智能变电站一体化监控系统关键技术探讨专业完整版

1、 智能变电站一体化监控系统关键技术探讨SCD工具：一体化设计、运行、维护数据采集、处理、传输信息综合分析及智能告警信息综合可视化告警直传和远程浏览提纲2SCD工具：一体化设计、运行、维护数据采集、处理、传输信息综合分析及智能告警信息综合可视化告警直传和远程浏览提纲3一次设备二次设备一次二次设备之间关系为变电站的智能化提供统一的数据模型SCD文件4现阶段：系统集成商完成SCD文件严重依赖设备厂商，设计院以及变电站管理方参与程度不高系统配置工作量大，厂商负责修改全站配置信息不便于工作的协调，同时模型的一致性难以保证维护管理困难在变电站改扩建时未获得预想的便利，由于系统集成由设备厂商完成，改扩建时若

2、更换厂商则原有的配置继承非常有限SCD文件5未来：设计单位完成SCD文件设计阶段完成变电站文件配置工作，统一站内的图形和模型，为工程调试提供指导，为今后的改扩建提供依据数字化变电站运行维护人员则可以复用设计阶段的配置结果，并在读懂站内配置图形的前提下自行进行修改，以完成日常的运行维护等工作各厂家则只需负责调试各自提供的二次装置SCD文件6人员职责专业人员熟悉SCL语法及61850模型提供基于SCL语法的表格或列表式配置方式设计人员熟悉并习惯于传统变电站设计，对61850有一定了解可视化SSD设计及功能逻辑节点分配可视化虚端子连线配置可视化网络通讯配置运维人员习惯于传统变电站的运行管理模式，对6

3、1850了解较少在可视化设计结果的基础上，提供快速便捷的浏览功能可对可视化设计结果进行少量修改提供包括SCL文件及可视化设计结果在内的版本管理提供SCL文件的比较分析功能7配置过程可视化可视化SSD配置功能开发可视化虚端子配置功能开发版本管理功能开发SCD工具的要求8可视化配置SSDSystem SpecificationSystem Specification Description (SSD)Single line diagramFunction specification (Logic Node)IED Configuration Description (ICD)Stand-alone

4、 Device ConfigurationIED SelectionSystem Configuration支持系统单线图的绘制支持逻辑节点的图形化关联（功能分配与再分配）支持以“编译”方式自动将图形化配置内容转换为SCL中对于部分的内容支持标准逻辑节点与实例化IED的图形化关联（功能再分配）9SSD配置主界面10图形绘制区配置工具栏图元工具箱图元属性窗口10可视化配置虚端子按发送、接收装置定义装置图元装置图元的开入开出虚端子可自定义配置，也可按预定义的规则自动选取自动列出装置及虚端子描述，隐藏虚端子对应的61850引用名以图形文件的方式定义虚端子图，可同时支持多幅虚端子图形使用者可按需要将各

5、装置间的虚端子连接关系组织在不同的图形中可遍历所有虚端子图，并自动生成符合IEC61850规范的装置间连接关系11虚端子图浏览提供在虚端子图形上浏览与某个开出装置相关联的开入装置及其开入虚端子提供在虚端子图形上浏览与某个开出虚端子相关联的开入装置及其开入虚端子系统单线图浏览一二次设备关联信息浏览可视化浏览以工程为单位，提供包括SCL文件及可视化设计结果在内的版本管理以树形或列表的方式列出历次创建的版本提供任意两个版本间的比较功能提供任意历史版本的回溯功能采用文件数据库及压缩技术，将压缩后的版本数据存储在单个数据文件中，通过拷贝单个数据文件即可完成所有配置数据的备份及转移版本管理SCL检查及校验

6、支持IEC61850 Schema校验及扩展的语义校验全面的SCL扩展语义校验涵盖几乎所有可能存在的错误配置，具体包括：ConnectedAP对IED及AccessPoint引用的有效性MMS网IP地址的有效性及唯一性GSE对GSEControl引用的有效性SMV对SampledValueControl引用的有效性GSE/SMV APPID的有效性及唯一性LN下各对象实例(DOI,SDI,DAI)对DataTypeTemplates引用的有效性GSEControl appID的有效性及唯一性SampledValueControl smvID的有效性及唯一性DataSet FCDA的唯一性Dat

