智能变电站概述

1、- 1 - 智能变电站概述主要内容主要内容- 2 - 2智能变电站存在的问题智能变电站存在的问题 3智能变电站发展智能变电站发展 1智能变电站当前建设现状智能变电站当前建设现状智能电网发展概况坚强智能电网的内涵在认真分析世界电网发展在认真分析世界电网发展 新趋势和中国国情基础上，新趋势和中国国情基础上， 国家电网公司紧密结合中国国家电网公司紧密结合中国 能源供应的新形势和用电服能源供应的新形势和用电服 务的新需求，提出了立足自务的新需求，提出了立足自 主创新，加快建设以主创新，加快建设以特高压特高压 电网为骨干网架，各级电网电网为骨干网架，各级电网 协调发展协调发展，具有，具有信息化、自信息化

2、、自 动化、互动化特征动化、互动化特征的统一的的统一的 坚强智能电网的发展目标。坚强智能电网的发展目标。- 5 -坚强智能电网坚强智能电网是以是以坚强网架坚强网架为基础，以为基础，以通信信息平台通信信息平台为支撑，以为支撑，以智能控制为智能控制为手段，包含电力系统的手段，包含电力系统的发电、输电、发电、输电、变电、配电、用电和调度变电、配电、用电和调度六大环节，覆盖六大环节，覆盖所有电压等级所有电压等级，实现实现“电力流、信息流、业务流电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现的高度一体化融合的现代电网。代电网。“十二五”智能化规划-变电环节智能化规划目标智能变电站建设的三个阶段201620

3、16年年20202020年年引领提升阶段引领提升阶段全国实现新建重要变全国实现新建重要变电站电站智能化率智能化率100%100%；全国原有重要变电站全国原有重要变电站智能化改造率达智能化改造率达30-50%30-50%；全国改造原有变电站全国改造原有变电站50005000座座左右左右20112011年年20152015年年全面建设阶段全面建设阶段: :实现新建变电站智能化实现新建变电站智能化率率30-50%30-50%；原有重要变电站智能化原有重要变电站智能化改造率达改造率达10%10%；1000-15001000-1500座变电站完座变电站完成智能化造成智能化造. .20092009年年20

4、102010年年规划试点阶段规划试点阶段: :制定规范、标准；制定规范、标准；试点完成试点完成2-32-3座座330KV330KV及以上智能变电站建设及以上智能变电站建设或改造；或改造；100100座左右座左右66-220KV66-220KV变变电站建设或改造电站建设或改造. .第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段智能电网对变电站的要求变电站是智能电网的基础环节，是电网基础运行数据的采集源头和命令执行单元，是智能电网建设的重要节点之一，智能电网对变电站的功能及技术要求主要集中在以下几个方面：1、坚强可靠的变电站 2、信息化3、自动化4、互动化5、整合资源变电站的技术发展方向从外观上

5、向小型化、模块化方向发展；在功能上向标准化、智能化方向发展；在可靠性上向自诊断、自治方向上发展。智能电网对变电站的要求5、整合资源 智能电网明确提出需要实现电力流、信息流、业务流的有机融合。作为电网节点的变电站首先就需要将这三流信息进行补充、完善和标准化，满足智能电网各类客户端的实时需求。智能变电站将统一和简化变电站的数据源，形成基于同一断面的唯一性、一致性基础信息，通过统一标准、统一建模来实现变电站内外的信息交互和信息共享，可以将传统变电站内多套孤立系统集成为基于信息共享基础上的业务应用。 智能变电站可以将保护信息子站、SCADA、五防、PMS、DMS、WAMS 等功能应用或业务支持集于一身

6、，以厂站信息平台模式改变以往的变电站信息孤岛系统，彻底改变电力系统横向系统多、纵向层次多的业务孤立格局，取而代之一个高效的、纵向贯通、横向互通的电网信息支撑平台，优化了资源配置，减少重复浪费现象，完全符合智能电网建设的构想。智能变电站发展历程第一步：第一步：IEC61850IEC61850实现监控层通讯实现监控层通讯第二步：第二步：GOOSEGOOSE应用应用 220kV220kV绍兴外陈变绍兴外陈变 500kV500kV金华兰溪变金华兰溪变第三步：电子式互感器应用（第三步：电子式互感器应用（IEC60044-8IEC60044-8、IEC61850-9-1IEC61850-9-1点对点通讯）

