智能电网与组合电器学习课件

智能电网与组合电器

智能电网：就是电网的智能化，也被称“电网2.0”组合电器符合：Q/GDW393—2009110（66）kV～220kV智能变电站设计规范●集成的、高速双向通信网络；●运用先进的传感测量技术、设备技术、控制方法以及决策支持系统技术；●实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。●形象描述：有插座的地方就有能源，有插座的地方就有信息互动。消费者既可以是电力客户，也可能成为风能、太阳能、氢电池、生物沼气灯小型电力供应商。一、什么是智能电网智能电网结构

在智能电网中，用户将是电力系统不可分割的一部分。鼓励和促进用户参与电力系统的运行和管理是智能电网的另一重要特征。●智能电网的角度------用户的需求是另一种可管理的资源，有助于平衡供求关系，确保系统的可靠性；●用户的角度------电力消费是一种经济的选择，通过参与电网的运行和管理，修正其使用和购买电力的方式，从而获得实实在在的好处。

智能电网包括用户储能技术：电池、水库、AVC智能电表智能的家用电器自愈、包括用户，抵御攻击；提供满足21世纪用户需求的电能质量；容许各种不同发电形式的接入；（中国大电网、美国小电网）启动电力市场以及资产的优化高效运行。

主要特征：

自愈：●把电网中有问题的元件从系统中隔离出来；●在很少或不用人为干预的情况下可以使系统迅速恢复到正常运行状态；●几乎不中断对用户的供电服务。

智能电网是自愈电网自愈措施：●实时测量，概率风险评估，确定最有可能失败的设备、发电厂和线路；●实时分析电网整体的健康水平，提供电网故障发展的早期预警，确定是否需要立即进行检查或采取相应的措施；●和本地和远程设备的通信帮助分析故障，电压降低、电能质量差、过载和其他不希望的系统状态，基于这些分析，采取适当的控制行动。通讯61850-9-1/2在线测量：电能质量、设备状态+自动控制●电网和用户建立双向实时通信系统；●实时通知用户其电力消费的成本、实时电价、电网目前的状况、计划停电信息以及其他一些服务的信息；●用户也可以根据这些信息制定自己的电力使用的方案。二、电网与用户的互动

智能电网通过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测，以获取设备的运行状态，在最恰当的时间给出需要维修设备的信号，实现设备的状态检修，同时使设备运行在最佳状态。实现买、售电信息互通，提高发电、输电、配电的效率，确保电网高效运行。

启动电力市场以及优电网技术和理念的革新“家庭用电的电价会根据一天不同时段来自动定价，比如傍晚用电高峰期，电价自动上扬，白天用电低谷时电价自动下调；不必为停电而担心，因为智能电网的自愈功能可以在最短的时间内实现自动恢复；用户在电能富裕时，还可以把电卖出去。”这是智能电网应用在生活中形象的描述。

隔离与接地开关：不受环境影响。（氧化腐蚀-过热）绝缘件的质量和数量。互感器的要求：不饱和、不谐振、准确可靠。模块化设计和生产，标准化，利于提高质量和扩充。密封要可靠，泄漏率要低。维护要方便，维护时间要短。三、智能开关的传统要求数字化的电流、电压传感器（数字信号到合并单元）智能化的汇控柜（和站的光纤通讯，带有保护功能）自诊断功能的开关设备（通过测量开关状态，预先知道开关的寿命，为维护提供资料）智能开关的智能化要求预期寿命计算（开断电流和寿命）故障测量和判断（温度、电阻、密度、开断速度、局部放电的检测？）智能开关的智能化要求（未来的专家系统应包含的GIS参数测量问题）传统与智能比较ECVT与合并单元的配置ECVT与合并单元的配置产品智能化内容1、使用电子互感器（序号2、3），实现测量数字化；2、采用智能控制单元（在智能汇控柜内），通过IEC61850和其它设备相连，实现互操作与控制网络化；3、测量组合电器的工作参数，例如温度、气体压力、微量水分，操作机构的分合闸线圈的电流、各个开关位置状态、避雷器的泄漏电流及放电次数等参数，通过光纤以太网传送到工作站，实现状态可视化，以及实现组合电器工作状态，达到状态检修的目的；4、在设计一次设备时，嵌入传感器（见示意图），实现功能一体化；5、使用智能控制单元（组装在智能汇控柜内），预测和判断组合电器的工作状态，并且和工作站采用IEC61850，通过光纤以太网和其它设备互连，实现信息互动化。数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础之上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。四大要素：1、电子式互感器 2、智能化开关设备3、网络化二次设备 4、IEC61850应用四、智能变电站的关键技术

