新一代智能变电站层次化保护系统_宋璇坤
电力系统中智能变电站继电保护技术分析张艳静
电力系统中智能变电站继电保护技术分析张艳静摘要:目前在科学技术持续发展的同时,我国经济不断的进步,电力企业所发挥的作用越来越大,已经成为了人们日常工作和生活中不可缺少的重要内容。
在电力企业继电保护技术快速进行发展的背景下,智能变电站相对常规变电站有着不可超越的优势,智能变电站继电保护技术的实际应用效果也较为良好,所以在日后工作中,加强对智能变电站继电保护技术进行研究对于促进电力企业持续发展有着重要的意义。
关键词:电力系统;智能变电站;继电保护技术1智能变电站的继电保护系统智能变电站是集电子技术、光电信息和环保为一身的智能设备,它可以自动完成信息的采集、测量、控制、保护,最终实现信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的一种变电站。
智能变电站又包括智能高压设备和变电站统一信息平台。
智能高压设备包括智能变压器、智能高压开关等设备。
其中智能变压器可及时掌握变压器状态参数和运行数据。
如果出现问题它会发出预警并提供状态参数等,在一定程度上降低运行管理成本,降低了安全隐患的发生,提高了变电站运行可靠性。
智能变电站继电保护是指自动监测电力故障、运行状况等是否存在异常行为,然后根据监测结果对有异常行为的线路自动断电,自动保护变电站的安全运行。
智能变电站继电保护系统的作用是自行解决电路系统中发生的故障,确保供电系统和相关设备的稳定运行。
除了确保智能变电站的日常工作顺利进行,继电保护系统还能同步数据信息和处理异常信息。
对于整个智能变电站来讲,及时处理系统故障可以把故障带来的损失降到最低,也能减少电路系统故障对周边工业区、居民区的影响。
当电路系统出现故障时,继电保护器会迅速做出反应,判断故障类型,当不能自行解决时会通知管理人员进行人工干预。
智能变电站的继电保护系统由电子互感器、合并单元、智能终端等部分组成,在电路系统出现故障时,继电保护器会将发生故障的部分自动与电网分离,同时对整个智能变电站的所有设备进行监测,一旦出现问题会及时发出警报。
广东电网有限责任公司广州供电局_企业报告(业主版)
基于变电站智能辅助控制系统应用研究
采 集 所 接 入 的 传感 器 信 息 ,以 系 统应 用 中 温 湿 度 传 感 器 为 例 来
K e y wo r d s : l n t e l l i g e n c e , a s s i s t a n c e , c o n t r o l , t r a n s f o r me r s u b s t a t i o n , e mb e d d e d o p e r  ̄i n g S y s t e m
《 工业控制计算机} 2 0 1 3年 第 2 6卷 第 6期
1 3 7
基于变 电站智能辅助控制系统应用研究
Su b s t a t i o n Au x i l i a r y Co n t r ol S y s t e m B s a e d o n I n t el l i g e n t Tr a n s f o r me r析
本 系 统 主 要 以 干节 点 信 号 、 电流 模 拟 量 、 串 口以 及 网 口模 式
变 电站 作 为 电力 系 统 的核 心 环 节 ,担 负 着所 在 区 域 的 高 低
压 变 换 及 供 电任 务 。 为 了保 证 变 电站 可 靠 稳 定 运 行 , 在 变 电站 配 置部署 有视频监 控系统 、 环境监测系统 、 安全 防范系统 、 火灾自 动 报 警 及 消 防系 统 等 辅 助 生 产 系统 。 目前 这 些 系 统依 然 是 各 自
.
da t a s h ar e pr i n ci pl e t o Ca r r y o n s o l i d h o ur s u pe r v i s e an d co n t r ol wi t h co n t r o1 . I n t e l l i ge n t Tr an s f or me r Su bs t a t i o n Au x i l i ar y Con t r o l Sy s t em gua r a n t e e d a t r a n s f o r mer s u bs t  ̄i o n a s t abi l i t y , dep en da bl e, wi t h al l —wea t h e r an d f ul l —a u t o ma t i c t ur n, e as y t o us a ge e t c. Th e s ys t em r e al m o f t h e ch ar a ct er i s t i c s el e c t r i c p owe r de v e l o ppe d a s p ec i a l f u nc t i o n.
