2022 智能变电站技术方案

2022智能化变电站技术内容提要智能化变电站概述如何实现智能化变电站关键问题分析智能化变电站技术规范国内典型工程案例分析智能化变电站概述-定义《智能变电站技术导则》给出的定义采用先进、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，并可根据需要支持电网实时自动化控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站派生于智能电网智能化变电站概述-变电站内部分层IEC61850将变电站分为三层7变电站层97变电站层91 61 6833间隔层4 54 5过程层高压设备操作机构传感器过程层接口继电保护控制控制继电保护功能B功能A智能化变电站概述-需要区分的概念变电站层监控系统、远动、故障信息子站等间隔层保护、测控等过程层智能操作箱子（或称智能单元）合并单元一次设备智能组件等。智能化变电站概述-需要区分的概念IEC61850变电站特征：两层结构（变电站层、间隔层，没有过程层）；一次设备非智能化，间隔层通过电缆与传统互感器和开关连接；不同厂家的装置都遵循IEC61850标准，通信上实现了互连互通，取消了保护管理机；间隔层保护、测控等装置支持IEC61850，直接通过网络与变电站层监控等相连。市场特征：该模式在国网和南网都处于大批量推广阶段，所占比例会越来越大，以后会成为变电站标配。例如：华东500kV海宁变、湖北500kV武东变等。智能化变电站概述-需要区分的概念数字化变电站特征：三层结构（变电站层、间隔层、过程层）；使用了电子互感器，模拟量通过通信方式上送间隔层保护、测控装置；通过为传统开关配智能操作箱实现状态量采集与控制的数字化；间隔层设备通过网络通信方式从过程层获得模拟量、状态量并进行控制；不同厂家的装置都遵循IEC61850标准，通信上实现了互连互通，取消了保护管理机；间隔层保护、测控等装置支持IEC61850，直接通过网络与变电站层监控等相连。智能化变电站概述-需要区分的概念MMSMMSABAB智能化变电站概述智能电网包含发电、输电、变电、配电、用电、调度6大环节。1）智能一次设备；2）变电站高级应用功能；3）可再生能源的接入。内容提要智能化变电站概述如何实现智能化变电站关键问题分析智能化变电站技术规范国内典型工程案例分析如何实现智能变电站？高级应用一体化五防和顺序控制区域AVQC全景信息平台及分布式建模一体化故障信息子站故障信息综合分析决策智能报警分布式状态估计辅助系统智能化如何实现智能变电站？高级应用一体化五防和顺序控制由于实现图、库一体化，所以不存在独立五防的通信环节，大大提高了系统稳定性和可靠性。基于IEC61850标准上的顺序控制提高现场操作效率和可靠性程序化操作过程中检查防误逻辑有集中和分布两种模式如何实现智能变电站？高级应用区域AVQC具备单站自动电压无功控制（AVQC）功能可以与调度AVC功能配合，实现区域自动电压无功控制功能。在区域控制失效情况下，可以自动转换为单站自动电压无功控制。区域AVQC远动机调度中心远动机调度中心/集控站AVC/SCADA后台监控测控保护测控保护• 建立• 建立IEC61850与IEC61970模型兼容的统一数据模型• • 系统层整合多态数据，提供PMU和SCADA据整合方法• 装置的变电站自动建模、在线调试及扩容• 静态、动态、暂态三态数据在站内实现相互访问• • 静态、动态、暂态三态数据在站内实现相互访问• • 变电站模型标准化，实现变电站针对调度中心的“用”变电站模型标准化，实现变电站针对调度中心的“用”全景式数据信息平台建立全景式数据信息平台建立IEC61850与IEC61970模型兼容的统一数据模型系统层整合多态数据，提供PMU和SCADA据整合方法装置的变电站自动建模、在线调试及扩容• 分布式建模将同时考虑源端维护和主站端维护• 功能需实现分布，具体实现将下放到厂站端，主站端只需知道结果• 分布式建模将同时考虑源端维护和主站端维护• 功能需实现分布，具体实现将下放到厂站端，主站端只需知道结果• “数据风暴”和信息安全• 需充分利用各个分散的厂站端系统资源（CPU、硬盘）分布式建模将同时考虑源端维护和主站端维护功能需实现分布，具体实现将下放到厂站端，主站端只需知道结果需建立广域集成软总线，并考虑信息屏蔽，防止“数据风暴”和信息安全需充分利用各个分散的厂站端系统资源（CPU、硬盘）如何实现智能变电站？高级应用一体化故障信息子站监控网络和保护网络一体化监控系统和故障信息子站一体化如何实现智能变电站？高级应用故障信息综合分析决策智能辨识、综合分析以快速准确判断故障设备，并将变电站故障分析结果以简洁明了的可视化界面综合展示智能辨识结果上传智能辨识结果上传可视化展示功能框架PMUPMU录波PMU动态数据保护分散录波信息汇总保护动作事件SOE开关刀闸变位故障信息综合分析决策可视化展示变电站值班人员行人员信息全面录波波形展示和分析故障信息综合分析决策可视化示例：