IEC61850按照变电站内监控和继电保护两大功能，从逻辑和功能上将未来变电站内智能设备分三层：变电站层、间隔层和过程层。下图是数字化变电站功能分层和接口模型，这是IEC61850标准系列的基础。

应用IEC61850构建系统结构间隔层

间隔层设备的主要功能是：●汇总本间隔过程层实时数据信息，实施对一次设备保护控制功能，和本间隔操作闭锁、操作同期及其他控制功能；●对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；●承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。站控层

站控层设备的主要功能是：●通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；●按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；●接收调度或控制中心有关控制命令并转给间隔层、过程层执行；具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；●具有站内当地监控，人机联系功能，如显示：操作、打印、报警、图像、声音等多媒体功能；●具有对间隔层、过程层设备的在线维护、在线组态、在线修改参数的功能。IEC61850IEC61850是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定的《变电站通信网络和系统》系列标准，是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。IEC61850规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言。使不同智能电气设备间的信息共享和互操作成为可能。IEC61850与传统规约的比较目前实施的变电站自动化系统缺乏统一的系统规范，广泛应用的IEC60870-5-103规约只是变电站内传输规约，缺乏对变电站系统模型、二次功能模型的描述，没有将系统应用与通信技术进行分层处理，其应用受到通信技术的限制，缺乏一致性测试标准，因此103规约不适合作为未来数字化变电站的统一信息平台。IEC61850简介对变电站自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增强了设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接。定义了数字式CT、PT、智能式开关等一次设备的模型和通信接口，实现数字化变电站“MMS/SV”GOOSE“通用面向对象的变电站事件”也是IEC61850的特色之一。提供了网络通讯条件下快速信息传输和交换的手段。五、电子式互感器的分析和选择

微电子技术和网络通信技术的飞速发展使得电子式互感器在技术上有了应用的可能性，许多发达国家已经把眼光投向电子式互感器的研发。根据传感原理的不同，电子式互感器有多种类型。不同原理的电子式电流互感器技术对比见下表。互感器类型空心线圈低功率线圈光学原理测量原理电磁感应电磁感应法拉第效应敏感元件空心线圈电磁线圈光学元件能否测直流否可测可测线性度较好较好好测量精度较差较好好满足精度的测量范围较大较大大频带较高较高高抗电磁干扰较差较好好高压侧功能需要有无无温度对测量的影响有无有震动对测量的影响无无有不同类型电子式电流互感器的技术对比电子式互感器电子式互感器发展及应用情况

ABBSCHNIEWINDT全光纤电流互感器光纤电流互感器是一种实用化的电流传感器couplerLock-inamplifier无源电子式电流互感器结构

载流导体光纤电流传感器复合绝缘子光纤光缆光纤耦合器光纤偏振器光纤调制器光源驱动及信号解调保护测控计量合并单元IEC60044-8IEC61850-9-1/2保护、测控、计量合并单元的结构GIS用电流电压组合式互感器RSF6中间电极高压导体C1C2uo电子式互感器发展及应用情况ABBGIS用电子式电流电压互感器