智能化变电站继电保护方案研究
(h n o g ioS btt nMa t ac r ra o r u py o a y Zb , hn o g2 5 0 ) S ad n b u s i i e n e Z ao n n WokA e we p l C mp n , io S a d n 5 0 0 P S
l 智 能 变 电站 继 电保 护 与 传 统 保 护 对 比
11 保 护 装 置 的 设 计 .
智能变 电站 的保护装置是采用统一 的 IC 15 通 E 680
信规范 的,具有 以下 3个核心功能,即 S MV、MMS 和 G S 。其 中 S OO E MV 的主要功能是为采样值传输服 务,属于过程层部分:G O E的主要功 能是完成各个 O S 装 置问的数据交换 , 属于 问隔层 部分 , 其彻底改变 了传 统变 电站 的二次设计 , MMS的主要功 能是用于后台 而 和装置之 间的数据交互 ,属于站控层部分 。 在 传统 的变 电站 中 ,其继 电保 护装 置是通 过 背 板端 子 引入 至 屏柜 的端子 排 中的 ,是否 加载保 护压 板要 根据 实际 需要而 定 ,利用 端子 排 间的二 次 电缆 完成 了各保 护 屏柜之 问 的连接 。而 智能 变 电站 则是
c nt cinado ea o fh rsbtt nplt r e ta dgt d n eo pr n e T i o s u t n p rt no e mat u s i i o cs n e a r o i t s ao op j wie ag f x ei c. hs r e e
能变 电站继 电保护 配置方 案 。
家 经过设 计文件和 G S 组态文件 来形成 变 电站 OO E
的 S D文件 【,这样 各设备 厂家就会 使用全 站统 一 C 2 】 的 S D文件 ,对 G OS C O E网络收发信 息进 行提取 并 发送至装 置侧 。 从 上述 数据 传输 过程 可 以看 出采用 了 G S OO E 网络将 大为 减少二 次 电缆 的使 用量 ,不但 简化 了设 计 ,而 且节 约 了建 设运行 成本 , 同时也减 小 了屏 柜
PMS系统在智能变电站中的应用刘新梅
PMS系统在智能变电站中的应用刘新梅发布时间:2021-10-24T14:28:04.296Z 来源:《中国电力企业管理》2021年7月作者:刘新梅[导读] 随着社会的不断进步与发展,社会各个行业对电能的需求愈加旺盛,这也为电力企业带来了更大的供电压力。
淄博光明电力服务有限责任公司刘新梅山东省淄博市 255000摘要:随着社会的不断进步与发展,社会各个行业对电能的需求愈加旺盛,这也为电力企业带来了更大的供电压力。
在电力企业的供电系统中,变电站作为核心部分,对电力能源供应有着决定性影响,社会的进步也促使变电站必须进行智能化创新。
PMS系统是智能变电站中所采用的电能管理系统,该系统利用先进的计算机技术、通信技术、网络技术和现代电子技术,实现了对变电站的分层分布式控制和无人值守,提高了变电站稳定运行的能力,为重要用户的供电提供了保障,节约了维护成本。
关键词:PMS系统;智能变电站;应用引言电力作为维护社会正常发展的重要能源,提供充足的电力能源是每一个电力企业的最基本发展需求。
这也就说明电力企业在发展过程中,一定要构建更为智能、更为现代化的电网结构,实现变电站的智能操作,能够对电力数据信息进行实时采集,要求技术人员必须对智能变电站的功能进行科学架构,并严格遵循设计原则,确保电力企业能够为社会发展提供充足能源。
PMS系统不仅具有与所属电厂及省级调度等进行测量读值、状态信息及控制信号的远距离的高可靠性的双向交换,而且本身具有协调功能。
其中协调功能包括安全监控及其他调度管理与计划等功能。
1智能变电站的概念与特征简述1.1智能变电站的概念所谓智能变电站,就是利用自动控制技术与智能调节技术对传统的变电站进行创新与改良,并利用高度发达的通信技术,实现电力数据信息的实时共享。
智能变电站是现代科学技术的集成,是一种更加先进、更加环保、更加高效的智能设备,可以在现代技术的支持下自动控制变电站的具体功能,发挥出变电站的最大使用价值,能够高效率的收集电网在运作时产生的电网数据信息。
模块化智能变电站设计优化方案研究