7、点对点通讯） 220kV220kV青岛午山变青岛午山变第四步：过程层全面网络化第四步：过程层全面网络化 110kV110kV绍兴大侣变（绍兴大侣变（ GOOSEGOOSE、IEC61850-9-2IEC61850-9-2、IEEE1588IEEE1588精密时钟同精密时钟同步协议标准、步协议标准、GMRPGMRP组播注册协议）组播注册协议） 220kV220kV延寿变延寿变典型智能变电站 2009.8第一批智能变电站试点工程7个，4个基建，3个技改； 基建项目：750kV陕西延安变，500kV吉林长春南变（组织设计竞赛），江苏220kV无锡西泾变，110kV湖南长沙金南变。 技改项目：浙江50

8、0kV兰溪变，山东青岛220kV午山变，河南110kV金谷园变。典型智能变电站 500 千伏兰溪变重点开展变电站信息一体化和高级应用方面的完善应用； 220 千伏午山变电站重点开展GIS 智能组件、智能巡检的应用； 110 千伏金谷园变电站重点开展与配网、大用户协同互动以及现场安全管控与调控一体化互动技术的研究和应用。典型智能变电站 110 千伏金谷园变电站实现了源端维护统一建模、可视化图形模型编辑及IEC61850和IEC61970 规约转换等多项技术和功能的突破，采用了设备间隔全集成一体化智能组件柜； 220 千伏午山变电站实现了对设备异常信息的分类过滤和智能告警功能，采用了纯光学互感器、

9、智能巡检机器人、运行环境监测系统； 500 千伏兰溪变电站利用具有图像识别功能的巡检机器人配合现场核对，实现了全站一、二次设备的联合顺序控制，站端系统集成了智能告警与故障综合分析、智能开票、状态诊断、顺序控制、源端维护、智能站用电管理等高级应用功能模块。智能变电站的定义智能变电站智能变电站的概念：的概念：采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息采用先进、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，并可根据需要息采集

10、、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。功能的变电站。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 智能变电站断路器智能接口技术用 一次设备智能化及高级应用要求 智能变电站15二次设备二次设备网络化网络化一次设备一次设备智能化智能化信息平台信息平台一体化一体化全数字接口全数字接口的二次设备，的二次设备，光缆光缆代替传统电缆代替传统电缆， 解决继电保解决继电保护安全运行等问题，节约了大护安全运行等问题，节约了大量二次电

11、缆和造价，体现节能量二次电缆和造价，体现节能环保理念环保理念智能组件智能组件技术实现一次设备智技术实现一次设备智能化，对一次设备进行能化，对一次设备进行在线故在线故障诊断障诊断，为运维自动化及设备，为运维自动化及设备全寿命周期管理提供技术支撑全寿命周期管理提供技术支撑融合多套系统融合多套系统的信息及功能：保护信息、视频安防系统、电的信息及功能：保护信息、视频安防系统、电源系统、一次设备状态监测等源系统、一次设备状态监测等, ,构建了构建了智能高级应用功能智能高级应用功能，使原先人工运维的工作全部实现使原先人工运维的工作全部实现自动化自动化，为大运行管理提供，为大运行管理提供了可靠的技术保证。了

12、可靠的技术保证。新建220千伏应城智能变电站161、优化总平面布置，、优化总平面布置，节省变电站用地节省变电站用地; 全站建筑面积减少全站建筑面积减少31%。2、电子式电流电压组合互感器电子式电流电压组合互感器，互感器与隔离开关，互感器与隔离开关组合安装组合安装。3、实现一次设备的实现一次设备的“状态检修状态检修”。4、设置、设置智能辅助控制系统智能辅助控制系统，实现图像监视及安全警卫、火灾，实现图像监视及安全警卫、火灾报警、照明、采暖通风、环境监测等系统的报警、照明、采暖通风、环境监测等系统的联动控制联动控制。110千伏鲁巷变电站智能化改造17 110千伏室外设备整体更换为HGIS设备；一次

13、主设备加装在线监测装置； 常规互感器更换为电子式互感器； 搭建一体化信息与监控平台；交直流一体化电源；屋顶并网光伏发电系统，保护/测控装置电缆智能终端电子式互感器电子式互感器- 20 -比较项目比较项目传统电磁式互感器传统电磁式互感器电子式互感器电子式互感器绝缘绝缘复杂、造价高简单、造价低测量测量有磁饱和、频带窄精度与二次回路负载有关无磁饱和、频带宽二次回路负载不受限制信号输出信号输出 模拟量，能量数字量信号输出、可共享运行安全运行安全CT不能开路，PT不能短路，PT易产生铁磁谐振无此类问题电子式互感器入射入射光光出射出射光光电流电流B空心线圈电流 I( )e t电流互感器比较电流互感器电流互