7、aSet FCDA对自身内部信号的引用性Inputs中内部信号及外部信号引用的有效性Inputs中内部信号及外部信号DO/DA不匹配.SCD文件：一体化设计、运行、维护数据采集、处理、传输信息综合分析及智能告警信息综合可视化告警直传和远程浏览提纲15保护测控一体化问题硬件紧密耦合，互相影响双数据源的通信及应用对一次设备及二次回路的影响调试、运行、维护相关问题检测认证成本分析间隔层数据的采集16测量数据精度提高：频率由0.01提高到0.001HZ目前频率精度:0.01HZ电网的实际情况：频率基本上在小数点以后3位变化PCS9705通过计算电压分量的实、虚部的过零点的角速度，从而使频率的测量精度达

8、到0.005Hz测量精度由千分之二提高到千分之一对于1000kV特高压线路来说千分之二的误差实在太大间隔层数据的采集17遥测带品质时标技术 提升遥测实时上送至100mS；提高了遥测传输的实时性，并且实现了遥测打时标，为EMS系统提供了高品质状态估计数据；带品质的遥测18数据实时性提高：为EMS系统的高级应用服务需要做的主要工作：优化变电站的通信协议提供测量数据打时标手段提供遥测主动上送手段优化测控、远动软件架构测控上送数据的实时性提高远动传送数据的实时性提高远动规约的实时性实时性的提高是一项紧迫的工作提高变电站数据的实时性和精度19站控层的数据采集数据的类型极大丰富电网调度信息：满足电网调度指

9、挥与电网运行分析需求。主要数据有：稳态数据、动态数据、暂态数据，开关、刀闸数据，电网故障信号等。设备监控信息：满足一、二此设备运行状态远方监视与操作控制需求，主要数据有：设备运行工况、异常告警信号，保护、稳控装置动作信号，远方操作控制命令等设备运检业务：满足一、二次设备状态检修需求，主要数据有：油色谱、气体密度、泄漏电流、介损等：其他：计量、环境、消防等对下采集通信规约：以IEC61850规约为主，辅以IEC102、 IEEE1344、视频规约20数据处理技术全景建模技术梳理各业务系统模型基于61850(二次)+IEC61970(一次) CIM模型实现模型扩展和补充采用物理集成和联邦集成两种方

10、式建模使用标准方式对外发布数据存储技术实时数据库关系数据库时间序列实时库+时间序列历史库数据校验技术分布式状态估计：数据辨识+不良数据检测21全景视图对象唯一完整状态部分特性不同侧面建立模型运行效率扩展性虚拟定义公共模型反映电网全貌模型整合实现数据共享22数据传输技术基本技术原则 告警直传、远程浏览、数据优化、认证安全数据交换技术方案数据优化、分类与传输由厂站端完成直采直送，直接关联调度主站系统电网结构设备模型、实时数据库和图形画面等。体现“实时数据少而精”的基本原则。标准的支持CIM-ECIM-GCIM-S23为满足大运行体系的要求，调控中心可通过接收优化后的实时数据和设备告警信息以及使用远

11、程浏览工具，实现对变电站设备的远程监控为满足大检修体系的要求，运维站可通过接收设备告警信息和使用远程浏览等工具，实现对变电站设备的远程运维基本技术原则24现状：通信方式：远动机，CDT，101/104信息：调度信息(350)+监控信息(4000)问题：大量非调度业务数据接入，增加维护使用复杂度基于实时数据库的应用多，读写负载重，影响时效性多数设备监控数据不符合CIM数据模型 数据交互技术方案25解决方案：充分利用变电站监控系统天然的资源，为调度提供支撑，把站端综合分析的结果传输到主站设计“设备告警文本直传”方式，在不关联数据库的条件下，直接将告警信号显示在告警窗。增加远程浏览途径，查看变电站监