模块化智能变电站设计优化⽅案研究学术争鸣205模块化智能变电站设计优化⽅案研究⽂/芮明圣摘要:智能变电站拥有的功能较为强⼤,不仅能够⾃动对信息进⾏采集与测量,同时还能⾃动对电⽹进⾏实时调节与控制.但智能变电站在实际建设过程中还是出现了⼀定的问题,变电站功能也随之受到了影响.为有效解决变电站存在的问题。
本⽂介绍智能变电站模块化技术要求和技术特点,模块化智能变电站使智能技术进⼀步实⽤化、标准化。
关键词:智能变电站;模块化;设计⼀、智能变电站模块化概述(⼀)智能变电站模块化建设背景⽬前,智能变电站基本实现了全站信息数字化、通信平台⽹络化、信息共享标准化、⾼级应⽤互动化,在技术创新、设备研制、标准制定、⼯程建设等领域取得了阶段性成果。
⾯对当前⽇趋严峻的⽣态环境和经济形势,“占地少、造价省、可靠性⾼”的新⼀代智能变电站被正式提出研究与建设。
(⼆)智能变电站模块化⽬标定位智能变电站模块化建设应达到的⽬标:1.集成应⽤成熟适⽤新技术、深化标准化建设。
形成电⽓⼀次、⼆次、⼟建各专业标准化技术⽅案,实现设计、建设标准化,提升变电站智能化技术⽔平。
2.提⾼建设效率。
技术和装备实现集成和⼯⼚化调试,应⽤预制装配结构,推进现场机械化施⼯,减少现场接线和调试⼯作,提⾼⼯程建设安全质量、⼯艺⽔平。
⼆、智能变电站模块化技术特点智能变电站模块化使智能技术进⼀步实⽤化、模块化、标准化。
智能变电站信息采集、传输、处理技术,⾼级应⽤分阶段实施更加规范,其技术特点主要体现在以下⼏个⽅⾯:(⼀)⾼度集成的⼀、⼆次设备。
集成设备最⼤程度实现⼯⼚内规模⽣产、集成调试、模块化配送,减少现场安装、接线、调试⼯作,提⾼建设质量、效率。
⼀次设备本体与智能控制柜之间⼆次控制电缆采⽤预制电缆连接。
(⼆)⼆次系统模块化设计。
⼆次组合设备按电压等级和设备功能模块化配置,实现⼯⼚内规模化⽣产、集成调试、模块化配送,有效减少现场安装、接线及调试⼯作量。
(三)采⽤预制舱式⼆次组合设备。
新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法
第55卷 第1期2024年1月太原理工大学学报J O U R N A L O F T A I Y U A N U N I V E R S I T Y O F T E C HN O L O G YV o l .55N o .1 J a n .2024引文格式:张敏,李慧蓬,常潇,等.新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法[J ].太原理工大学学报,2024,55(1):38-45.Z HA N G M i n ,L I H u i p e n g ,C HA N G X i a o ,e t a l .L o w -c a r b o n e v a l u a t i o n i n d e x s ys t e m a n d m e t h o d f o r t h e w h o l e l i f e c y c l e o f t h e n e w p o w e r s y s t e m [J ].J o u r n a l o f T a i y u a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,2024,55(1):38-45.收稿日期:2023-05-12;修回日期:2023-07-17基金项目:国家电网山西电力公司科技开发项目(52053022000F )第一作者:张敏(1988-),高级工程师,主要从事新能源运行分析㊁冲击性负荷研究,(E -m a i l )m e v i s a n @126.c o m 通信作者:李慧蓬(1985-),高级工程师,主要从事新能源并网检测与消纳研究,(E -m a i l )h u i p e n g_l i @163.c o m 新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法张 敏1,李慧蓬1,常 潇1,祗会强1,韩肖清2,白 桦2(1.山西省电力公司电力科学研究院,太原030001;2.