14、感器线圈式线圈式磁光玻璃型磁光玻璃型全光纤型全光纤型高压侧测量元件高压侧测量元件罗氏线圈及低功率线圈罗氏线圈及低功率线圈磁光玻璃磁光玻璃光纤环光纤环性能性能对比对比高压侧是否需要供能高压侧是否需要供能需要需要不需要不需要不需要不需要高压侧是否需要屏蔽高压侧是否需要屏蔽需要金属屏蔽需要金属屏蔽不需要不需要不需要不需要敏感头安装适应性敏感头安装适应性弱弱弱弱强强光路结构光路结构简单简单较复杂较复杂较简单较简单线形双折射（震动及线形双折射（震动及应力双折射影响）应力双折射影响）无无大大小小直流量与非周期量直流量与非周期量不可测量不可测量可测量可测量可测量可测量满足测量精度下的测满足测量精度下的测量动

15、态范围量动态范围小小较大较大大大线性度线性度一般一般较较好好电磁干扰电磁干扰易受干扰易受干扰不易受干扰不易受干扰不易受干扰不易受干扰温度影响温度影响小小大大大大电子式互感器低功率线圈低功率线圈取能线圈取能线圈合并合并单元单元l多路电流电压信号的多路电流电压信号的采集与处理采集与处理l电流电压信号电流电压信号同步同步l报文报文处理和发送处理和发送合并单元- 24 -互感器合并单元保护装置电子式互感器信号转换电路的结构配置示意图电子式互感器信号转换电路的结构配置示意图模拟电缆模拟电缆端子实际连接端子实际连接光纤网络光纤网络虚端子逻辑连接虚端子逻辑连接二次设备的联接变电站通信服务3 3）保护与合并单

16、元）保护与合并单元 模拟量模拟量 合并合并单元单元智能智能终端终端SVSVGOOSEGOOSE1 1）保护与监控主机）保护与监控主机 保护动作信息保护动作信息/ /异常告警信息异常告警信息定值信息定值信息/ /录波信息等录波信息等2 2）保护与智能终端）保护与智能终端 采样值信息（采样值信息（SVSV）状态信息（状态信息（GOOSEGOOSE）开关量开关量 监控主机监控主机 MMSMMS制造报文规范制造报文规范MMSMMS- 27 -变电站数字化的程度变电站数字化的程度变电站数字化的程度l站控层网络是否采用了站控层网络是否采用了IEC61850 IEC61850 协议；站控层的协议由协议；站控

17、层的协议由IEC61850 IEC61850 替代原来的替代原来的103 103 或或104104。l开关量跳闸二次回路是否实现了网络化、数字化；过程层开关量跳闸二次回路是否实现了网络化、数字化；过程层GOOSE GOOSE 实现开关量信号采集传输及实现开关量信号采集传输及跳闸功能。跳闸功能。l模拟量采集二次回路是否实现了网络化、数字化；过程层模拟量采集二次回路是否实现了网络化、数字化；过程层SVSV实现模拟量采样及传输，通过网实现模拟量采样及传输，通过网络方式实现数据交换和共享。络方式实现数据交换和共享。过程层演变趋势二次设备和一次设备功能- 30 -传统微机保护交流输入组件交流输入组件A/

18、D A/D 转换组件转换组件保护逻辑保护逻辑(CPU)(CPU)开入开出组件开入开出组件人机对话模件人机对话模件端子箱端子箱二次设备和一次设备功能- 31 -智能终端智能终端合并合并单元单元传统微机保护交流输入组件交流输入组件A/D A/D 转换组件转换组件保护逻辑保护逻辑(CPU)(CPU)开入开出组件开入开出组件人机对话模件人机对话模件端子箱端子箱 二次设备和一次设备功能重新定位二次设备和一次设备功能重新定位ECT一次设备智能化：一次设备智能化：IED数字化保护SMV光纤光纤GOOSE光纤光纤SV光纤光纤二次设备和一次设备功能- 32 -智能终端智能终端合并合并单元单元保护逻辑保护逻辑(C

19、PU)(CPU)人机对话模件人机对话模件二次设备和一次设备功能重新定位二次设备和一次设备功能重新定位ECTIED数字化保护SV光纤光纤GOOSE光纤光纤交流输入组件交流输入组件A/D A/D 转换组件转换组件开入开出组件开入开出组件一次设备的智能化改变了传统变电站继电保护设备的结构：1、AD变换没有了，代之以高速数据接口。2、开关量输出DO、输入DI移入智能化开关，保护装置发布命令，由一次设备的执行器来执行操作。智能组件智能电子装置智能电子装置(IED):(IED):l采集或处理数据采集或处理数据l接收或发送数据接收或发送数据l接收或发送控制指令接收或发送控制指令l执行控制指令执行控制指令智能