故障简报装置动作报告•事故时系统运行负担重•点作为基本处理单位，加重运行人员工作负荷与心理压力•告警信息过多，可能遗漏重要信息•事故时系统运行负担重•点作为基本处理单位，加重运行人员工作负荷与心理压力•告警信息过多，可能遗漏重要信息•靠经验找出故障范围及故障源•••复杂••遥测越限•开关跳闸•SOE信号保护动作事故时系统运行负担重靠经验找出故障范围及故障源常规告警系统• SCADA点为中心• 常规告警系统• SCADA点为中心• 按时间顺序显示• 过多• 滤•事故推画面•••通过告警列表定位故障事故推画面定位故障•••复杂 4023号点告警通信线硬接线常规告警系统SCADA点为中心按时间顺序显示智能告警系统• 一、二次设备模型为中心• • 智能告警系统• 一、二次设备模型为中心• • 显示• 线实时分析和推理• 智能判断，并提出处理建议•间隔内屏蔽和过滤告警，只提示重要事故信息• 同一间隔的相关告警信息相操作，减轻操作压力•障范围及追溯故障源•优越的专家系统进行推理判断•保护动作• • 开关跳闸• 信号•按模型进行配置•建模过程实现告警配置•闭锁逻辑维护简单•事故推画面•自动故障定位•关联处理及确认智能告警系统一、二次设备模型为中心显示线实时分析和推理议•事故推画面•事故推画面自动故障定位关联处理及确认••按模型进行配置建模过程实现告警配置闭锁逻辑维护简单••••保护动作开关跳闸信号控保护测保一体化MUMU同一间隔的相关告警信息相互关联，按照间隔或设备进行操作，减轻操作压力优越的专家系统进行推理判断智能告警及自动故障处理模型关联配置

实时软逻辑：故障定位软闭锁

统一模型

专家知识库信号预处理告警输入 告警信号预处理息输出

综合事故分析

告警综合显示自动 联故障 信报告

存储IO 故障•建立•建立告警－>点－>一二次设备－>间隔之间的关联•定义设备故障严重等级，针对故障等级实现告警信息过滤•根据告警信息关联，实现告警关联确认、自动消隐，提高故障处理速度•通过模型连接关系，帮助运行人员掌握站内一二次设备的运行状况，及故障造成的相互影响，通过告警信息触发间隔内闭锁及间隔间互锁•给出故障解决方案或处理指导。建立建立告警－>点－>一二次设备－>间隔之间的关联定义设备故障严重等级，针对故障等级实现告警信息过滤根据告警信息关联，实现告警关联确认、自动消隐，提高故障处理速度给出故障解决方案或处理指导。综合事故分析信号推理知识库信号推理知识库事故处理知识库综合信息处理（事件逻辑推理）变电站模型网络拓扑搜索故障判断处理建议分布式状态估计了高级应用的使用化。据的准确性问题。站系统的运算负担并提高可靠性。辅助系统智能化如何实现智能变电站？开入开出模件微计算机Ａ／Ｄ变换交流输入模件数字化保护开入开出模件微计算机Ａ／Ｄ变换交流输入模件端子箱人机对话模件端子箱人机对话模件高速以太网通信如何实现智能变电站？数字化保护高速以太网通信ECT

IED

微计算机开入开出模件执行器微计算机开入开出模件MU 人机对话模件MU人机对话模件Ａ／Ｄ变换交流输入模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、A/D变换没有了，代之以高速数据接口。Ａ／Ｄ变换交流输入模件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。110kV变电站方案以内桥接线和单母线接线为例采用直采直跳方式使用MMS、GOOSE、SV（IEC61850-9-2）110kV变电站方案110kV线路间隔采用测控保护一体化装置，单套配置。单套配置合并单元和智能终端。配置出线ECVT。110kV变电站方案110kV变电站方案110kV变电站方案110kV变压器间隔采用测控保护一体化装置，双套配置。双套配置合并单元，单套配置智能终端。单母线时配置间隔ECVT。单母线时使用各侧合并单元接入中性点互感110kV高压侧智能终端110kV高压侧智能终端高合并单元1高合并单元2中性点智能终端非电量保护低合并单元1低合并单元2电缆低压侧操作箱内桥接线110kV变电站方案110kV变电站方案110kV分段间隔采用测控保护一体化装置，单套配置。单套配置合并单元和智能终端。110kV变电站方案110kV变电站方案录波装置GOOSE交换机SV交换机GOOSE交换机SV交换机分段测控保护装置智能终端合并单元部分110kV变电站方案110kV母线保护单套配置母线保护。110kV变电站方案110kV变电站方案电压互感器合并单元110kV变电站方案110kV变电站方案110kV备投装置备投装置采用网络接入模拟量和开关量。通过独立的接口接入GOOSE和SV交换机。110kV变电站方案备投装置GOOSE交换机SVGOOSE交换机SV交换机各智能终端各合并单元110kV变电站方案35kV/10kV部分常规间隔MMS和GOOSE合一。口独立，低压装置GOOSE口和MMS口合一。110kV变电站方案110kV变电站方案主变测控保护装置站控层网络