太原理工大学电气与动力工程学院,太原030024)摘 要:ʌ目的ɔ新型电力系统低碳电网的构建对于全社会低碳经济的发展具有重要的推动作用,新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系的建立对电网低碳发展具有重要意义㊂ʌ方法ɔ基于新型电力系统低碳电网全生命周期的分析,首先构建经济性㊁可靠性㊁低碳性3个一级指标,然后在一级指标的基础上筛选出9个二级指标对低碳电网进行评估,建立新型电力系统全生命周期低碳电网综合评价指标体系及核心评价指标体系,并对体系中各指标的意义进行了详细说明㊂ʌ结果ɔ利用电网的大量统计数据,建立不同新能源占比的典型场景并进行仿真,得出不同场景的低碳指标评价结果,证明本文所建立的低碳电网评价指标体系的可行性㊂关键词:低碳电网;全生命周期;指标体系;新型电力系统;新能源中图分类号:T M 73 文献标识码:AD O I :10.16355/j .t yu t .1007-9432.20230372 文章编号:1007-9432(2024)01-0038-08L o w -c a r b o n E v a l u a t i o n I n d e x S ys t e m a n d M e t h o d f o r t h e W h o l e L i f e C y c l e o f t h e N e w P o w e r S ys t e m Z H A N G M i n 1,L I H u i p e n g 1,C H A N G X i a o 1,Z H I H u i q i a n g 1,H A N X i a o q i n g 2,B A I H u a 2(1.S h a n x i E l e c t r i c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e ,T a i y u a n 030001,C h i n a ;2.C o l l e g e o f El e c t r i c a l a n d P o w e r E n g i n e e r i n g ,T a i y u a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,T a i yu a n 030024,C h i n a )A b s t r a c t :ʌP u r po s e s ɔT h e c o n s t r u c t i o n o f n e w l o w -c a r b o n p o w e r g r i d s f o r t h e w h o l e s o c i e t y h a s a n i m p o r t a n t r o l e i n p r o m o t i n g t h e d e v e l o p m e n t o f l o w -c a r b o n e c o n o m y,a n d t h e e s t a b l i s h -m e n t o f a n e w p o w e r s y s t e m w h o l e l i f e c y c l e l o w -c a r b o n e v a l u a t i o n i n d e x s y s t e m i s o f g r e a t s i g-n i f i c a n c e t o t h e d e v e l o p m e n t o f l o w -c a r b o n p o w e r g r i d .ʌM e t h o d s ɔO n t h e b a s i s o f t h e a n a l ys i s o f t h e w h o l e l i f e c y c l e o f t h e n e w p o w e r s y s t e m l o w c a r b o n g r i d ,t h r e e p r i m a r yi n d i c a t o r s o f e c o n o -m y ,r e l i a b i l i t y ,a n d l o w c a r b o n w e r e c o n s t r u c t e d a t f i r s t ,a n d t h e n n i n e s e c o n d a r yi n d i c a t o r s w e r e s c r e e n e d o n t h e b