20、组件：智能组件：由若干智能电子装置集合组成由若干智能电子装置集合组成l主设备的主设备的测量、控制测量、控制和和监测监测等基本功能；等基本功能；l在满足相关标准要求时，还可承担相关在满足相关标准要求时，还可承担相关计量计量、保护保护等功能等功能; ;- 34 -大脑神经身体智能设备= =一次设备 + + 智能组件的有机结合高压设备智能化高压设备智能化- 35 -智能组件的概念是灵活的。可以只完成一个功能，比如测控，这时其就是一个测控装置；可以完成保护与测控功能，这时就是一个四合一装置。它可以外置，符合现有设备的状况，也可以内嵌于高压设备，这时就是一个智能一次设备的概念。变压器智能化铁芯电流传感铁

21、芯电流传感绕组光纤测温绕组光纤测温特高频传感器特高频传感器高压断路器状态监测气体传感器气体传感器行程传感器行程传感器霍尔线圈霍尔线圈断路器动作特性监测断路器动作特性监测IEDIEDGIS状态监测局部放电局部放电气体传感器气体传感器机械状态机械状态避雷器状态监测阻性电流、总电流、动作次数阻性电流、总电流、动作次数全寿命周期（LCC）费用40Acquistion CostOperations CostProduct Distribution CostSoftware CostMaintenance CostTest EquipmentTraining CostTechnical Data Cost

22、Supply Support CostRetirement and Disposal costOperations CostProduct Distribution CostSoftware CostMaintenance CostTest EquipmentTraining CostTechnical Data CostSupply Support CostRetirement and Disposal cost采购费用采购费用运行费用运行费用工程配套实施费用工程配套实施费用软件费用软件费用维修费用维修费用测试设备测试设备培训费用培训费用技术数据技术数据费用费用服务支持服务支持费用费用报废和

23、处置费用报废和处置费用41LCCCI投入成本投入成本CO运行成本运行成本CM维护成本维护成本CF故障成本故障成本CD废弃成本废弃成本设计成本、设计成本、采购成本、采购成本、施工成本施工成本操作成本、操作成本、管理成本、管理成本、耗电成本耗电成本检修、抢检修、抢修、维护、修、维护、试验、巡试验、巡检、备品检、备品备件成本备件成本停电成本、停电成本、不正确动不正确动作成本和作成本和缺陷处理缺陷处理成本成本拆除成本、拆除成本、回收成本回收成本全寿命周期（LCC）费用中国坚强智能电网专项研究报告输变电环节 2020年国网公司设备可靠性水平目标要求 故障率降低30%； 设备检修工作量下降50%左右 综合

24、检修费用减少3050%左右 主要设备平均使用寿命较目前增长60100%，达到国际先进水平。Copyright Copyright Sieyuan Sieyuan Electric Co., Ltd. All Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.Rights Reserved.42一体化交直流电源一体化设计、一体化配置、一体化监控一体化设计、一体化配置、一体化监控l共享直流操作电源的蓄电池组共享直流操作电源的蓄电池组l对交直流控制电源对交直流控制电源全参数监控全参数监控管管理；理；一体化监控系统基于基于统一信息平台统一信息平台的一体化监控系统的一体化监控

25、系统: :统一采集、统一存储和共享统一采集、统一存储和共享，集成五大功能，集成五大功能智能变电站高级应用智能变电站高级应用1.变电站全景可视化变电站全景可视化可视化可视化运行监视；运行监视；程序操作；程序操作；智能告警；智能告警；事故分析与展示；事故分析与展示；状态监视与分析；状态监视与分析；智能变电站高级应用2.程序化操作（顺控）程序化操作（顺控）操作票的执行和操作过程的校验由变电站内自动化系统自动完成，操作票的执行和操作过程的校验由变电站内自动化系统自动完成，实现实现一键操作一键操作。- 46 -减少或无需人工操作，减少或无需人工操作，减少操作失减少操作失误误，缩短操作时间缩短操作时间，提

26、高变电站的，提高变电站的智能程度和安全运行水平。智能程度和安全运行水平。智能变电站高级应用倒母操作，传统方式下倒母操作，传统方式下20-3020-30分钟分钟，程序化操作只需，程序化操作只需5 5分钟分钟。智能变电站高级应用 3.站域控制站域控制 利用对站内信息的利用对站内信息的集中集中处理、判断，实现站内处理、判断，实现站内自动控制装置自动控制装置（如备自（如备自投）的投）的协调工作协调工作，适应系统，适应系统各种运行方式各种运行方式的要求。的要求。- 48 -面向面向单间隔单间隔基于基于全站数据信息全站数据信息智能变电站高级应用 4.源端维护源端维护 维护时在变电站利用维护时在变电站利用统