12、控后台界面变电站需增加告警图形网关机（硬件+软件）数据交互技术方案26SCD文件：一体化设计、运行、维护数据采集、处理、传输信息综合分析及智能告警信息综合可视化告警直传和远程浏览提纲27信息综合分析及智能告警基础数据的分析、归类告警信息的分层、分类数据校核一般告警信息的分析归纳、推理给出处理建议故障信息的快速诊断故障信息综合诊断信息筛选、上传28利用保护动作、开关跳闸信息，以及大量经由SCADA 系统采集获得的信息，采用基于保护动作链的故障诊断方法，得到系统故障的响应动作链，即故障响应流程，为运行人员了解故障处理和演变过程提供依据。故障诊断分析模块在收到启动分析的信号后，对故障时段内的告警信息

13、做过滤筛选预处理，将获取到的告警数据结合事故后断面进行故障诊断，分析数据源，利用基于保护动作链的原理对保护动作告警信息和开关动作信息进行逐一分析，最后得出诊断结果。快速故障诊断1、告警信息预处理 告警预处理功能在收到故障诊断启动信号后，并通过对采集的相关告警信息进行分析、判断，剔除伪信息后，提炼对故障分析有用的信息并分类，如保护装置动作信息，开关变位信息，重合闸信息等2、扰动类型界定 电网事故的甄别需要考虑多重因素，以避免对事故的错误认定或漏判。通过将开关遥信变位信息与保护信息相匹配时，界定扰动的性质：保护跳闸、人工操作、错误信息。快速故障诊断-具体步骤3、电网故障诊断 电网故障诊断是为运行人

14、员服务，在SCADA系统的支持下，完成以下主要任务：分析开关和保护动作关系并对开关及保护动作评价。诊断电网中发生故障的元件。筛选出需要进一步确认的报警信息快速故障诊断-具体步骤 故障时段信息 故障动作链信息 保护动作和开关动作的匹配关系 不合理保护动作链的判断 不确定触发动作原因的开关动作表快速故障诊断-诊断结果快速故障诊断-告警窗故障对应的保护动作信息故障诊断结果快速故障诊断-告警窗故障对应的开关刀闸信息快速故障诊断-故障简报故障设备: 兰堰5804线,故障相:A相,瞬时故障.跳闸开关: 兰堰线/3号主变5022, 兰堰线5021, 保护动作: 500kV 兰堰5804线第一套线路保护-CS

15、C103: 2010-10-14 15:31:19.669, 接地距离段动作 500kV 兰堰5804线第二套线路保护-PCS931: 2010-10-14 15:31:19.669, 工频变化量距离动作 2010-10-14 15:31:19.669, 纵联差动保护动作 2010-10-14 15:31:19.669, 接地距离段动作 500kV 5021开关第一套开关保护-CSC121: 2010-10-14 15:31:20.409, 重合闸动作 500kV 5021开关第二套开关保护-PCS921: 2010-10-14 15:31:20.409, 重合闸动作 500kV 5022开关

16、第一套开关保护-CSC121: 2010-10-14 15:31:20.709, 重合闸动作 500kV 5022开关第二套开关保护-PCS921: 2010-10-14 15:31:20.709, 重合闸动作故障性质: 兰堰5804线发生A相瞬时故障. 兰堰5804线第1套,第2套线路保护动作,跳开兰堰线/3号主变5022A相,兰堰线5021A相 ,兰堰线5021第1套,第2套断路器保护重合闸动作,兰堰线5021合闸,兰堰线/3号主变5022第1套 ,第2套断路器保护重合闸动作,兰堰线/3号主变5022合闸,重合成功.判为瞬时故障. 目前,兰堰线/3号主变5022在合位,兰堰线5021在合位