a s i s o f t h e p r i m a r y i n d i c a t o r s t o e v a l u a t e t h e l o w c a r b o n g r i d .A c o m pr e h e n s i v e e v a l u a t i o n i n d e x s y s t e m w i t h a c o r e e v a l u a t i o n i n d e x s y s t e m o f t h e n e w p o w e r s ys t e m l o w c a r b o n g r i d f o r t h e w h o l e l i f e c y c l e w a s e s t a b l i s h e d ,a n d a d e t a i l e d e x p l a n a t i o n o f t h e s i gn i f i c a n c e o f e a c h i n d i c a t o r i n t h e s y s t e m w a s p r o v i d e d .ʌR e s u l t s ɔB y u s i n g a l a r ge a m o u n t of s t a t i s t i c a l d a t a f r o m t h e p o w e rg r i d ,t y p i c a l s c e n a r i o s w i th di f f e r e n t n e w e n e r g yr a t i o s w e r e e s t a b l i s h e d a n d s i m u l a t e d .T h e o b t a i n e d e v a l u a t i o n r e s u l t s o f l o w c a r b o n i n d i c a t o r s f o r d i f f e r e n t s c e n a r i o s p r o v e t h e f e a s i b i l i -t y o f t h e l o w c a r b o n g r i d e v a l u a t i o n i n d e x s y s t e m e s t a b l i s h e d i n t h i s p a p e r.K e y w o r d s:l o w c a r b o n g r i d;w h o l e l i f e c y c l e;i n d i c a t o r s y s t e m;n e w p o w e r s y s t e m;n e we n e r g y当今世界,全球气候变化成为威胁人类社会发展的重要问题[1]㊂2003年,英国政府公布的能源白皮书O u r e n e r g y f u t u r e c r e a t i n g a l o w c a r b o n e c o n-o m y中[2],首次提出了低碳经济的发展概念,倡导通过调整能源结构,积极发展低碳技术,减少二氧化碳排放,降低能源供应风险,在世界范围内引起很大反响,随后制定了具体发展规划[3]㊂中国国家发展和改革委员会㊁国家能源局印发的‘ 十四五 现代能源体系规划“强调,要加快推进能源绿色化㊁低碳化,促进新型电力系统建设㊂数据显示,能源燃烧是我国主要的二氧化碳排放源,占全部二氧化碳排放的88%左右,电力行业排放又约占能源行业排放的41%,是碳排放与煤炭消费占比最大的单一行业[4]㊂为构建我国新型电力系统,实现碳达峰㊁碳中和目标,提升电力系统的新能源消纳能力,当务之急是大力发展风电㊁光伏等新能源技术,逐渐提高电力系统新能源占比[5]㊂同时,电力行业也有着极大的减排潜力[6]㊂近年来,国内企业积极响应国家号召,进行节能减排,并制定了低碳发展的工作策略㊂通过推行西电东送㊁优化系统调度运行[7]㊁开展节能服务等一系列措施,已经取得了一定的低碳效益㊂因此,合理评估电网的低碳水平,使新型电力系统的规划更加科学合理,显得尤为重要[8-9]㊂低碳电网评价指标体系是对电网低碳发展相关要素的提炼总结,全面揭示了与电网低碳发展息息相关的关键因素㊂完善准确的全生命周期低