27、一配置工具统一配置工具进行进行配置，生成配置，生成标准配置文件标准配置文件。监控系统与调度。监控系统与调度/集控系统可集控系统可自动获得自动获得变电站标准配置文件，并变电站标准配置文件，并自动导入到自身系统数据库中。自动导入到自身系统数据库中。- 49 -数据从数据从源头源头实现实现标准化标准化，便于后面各，便于后面各种系统使用，大幅提高工作效率，减种系统使用，大幅提高工作效率，减少重复工作少重复工作智能变电站高级应用6.智能告警与分析决策智能告警与分析决策根据运行需求对信息进行综合根据运行需求对信息进行综合分类、分类、综合分析，自动报告变电站异常并提出综合分析，自动报告变电站异常并提出故障处

28、理指导。故障处理指导。- 50 -l方便重要告警信息方便重要告警信息及时处理及时处理l减轻了运行人员的减轻了运行人员的工作量工作量主要内容主要内容- 51 - 2智能变电站存在的问题智能变电站存在的问题 3智能变电站发展智能变电站发展 1智能变电站当前建设现状智能变电站当前建设现状当前存在的问题 1) 通信网络安全性、可靠性需求数字化/智能变电站采用了基于开放的、标准的网络技术和对等的通信模式，对网络通信技术和相应设备在可靠性、实时性、稳定性等方面要求非常严格。一旦网络出现故障，二次设备的功能会受到严重影响，甚至失效，直接影响到电网的安全稳定运行。 2) 电能计量面临的问题（1）表计检定：目前

29、对用于基于IEC61850数字接口计量器具的检定没有相关规定，政策指导性文件缺乏，检定溯源困难；（2）现场校验：常规现场校验与现存实际状况方面没有相关文件规定；（3）电量计费：目前电能量计费管理系统存在重新划分管理智能等问题。当前存在的问题 3) 一次设备智能化进程 数字化变电站在数字化变电站在“智能化一次设备智能化一次设备”方面进方面进展相对缓慢，主要原因在于针对断路器、展相对缓慢，主要原因在于针对断路器、变压器等一次设备的状态监测信息的应用变压器等一次设备的状态监测信息的应用不理想，从而抑制了一次设备制造商在智不理想，从而抑制了一次设备制造商在智能化技术方面的技术进步。能化技术方面的技术进

30、步。 目前数字化变电站建设仅限于通过智能操目前数字化变电站建设仅限于通过智能操作箱与一次设备接口实现网络化的操控和作箱与一次设备接口实现网络化的操控和接入，远未达到一次设备智能化的目标。接入，远未达到一次设备智能化的目标。 相对来说，相对来说，ABB、西门子、许继集团等厂商、西门子、许继集团等厂商由于具有完整的产业链，均可提供从一次由于具有完整的产业链，均可提供从一次设备到二次设备完整的数字化变电站解决设备到二次设备完整的数字化变电站解决方案。方案。当前存在的问题 检测与评估体系的建立 数字化变电站对调试和运行检测设备提出了新要求，需要尽快研究新的试验方式、手段，制定数字化变电站技术相关试验及

31、检测标准等。实现数字化变电站建设的有序、有效和实用化。 数字化/ /智能变电站取消了硬接线，不那么直观的网络实现方式，需要一系列完整的配套工具，需要成套的解决方案。 建模工具、系统配置工具、IED配置工具、报文仿真分析工具、数字式继电保护测试设备 高精度的CTCT、PTPT下，保护刻度误差的检测意义不大，网络的可靠性验证则变得十分重要。当前存在的问题 现行技术管理模式待与之相适应数字化变电站自动化系统工程的设计模式、调试模式、运行模式和维护模式不同于传统变电站，这对目前传统专业划分及管理模式，提出了很大的挑战。如何结合数字化变电站带来的变革，改变设计方法，重新明确运维职责和范围、指导运行生产、

32、规范运维作业等，已成为亟待研究和解决的问题。 智能变电站涉及多学科、多种产品，是一个庞大复杂的体系 至少需要机、电、光三个专业的协同工作，要求一、二次系统在技术上融合、在专业上整合主要内容主要内容- 56 - 2智能变电站存在的问题智能变电站存在的问题 3智能变电站发展智能变电站发展 1智能变电站当前建设现状智能变电站当前建设现状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

33、以更加占地少、造价省、效率高。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，但仍然存在占地大、效率不高等问题。仍然存在占地大、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；设备，无法实现与一次设备的整体设计；二次系统虽然有很

