢复技术,紧急状态下的协调控制技术。预期目标:开发变电站监控系统告警处理专家系统软件;开发电网在线智能预警和调度智能辅助决策软件,实现包括电力市场运营和电能质量在内的电网调整的优化与协调,给出优化调度、预防控制、事故处理和事故