17、.处理方案: 1、 智能告警系统判断 兰堰5804线发生A相瞬时故障. 确定后台光字信号及其他信息: (1)、 确认开关变位情况：兰堰线/3号主变5022、兰堰线5021开关闪红,在合位; (2)、 确认保护动作情况：线路保护动作,兰堰线/3号主变5022、兰堰线5021重合闸动作,确定故障相别 (3)、 检查兰堰5804线潮流、电压是否恢复正常。 2、 5分钟内第一次通知监控中心: 兰堰5804线发生A相瞬时故障. 兰堰5804线第1套,第2套线路保护动作,跳开兰堰线/3号主变5022A相,兰堰线5021A相 ,兰堰线5021第1套,第2套断路器保护重合闸动作,兰堰线5021合闸,兰堰线/3

18、号主变5022第1套 ,第2套断路器保护重合闸动作,兰堰线/3号主变5022合闸,重合成功.判为瞬时故障. 目前,兰堰线/3号主变5022在合位,兰堰线5021在合位. 同时将事故情况汇报省调、地调、工区、所长。 3、 现场检查 (1)、 一次设备检查：兰堰线/3号主变5022、兰堰线5021开关实际位置。 兰堰5804线间隔站内设备是否正常，有无接地或闪络现象。 检查周围设备有无损坏、变形。 (2)、 二次设备检查： 5021两套开关保护均动作。 5022两套开关保护均动作。 兰堰5804线两套线路保护均动作。 检查保护测距，复归保护信号。 (3)、 查看故障电流波形、电流值、故障电压等;

19、(4)、 检查确认监控系统有无异常光字，是否存在未复归信号。故障设备: 兰堰5804线,故障相:A相,瞬时故障.跳闸开关: 兰堰线/3号主变5022, 兰堰线5021, 保护动作: 500kV 兰堰5804线第一套线路保护-CSC103: 2010-10-14 15:31:19.669, 接地距离段动作故障性质: 兰堰5804线发生A相瞬时故障目前,兰堰线/3号主变5022在合位,兰堰线5021在合位处理方案: 1、确定后台光字信号及其他信息: (1)确认开关变位情况(2)确认保护动作情况(3)检查兰堰5804线潮流、电压是否恢复正常。 2、 5分钟内第一次通知监控中心3、 现场检查(1)一次

20、设备检查 (2)二次设备检查 (3)查看故障电流波形、电流值、故障电压等; (4) 检查确认监控系统有无异常光字，是否存在未复归信号。 在快速故障诊断阶段结束后，系统进行综合故障诊断。综合故障诊断利用快速故障诊断阶段分析出的大致故障范围,确定故障设备类型,采集这一范围内的波形数据并通过保护计算分析故障点的性质和进行保护动作行为评判.综合故障诊断提供强大的分析功能：谐波分析、序分量分析、功率分析、矢量分析等覆盖线路保护、主变保护、母差保护等多种保护原理的计算波形分析37综合故障分析结合快速诊断和波形分析的综合分析报告38SCD文件：一体化设计、运行、维护数据采集、处理、传输信息综合分析及智能告警

21、信息综合可视化告警直传和远程浏览提纲39信息综合可视化40通过任务为导向进行有机整理，实现监控界面一站式操作，方便用户使用以关键数据驱动界面显示，实现用户界面与系统关键数据的联动能够灵活定制不同的工作场景，综合展现全景数据。信息综合可视化41KPI指标计算： 一次设备、二次设备、环境面向运行安全运行天数、设备健康状况、系统运行告警总、母线电压、频率、电压合格率、开关分合次数、保护动作次数、环境监测和安防状况。面向检修一次主设备运行状态、二次设备运行状态、网络运行状态、设备健康状况和检修提示。高级应用索引图变压器油色谱三比值展示界面设备运行工况展示界面一体化电源视频图像嵌入46SCD文件：一体化设计、运行、维护数据采集、处理、传输信息综合分析及智能告警信息综合可视化告警直传和远程浏览提纲47告警直传、远程浏览数据优化、告警直传： 新建和改造的变电站监控系统应就地对实时数据、告警信息、设备状态进行优化处理，将电网调控运行必需的、经优化精简的遥测和遥信数据传送给调度主站，同时将设备监控所需的告警信息实时传送至主站系统，实现“源端维护、全网共享”全程浏览、认证安全： 无人值班站出现设备告警后，调度监控人员应能通过远程图像终端直接浏览子站内完整