34、大的突破，实现了全站的信息化、数字化，但网络二次系统虽然有很大的突破，实现了全站的信息化、数字化，但网络的实现过于复杂，信息传递的可靠性还需要进一步验证，还没有实现的实现过于复杂，信息传递的可靠性还需要进一步验证，还没有实现站内一体化信息平台的建设。站内一体化信息平台的建设。新一代智能变电站将实现整体设计、统一标准、先进实用的目标，这新一代智能变电站将实现整体设计、统一标准、先进实用的目标，这就要求一次设备更加节约占地面积、智能化程度更高，二次系统集成就要求一次设备更加节约占地面积、智能化程度更高，二次系统集成化程度更高、更好地支撑调控一体化。化程度更高、更好地支撑调控一体化。智能变压器传统变

35、压器传统变压器传感器技术传感器技术+ +智能组件智能组件智能变压器智能变压器智能变压器1安全可靠、节能环保安全可靠、节能环保:提高变压器安全可靠性，智能坚强设备。提高变压器安全可靠性，智能坚强设备。u 运用新材料、新工艺、新设计，优化主纵绝缘结构，适度提高变压器运用新材料、新工艺、新设计，优化主纵绝缘结构，适度提高变压器绝缘裕度。绝缘裕度。u 建立合理的等值电容模型，改善冲击分布特性。建立合理的等值电容模型，改善冲击分布特性。u 推出推出“绕组自支撑能力绕组自支撑能力”理念，充分利用材料特性，优化安匝平衡，增理念，充分利用材料特性，优化安匝平衡，增强抗短路能力强抗短路能力。u 运用温度场分析技

36、术，建立合理的冷却回路模型，精确计算出额定工运用温度场分析技术，建立合理的冷却回路模型，精确计算出额定工况下的流量、流阻、压头降损失等关键参数，避免器身内部死油区，况下的流量、流阻、压头降损失等关键参数，避免器身内部死油区，消除过消除过u 运用新材料新节能技术，使用环保材料（如水性漆），做到真正节能运用新材料新节能技术，使用环保材料（如水性漆），做到真正节能降耗、绿色环保。热隐患，控制温升限值。降耗、绿色环保。热隐患，控制温升限值。智能变压器2紧凑型变压器设计紧凑型变压器设计根据产品实际使用需求及运行环境状况，合理匹配空载损耗、负载损根据产品实际使用需求及运行环境状况，合理匹配空载损耗、负载损

37、耗、噪声等关键技术性能参数，基于紧凑型设计理念给出最佳性价比耗、噪声等关键技术性能参数，基于紧凑型设计理念给出最佳性价比的设计方案。的设计方案。改变传统的设计思路，比如对大于改变传统的设计思路，比如对大于150MVA的变压器铁心设计，可打的变压器铁心设计，可打破常规考虑由五柱铁心更改为三柱铁心的可能性破常规考虑由五柱铁心更改为三柱铁心的可能性。智能变压器3智能在线综合监控系统智能在线综合监控系统使用先进的智能在线综合监控系统，通过运行、控制和通信互联，实现检修,维护的计划性以及数据化管理，协助设备资产的管理，有效提高变压器运行可靠性，减少设备运行风险，降低运行成本。采用嵌入式模块化功能设计，易

38、于设计、安装、使用。集中式变压器监控，可接入第三方传感器，具有信息分析功能并能自动传输监测和报警信息至服务中心。传感器数据采集使用实时总线通信方式，增加可靠性，减少维护量。智能组件采用集中式结构，具备本地分析功能。易操作、易安装、易维护、易升级改造开关设备 设备现状： 高压断路器的结构形式主要为柱式断路器、罐式断路器、HGIS和GIS。逐渐趋向于性能可靠、功能集成、占地面积少、工程成本低的方向发展。 高压断路器的绝缘灭弧介质为SF6气体。逐渐趋向于减少对环境影响的方向发展。 高压断路器的操作机构为液压、弹簧、电机驱动操动机构。逐渐趋向于可靠性、机械寿命高的方向发展。开关设备 1、实现功能集成，

39、占地少、节能环保集成了断路器、隔离开关及接地开关集成了断路器、隔离开关及接地开关功能于一体的隔离式断路器功能于一体的隔离式断路器集成了断路器、电流互感器、隔离开关及接集成了断路器、电流互感器、隔离开关及接地开关于一体的紧凑型产品地开关于一体的紧凑型产品开关设备2、采用电机驱动机构、采用电机驱动机构数字电路控制电动机直接操作断路器开断/关合。 准确性、可靠性； 驱动装置内的运动部件最少。操作动作通过数字编程到控制单元中，能根据所存储的触头行程程序来执行操作动作通过数字编程到控制单元中，能根据所存储的触头行程程序来执行操作，电机驱动断路器的相应触头。操作，电机驱动断路器的相应触头。1)很少的运动部