碳评价指标体系对低碳电网综合评价至关重要㊂目前在低碳电网及其综合评价领域,已有学者开展了一定的研究工作㊂文献[10]介绍了智能电网对构建低碳电网的影响与作用㊂文献[11]建立源-网-荷多层关键指标体系,以主客观权重偏差平方和最小为前提,利用层次分析,构造指标隶属度函数㊂文献[12]对低碳电网评价体系进行构建,概述了指标的选取原则与方式,提出了一套低碳电网综合量化评价方法㊂文献[13-14]建立了电网节能减排及低碳效益的指标体系,但所建立的指标体系全面性不足,且缺乏结合实际数据的分析㊂文献[15]则提出了智能电网低碳效益的评估模型,可量化计算负荷整形㊁用户节能等措施实现的具体效益,但模型不适用于电网低碳发展状况的全面评价㊂为此,本文提出包含源-网-荷的全生命周期新型电力系统运行中的低碳评价体系,即,综合评价和核心评价指标体系,通过从经济型㊁可靠性㊁低碳性3个方面综合制定的评价模型,实现合理低碳综合评价,支持能源绿色可持续发展㊂1低碳电网指标体系1.1低碳评价体系制定依据针对新型电力系统的构成特点,结合与低碳发展有关的重要因素,制定包含源-网-荷的全生命周期低碳指标㊂首先形成经济性㊁可靠性㊁低碳性3项一级指标㊂但是在各一级指标下,存在指标数目较多㊁部分指标难以统计㊁使用难度大的问题㊂因此,考虑在前述影响因素的基础上做进一步筛选㊁精简,制定一套针对性及实用性更强的新型电力系统全生命周期低碳核心评价指标体系㊂体系的制定依据以下4项原则[16]:1)指标的选择应具有针对性㊂所选指标应反映新型电力系统运行带来的碳排放㊂例如,在核心指标体系中不考虑电网建设指标㊂为避免指标间的过度重叠,应选择普遍性㊁代表性和信息含量高的指标,以减少评价结果的重复性㊂2)指标的选择应具有全面性㊂所选指标应多角度㊁全面反映新型电力系统不同运行时期的碳排放㊂需要综合考虑具体指标的灵敏度,即:效率和促进降碳能力的因素㊂此外,还需要对指标在不同运行时间下的碳排放进行静态和动态的评估,以更全面㊁更准确地反映新电力系统的低碳效果㊂3)指标的选择应具有易操作性㊂指标的选择既不能太多,也不能太少,要适量,便于评估新型电力系统的低碳效益㊂同时,必须确保所选指标易于操作㊂4)指标的选择应具有可量化性㊂新型电力系统的发展具有复杂性,既要有定性指标,又要有定量指标㊂定性指标反映了新型电力系统促进系统低碳化发展的能力㊁效果㊁作用等,而定量指标则用来反映新型电力系统促进低碳发展的投入量㊁产出量㊁减排量等具体数值㊂因此,定性指标可以更准确地反映出新型电力系统的低碳效率水平,而定量指标则93第1期张敏,等:新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法可以更准确地衡量其投入产出效率,从而更好地指导新型电力系统的可持续发展㊂此外,对指标的选取要进行动态维护㊂由于近年来中国新型电力系统的发展以及先进技术的引入,影响新型电力系统碳排放的因素也可能发生变化㊂因此,应结合我国新型电力系统的发展进程,适当对已被选取指标进行调整㊂1.2 低碳评价指标的选取为确保新型电力系统能够实现低碳环保,所选取的评价指标要具有全面性㊁合理性和可操作性,并且要按照图1的步骤进行选择㊂一是基于新型电力系统低碳效益的实现路径,分别在源-网-荷侧筛选出能够影响新型电力系统低碳效益的关键因素,据此初步选出评价新型电力系统低碳效益的综合评价指标㊂二是通过问卷调查的方式,可以获取有关初选评价指标的宝贵信息,并且通过效度检验和信度检验,来评估这些指标的合理性,从而剔除不符合要求的指标,从而达到对初选指标的最佳优化㊂三是通过对综合评价指标进行优化,从3个一级指标出发,建立一个全生命周期新型电力系统低碳化建设的核心评价指标体系㊂综合指标初选两侧综合指标荷侧综合指标源侧综合指标筛选影响新型电力系统碳排放的综合因素指标重要性评估完成指标选取图1 新型电力系统低碳化建设关键指标选取流程F i g .1 F l o w c h a r t o f s e l e c t i n g k e yi n d i c a t o r s f o r l o w -c a r b o n c o n s t r u c t i o n o f n e w p o w e r s ys t e m 1.3 