电子式互感器发展及应用情况结论电子式互感器有源电子式互感器已经实用化并已具备投运条件，但在长时间运行条件下的可靠性和稳定性尚需积累运行经验，全站电子式互感器时配套设备的考虑，与常规互感器的配合等需要着重考虑。无源电子式互感器努力完成实用化研究六、智能化开关的发展方向智能控制功能在线监视功能数字化的接口机构的电子操动智能控制功能保护测控一体化、一、二次功能一体化*传统二次功能保护功能测量功能*一次设备本体的控制控制联锁储能电机和机构电机的保护顺序控制受控分合闸在线监测功能断路器灭弧室的局放和介损监测机构动作特性的监测,断路器触头和刀闸的行程、速度控制回路断线监视-弹簧储能时间-开关工作时间、开关动作次数、切断电流累积开关柜内温度、触头接触部位的温度监测分合闸线圈的电流、电压在线监测的主要目的：状态检修机构的电子化操动（方向）断路器各类故障（拒分拒合）中机械故障的比率最大各级传动齿轮增加了故障概率，也增加了机构体积实现：变机械储能为电容储能变机械传动为变频器通过电机直接驱动机械运动部件减少到一个电子电路的寿命、稳定性和可靠性成为关键目前实现开关智能化的方案方案1:操动机构智能终端方案2:间隔级智能终端操动机构智能终端在断路器和刀闸机构中安置智能终端与间隔级设备间通过数字信号传递信息。二次设备通过数字信号发送分合闸命令给断路器和刀闸。可靠性和稳定性至关重要，数字通道必须冗余配置。间隔级智能终端间隔级智能终端的主要思想是把间隔级设备下放至过程层，由智能化的间隔级设备同时担负过程层设备的数字化功能。ABB的基于REF542、SIEMENS的基于SIPROTEC4的智能开关柜均基于此思想。这种方案的最大优点在于基于成熟的间隔层数字化技术，能在大量减少电缆、节约占地、提升数字化水平的同时，满足可靠性和稳定性的要求。国外智能化开关设备的现状ABB的REF542以及基于REF542的智能化控制柜国内智能化开关设备的现状国内的高压开关设备厂家也急于提升开关设备的智能化水平。一、二次厂家的整合和合作是国内开关智能化的必然趋势。

-间隔级智能终端，把保护、测控和GIS控制功能整合在一起JK最新的智能控制柜方案

相比较于传统方案，新方案将测控和GIS智能控制集成于智能控制柜中，安放在GIS室，对下与GIS机构通过标准化的接插件连接，优化了二次回路的设计，对上直接通过光纤与主控室连接。构成了基于一次设备智能化的数字化变电站。智能控制柜方案的优势1、节约了电缆等设备投资以及相应的施工投资；数字化变电站建设的一个主要现实目标是为了减少变电站内控制电缆的数量，一方面由于原材料的涨价，电缆成本越来越高，一方面，光缆电磁兼容性能远好于电缆，能显著提高变电站内信号传输的可靠性。另外，变模拟信号为数字信号能大大增加传输的带宽和信息量。2、节约了保护小室及主控室等的占地面积和投资；应用智能化GIS控制柜使得保护控制下放成为可能，从而能够显著减少保护小室和主控室的占地面积，这对一些需要尽量减少变电站土地的城市变电站和地下变电站来说有明显的效益。智能控制柜方案的优势3、GIS智能控制柜优化了二次回路和结构；原来由于一次和二次的专业细分，使得原传统汇控柜内的许多功能与保护控制二次中的功能相重复，例如防跳、压力闭锁、三相不一致等等。基于一二次整合的GIS智能控制柜能够有效地取消和简化冗余回路，提高了整个二次回路的可靠性。4、智能控制装置提供了系统的交互性； 引入智能控制装置以后，友好的中文液晶人机界面以及丰富的自检和就地操作报告功能，使得运行维护人员无论在就地还是远方都能及时了解GIS的运行情况。智能控制柜方案的优势5、联调在出厂前完成，现场调试工作量减少；传统方案中，一次设备和二次设备的电缆连接和调试只能到现场后完成，调试周期比较长，新方案中一二次设备联调在厂内完成，到现场后调试工作量极小。能够显著地缩短投运周期。6、一次二次联合设计，减轻了设计院的负担；原来一次和二次设备分别有双方厂家分别出图，中间的电缆信号连接由设计院完成，应用一二次结合的新方案后，由两