40、件，实现机械可靠性提高很少的运动部件，实现机械可靠性提高 ；2)数字控制运动，降低操作力数字控制运动，降低操作力 ，实现准确控制；实现准确控制；3)操作无噪音操作无噪音 ；4)随时监测断路器的状态；随时监测断路器的状态；5)容易安装；容易安装；6)非常非常小的维护量小的维护量 。 同步控制装置通过选择最佳操作时间，通过控制预期动作时间，来达到限制同步控制装置通过选择最佳操作时间，通过控制预期动作时间，来达到限制暂态电流或电压的目的，减少对电力系统绝缘设备的应力，减少相应受控断路器暂态电流或电压的目的，减少对电力系统绝缘设备的应力，减少相应受控断路器电气磨损。电气磨损。开关设备3、智能在线监测系

41、统、智能在线监测系统集中式的断路器监测智能组件，具有信息分析功能并能自动传输监测和报警信息至服务中心。实现断路器状态监测功能及专家诊断系统： 1)行程、速度、缓冲、弹跳、断口时间、同期；2)线圈电流、电压、衔铁动作时间、功率；3）电机电流、电压、功率；4）辅助触点；5）预击穿时间、燃弧时间、重燃时间；6）母线电流(触头开断电流累计）、触头电气烧损；7)SF6气体密度（kg/m3）、压力、泄露率/天；8）操作次数统计；9）环境温度/操作机构内温度等。电子式互感器设备应用现状设备应用现状： 电子式电流互感器：罗氏线圈型、磁光玻璃型和全光纤型 主要故障包括采集器故障、传感器故障、光纤故障、合并单元故

42、障、激光供能单元故障、绝缘受潮、软件问题、噪声干扰、其它等。 由于光纤受温度的影响问题、设备工艺的问题等，目前电子式互感器的运行状况不尽人意电子式互感器（1）温度漂移问题。光学互感器；产品多采用实测环境温度来补偿维尔德常数和线性双折射的变化，但这种软件补偿方式未从根本上解决温漂问题。（2）供能问题。有源电流互感器；产品多采用复合供能方式，即正常时采取母线取能，激光供能处于备用状态，这种方式下可减少激光器在大功率状态下的工作时间，延长其寿命，但可能会出现供能“真空”问题，不满足保护要求。电子式互感器 （3）长期可靠性问题。光学器件、电子器件等相对易耗元件，长期运行过程中性能劣化会引起测量误差。目

43、前电子式互感器的运行年限还较短，缺乏运行寿命方面的统计数据，对于电子式互感器的长期可靠性无法估计。 （4）电磁兼容问题。有源型电流互感器，由于采集器位于高压侧，高压侧电磁环境比较恶劣，运行中存在电磁兼容问题。 （5）其他问题。目前电子式互感器的试验项目和方法不完善、检测能力不足、交接验收缺乏统一规范。电子式互感器设备需求及解决方案设备需求及解决方案： 更高的可靠性和技术先进性 应加强关键技术研究，针对电子式互感器制造、应用中的关键技术以及设计和工艺问题开展专题研究，促进电子式互感器的发展与应用； 应提高检测能力，为满足日益增多的电子式互感器全面质量检验需求，并进一步完善技术标准，健全管理规范。

44、保护及测控装置集中式保护装置集中式保护装置1、设备现状：智能变电站的元件保护装置仍是面向单间隔、面向独立功能来进行配置，可靠性相对来说较高，但造成间隔层装置数量多，装置之间的外部联络过多，装置的集成程度低。2、设备需求及解决方案：在可靠性的基础上，将实现更高的设备集成度。 一种是可采取多间隔的集中式保护多间隔的集中式保护，实现站内设备的优化配置，以高可靠性、高速处理能力的软、硬件平台为基础，以丰富的数据资源实现跨间隔的保护功能； 一种是间隔内的保护功能进行集成间隔内的保护功能进行集成，元件保护、母线保护子单元、失灵保护等可集成在统一的硬件平台上。集成后可显著减少间隔层装置的数量，简化网络结构，

45、减少运行维护的工作量，实现了过程层信息的网络化共享。保护及测控装置站域保护站域保护 1、设备现状： 均基于间隔层装置实现，有些多间隔共用的保护装置需要从相关间隔的前置采集和下发信息，一定程度上增加了接线的复杂程度。 2、设备需求及解决方案：为充分利用智能变电站信息共享标准化信息共享标准化的技术优势，可积极推进站域保护/控制功能，在不增加硬件的前提下，实现备自投、小电流接地选线、110kV断路器失灵保护等功能。保护及测控装置 网络化保护网络化保护1、设备现状：现阶段占主流的分层分布式保护系统，具有拒/误动影响面小、扩建方便等优点，但面向间隔的设计思想导致了控制策略仅基于就地信息（全局共享信息未有