低碳电网综合评价指标体系根据输变电工程的全生命周期历程,结合与电网低碳发展相关的关键因素[17],在各一级指标下,筛选其中最能反映电网低碳效益的因素并设计适当的指标,最终形成一套规模适度且能够全面反映新型电力系统全生命周期发展状况的综合评价指标体系[18]㊂基于以上思路,制定出评价指标体系,详细展示如图2所示㊂根据1.2的低碳电网评价指标选取得到各项评价体系再由专家打分得到不同指标的支持率,如表1所示㊂经过筛选,确定了一套能够有效反映新型电力系统电网低碳效益的核心评价指标体系,该体系支持率超过60%,具有较高的可操作性,可以满足不同时间尺度的需求㊂经济指标设备运维成本网损率弃风减少率弃光减少率峰谷差率出力波动率系统互补性线路负载率用电可靠性重复停电概率变压器容载比清洁能源消纳率新能源波动性C O2减排率网损新能源出力占比新能源利用率弃风弃光成本碳排放成本化石燃料成本评估指标可靠指标环境指标一级指标二级指标图2 新型电力系统的评估指标体系F i g .2 E v a l u a t i o n i n d i c a t o r s y s t e m f o r n e w p o w e r s ys t e m s 表1 低碳评价指标支持率T a b l e 1 S u p po r t r a t e f o r l o w c a r b o n e v a l u a t i o n i n d i c a t o r s 单位:%指标支持率指标支持率燃料成本80设备选型40峰谷差率80充放电深度40电源利用小时数40电压波动性80新能源利用率60碳排放量90网损80充放电频率40能源互补性60新能源波动性80电力负荷结构40新能源出力占比701.4 低碳电网核心评价指标体系综合评估指标体系能够充分反映出电力行业的低碳化发展的各种元素和技术特征(见图2),但它仍有许多弊端,例如指标过于庞杂,某些指标无法准确统计,应用起来比较困难㊂为此,从这些指标体系中经过细致的挑选和优化,建立一套具有更高的针对性和可操作性的新型电力系统全生命周期低碳评价体系㊂根据已有的评价模型体系,从经济性㊁可靠性㊁低碳性3大方面构建典型运行指标㊂利用已有运行模拟方法及数据,对运行指标值进行计算并分析结果㊂1.4.1 经济性指标1)燃料成本F 1.F 1=1-W 1,1W 1,1+W 1,2.(1)04太原理工大学学报 第55卷式中:W 1,1表示火电机组出力值,W 1,2表示新能源出力值㊂2)网损率F 2.F 2=1-c 2,1W 2,1c 2,2W 2,2.(2)式中:W 2,1表示网损值;W 2,2表示机组总出力;c 2,1表示网损成本系数,取值为0.05;c 2,2为火电机组成本系数,取值为0.3.3)新能源利用率F 3.F 3=1-W 3,1+W 3,2W 3,3.(3)式中:W 3,1表示弃风功率;W 3,2表示弃光功率;W 3,3表示新能源出力总功率㊂1.4.2 可靠性指标1)能源互补性F 4.F 4=1-W 4,1+W 4,2-W 4,3W 4,1+W 4,2+W 4,3.(4)式中:W 4,1表示风机出力值;W 4,2表示光伏出力值;W 4,3表示负荷功率值㊂2)峰谷差率F 5.F 5=1-W 5,1-W 5,2W 5,1.(5)式中:W 5,1表示负荷峰值;W 5,2表示负荷谷值㊂3)电压波动率F 6.F 6=1-U 1-U 2U 1.(6)式中:U 1表示电压峰值;U 2表示电压谷值㊂1.4.3 低碳性指标1)新能源出力占比F 7.F 7=W 7,1W 7,1+W 7,2.(7)式中:W 7,1表示新能源出力值;W 7,2表示火电机组出力值㊂2)碳排放量F 8.F 8=1-c 8,1W 8,1W 8,2.(8)式中:W 8,1表示火电机组功率;c 8,1表示碳排放系数,取值为0.785;W 8,2表示碳排放量总和㊂3)新能源波动性F 9.F 9=12(P WT ,t -P WT ,t -1)223P WT ,m a x+(P P V ,t -P P V ,t -1)223P P V ,m a x,t =1,2, ,24.