MMSMMS/GOOSE

GOOSE

MMS/GOOSE低压装置 低压装置110kV变电站方案过程层网络SV和GOOSE网络。可采用GOOSE和SV交换机合一方式，通过VLAN将交换机划分为不同网络。单母线接线内桥接线220kV变电站方案以双母线接线为例110kV、10kV部分同110kV变电站使用MMS、GOOSE、SV（IEC61850-9-2）220kV变电站方案220kV线路间隔双套配置保护装置。双套配置合并单元和智能终端。配置出线ECVT。220kV变电站方案智能终端智能终端A/B合并单元A/B合并单元A/B220kV变电站方案录波装置A/BGOOSE交换机A/BGOOSE交换机A/BSV交换机A/B线路保护装置A/B智能终端A/B合并单元A/B电度表部分220kV变电站方案220kV变压器间隔双套配置保护装置。双套配置合并单元和智能终端。配置间隔ECVT。220kV变电站方案220kV变电站方案220kV母联/分段间隔双套配置保护装置。双套配置合并单元和智能终端。220kV变电站方案220kV变电站方案220kV变电站方案电压互感器合并单元双母单分段时按互感器配置合并单元。双母线双母双分段双母单分段220kV变电站方案母线保护装置双套配置220kV母线保护。装置端口较多时采用扩展机箱实现。网络和其它装置实现配合。220kV变电站方案220kV变电站方案测控装置220kV部分测控装置独立、单套配置。测控装置接入过程层A套网络。220kV变电站方案220kV变电站方案过程层网络GOOSE和SV网络。GOOSE和SV网络。110kV部分使用第一套主变保护的网络和设备。220kV变电站方案过程层网络对于线路间隔适当合并若干间隔的交换机，使同一网内装置间的横向配合通过GOOSE交换220kV变电站方案500kV变电站方案以3/2接线为例220kV部分同220kV变电站对应部分35/66kV部分同220kV变电站低压侧使用MMS、GOOSE、SV（IEC61850-9-2）500kV变电站方案串内过程层设备配置母线配置单相电压互感器。出线配置电压互感器。电抗器两侧互感器接入同一合并单元。500kV变电站方案变压器过程层设备配置低压侧单套配置传统操作箱。单套配置主变非电量保护装置。各侧按互感器双重化配置合并单元。低压侧采用常规互感器。500kV变电站方案保护装置配置双重化配置保护装置，保护装置点对点和所需智能终端、合并单元连接。保护装置、智能终端和合并单元分别接入双套的过程层GOOSE和SV网络。保护装置间的配合通过过程层交换机实现。500kV变电站方案500kV变电站方案测控装置配置测控装置接入过程层GOOSE和SV的A套网络。通过过程层A套网络完成与合并单元、智能终端的配合。500kV变电站方案500kV变电站方案PMU装置配置PMU装置接入过程层网络，通过过程层网络获得采样数据。各合并单元接入同步时钟信号，采样的同步性由合并单元控制完成。500kV变电站方案PMU装置SVSV交换机合并单元合并单元同步时钟装置同步信号500kV变电站方案过程层网络SV和GOOSE网络。500kV部分和220kV部分独立组网。500kV变电站方案过程层网络220kV部分过程层网络配置同220kV变电站。500kV部分过程层网络按串配置交换机。500kV变电站方案如何实现智能变电站？非传统互感器空芯线圈非传统互感器空芯线圈LPCT远端模块复合绝缘子光纤电容分压器油或介质胶光缆合并单元数据处理PIN驱动电路激光器保护测控计量如何实现智能变电站？智能一次设备•智能一次设备如何实现智能变电站？智能一次设备站控层通信网络

站控层通信网络控制参量测量IED冷却装置控制IED

主IED

监测功能组OLTCIED

局放监测IED主IED局放监测DGAIED非电量保护装置

主变各侧

SF6压力、水分开关设备控制器系统测控装置

继保指令合并单元

合并单元

至继电保护过程层通信网络 过程层通信网络变压器智能组件功能示意图 (b)开关智能组件功能示意图如何实现智能变电站？IEC61850技术使来自不同厂家的IED实现了互操作。网络内容提要智能化变电站概述如何实现智能化变电站关键问题分析智能化变电站技术规范国内典型工程案例分析关键问题分析：一次设备可靠性和使用寿命成为人们关注的焦点。与传统设备相继续观察。关键问题分析：智能组件备诊断等多个专业技术的综合运用。等多个技术规范需要起草。高压设备智能化示意图：变压器01S9S7S01S9S7S6S5S2S12S1S1111S3S3S

油中水分21S321S31S4S

C系统网络C智能组件41S41S8S，S3、S4底层油温S5、S6、S9、S10电压、电流S12油中溶解气体

S13油中水分S14铁芯接地电流C冷却系统OLTC

局部放电高压设备智能化示意图：断路器/GIS设备关键问题分析：高级应用完善。例如分布式状态估计等。关键问题分析：就地安装环境户外安装柜2000投运的辽宁丹东变66KV户外保护柜。关键问题分析：设计规程现有变电站设计规程对于CT需