46、效利用）、设备集成度低、网络节点众多（成本、可靠性）、后备保护配合困难难以适应大规模可再生能源接入等现有痼疾。2、设备需求及解决方案：为简化调度自动化系统纵向结构，提出了网络化保护的设计思想，基于变电站信息共享标准化、传输网络化的特征，将区域电网内多变电站信息延伸（光纤传输）至调度（调控）中心，在区域电网调度层面（调控中心）基于区域电网范围内的实时全景信息，调控中心集中实现保护、控制等功能，基于广域信息的、差动原理的主/后备保护实现了定值免整定，可极大地提高集成度。智能变电站体积紧凑、系统运行维护简便，适应智能电网的新型结构。该系统的可靠性设计，以及网络通信技术实时性等，是本方案的关键所在。保

47、护及测控装置测控装置与相关设备的集成测控装置与相关设备的集成1、设备现状：智能变电站建设中大量应用了合并单元、智能终端，装置功能集成度较低，且增加了占地面积。目前很多功能都由断路器就地机构实现的前提下，测控装置的功能越来越简单。PMU装置与测控装置的信息采集一致，且信息处理相对都较单一。目前这些装置都是独立配置的。2、设备需求及解决方案：将测控装置与智能终端、合并单元进行集成，同时测控单元集成PMU的功能。适应三网合一的保护适应三网合一的保护/测控装置测控装置 1、设备现状：现阶段智能变电站要求继电保护信息“直采直跳”，这种模式可保证信息传输的实时性和可靠性，但在信息共享、光口数量等方面有所不

48、足。 2、设备需求及解决方案：随着IEEE1588技术的发展与完善，过程层网络采用“SV+GOOSE+1588”的三网合一技术可以最大化实现站内信息的网络化共享。“三网合一”技术符合智能变电站的技术特点和发展需求。保护保护/测控装置的安装集成测控装置的安装集成1、设备现状： 目前保护装置以间隔为单位进行安装，的集成。以集中式布置为主，二次屏柜较多，屏柜之间的连接复杂。2、设备需求及解决方案：集成度，二次设备应进一步实现小型化，可适应集中式的多间隔安装或者下放布置。通过一、二次设备的融合和集约化设计，从整体上可以简化硬件配置，提升智能组件功能的一体化程度，减少占地、提高可靠性；有利于减少二次电（

49、光）缆长度，优化二次回路设计、提高保护可靠性；减少建筑面积，节省投资；消除干扰，提高保护可靠性。 公共保护如母线保护，由于接入光口数量较多，发热量大，可进一步研究对于接入元件较多时，采用若干子单元+子单元的模式实现母线保护功能，其中子单元实现多间隔的SV接入及GOOSE开出，并就地下放至就地智能组件柜内。 二次设备就地下放所带来的二次设备抗电磁干扰、高温、高湿能力，以及使用寿命等方面问题，有待进一步研究、验证，这也是下阶段的研究重点。网络交换机设备现状设备现状 目前大多采用独立配置过程层网络和站控层网络的形式。过程层网络的GOOSE信号和SV信号采用共网传输方式，交换机按照间隔或断路器串进行配

50、置，采用基于MAC地址的VLAN划分方法。 保护装置目前均采用“直采直跳”的方式，一定程度上增加了保护装置光口的数量和功耗，以及现场接线的复杂性。由于网络上信息传输量的短时不确定，运行维护人员无法可靠的判断系统运行的状况，需要交换机能够具备流量控制的功能。要求交换机具备更高的可靠性和先进性。一体化信息系统 设备现状设备现状 尽管提出了一体化信息平台的理念，但现有智能变电站中信息一体化实施并不好。存在在信息收集不全、格式不统一、数据未被有效运用等问题。从设备存在形态来看，当前变电站中很多设备还处于分离状态，例如PMU、故障信息系统、一次设备状态监测子站与监控系统都是独立设备和系统。出现这种情况主

51、要有如下几方面的原因： 设备制造商相关产品与系统处于研发阶段，时间短，还不够成熟； 稳态、动态和暂态数据统一收集后，如何综合运用还处于探索阶段；装置和系统融合度低。一体化信息系统 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，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、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理和辅助应用功能。 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，实现各自准确的功能定位，优化网络信息流，构建纵向贯通、分层分区的变电站信息系统。（1）全站设备基于DL/T860进行建模和通信。（2）设备功能适度集成，优化布局。一体化信息系统 故障信息子站功能集成在变电站监控系统中实现。 PMU子站功能在变电站监控系统中实现。二次设备在线监测与网络记录分析系统二次设备在线监测在一些地区使用过，但规模不大，设备监视的深度二次设备在线监测在一些地区使用过，但规模不大，设备监视的深度也不高。网络记录分析系统与数字化故障录波器底层存在很多相同部也不高。网络记