(9)式中:P WT ,t 和P P V ,t 分别表示t 时刻的风电和光伏出力值;P WT ,m a x 和P P V ,m a x 分别表示风电和光伏出力的最大值㊂2 低碳电网综合评价方法通过运用第1节阐述的低碳电网综合评价指标体系与核心评价指标体系,结合实际情况,构建一个全面的新型电力系统全生命周期低碳评价体系评估模型,以满足不断变化的环境需求㊂步骤如下:1)数据预处理阶段㊂根据山西电网的运行状况,采用可再生能源时序出力模拟技术,从而获取大量的运行方式数据,以弥补历史运行数据的缺失㊂此外,利用新型电力系统模拟实际系统的各种运行状态,并预测可能发生的故障情况,从而实现大规模的数据生成㊂2)构建一个完整的评估体系,合理地调整每个指标的权重系数,可以采取主观㊁客观和综合相结合的方法㊂3)设立综合评价指标,其表达式为:A =(c 1w 1)2+(c 2w 2)2+ +(c nw n )2.(10)式中:A 表示综合评价值;c 1,c 2, ,c n 表示各评价指标对应的权重值;w 1,w 2, ,w n 表示各指标的对应值㊂A 对应情况见表2.表2 综合评价值T a b l e 2 O v e r a l l e v a l u a t i o n i n d i c a t o r s分组A经济性可靠性低碳性新能源占比10%0.08600.23100.1516新能源占比20%0.08090.22640.1565新能源占比30%0.08130.22020.1575新能源占比40%0.08610.21470.16094)通过结果展示环节,可以更加直观地审视评估结果,从而更好地了解各个场景的碳排放情况㊂此外,还可以通过绘制雷达图来清晰地展示出各个场景的优势和不足,从而更好地评估其低碳化发展的潜力㊂3 不同占比新能源场景分析取新能源占比10%㊁20%㊁30%㊁40%四组典型场景与新能源占比50%越界一组典型场景,基于本文建立的运行模拟方法对典型运行指标进行对比分析,其中新能源占比20%场景下的负荷与风光出力曲线如图3所示㊂14 第1期 张 敏,等:新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法风电负荷光伏4 0003 5003 0002 5002 0001 5001 0005000功率/ k W 510152025时刻/ h图3 负荷及风光出力示意F i g .3 S c h e m a t i c d i a g r a m o f l o a d a n d s c e n e r y o u t pu t 如下表3与图4是新能源占比10%的情况下各个指标的指标值以及权重情况㊂表3 新能源占比为10%时的指标值与权重T a b l e 3 N e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 10%o f t h e t o t a l 一级指标权重二级指标指标值权重经济性指标0.26燃料成本0.45300.140网损率0.77510.050新能源利用率0.99730.070可靠性指标0.42能源互补性0.23770.130峰谷差率0.66070.090电压波动率0.98400.200低碳性指标0.32新能源出力占比0.15300.110碳排放量0.79570.140新能源波动性0.96730.070网损率指标得分燃料成本新能源波动性碳排放量新能源出力占比电压波动率峰谷差率能源互补性新能源利用率图4 新能源占比10%情况指标图F i g .4 I n d e x c h a r t f o r t h e n e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 10% 由上述信息可知新能源占比10%的情况下,新能源利用率较高为0.99,但其出力占比较低只有0.15;由于接入的新能源较少,所以电压比较稳定,系统整体的稳定性较高㊂如下表4与图5是新能源占比20%的情况下各个指标的指标值以及权重情况㊂由上述信息可知新能源占比20%的情况下,与新能源占比10%时相似,新能源利用率较高但其出力占比较低只有0.19;由于接入的新能源较少,所以电压较为稳定,系统整体的稳定性较高;但由于新能源成本较高,所以其成本有所提高从0.45提高到0.49.表4 新能源占比为20%时的指标值与权重T a b l e 4 N e w e n e r g y ac c o u n t s f o r 20%o f t h e t o t a l 一级指标权重二级指标指标值权重经济性指标0.26燃料成本0.49220.140网损率0.75820.050新能源利用率0.98600.070可靠性指标0.42能源互补性0.34310.130峰谷差率0.66070.090电压波动率0.97690.200低碳性指标0.32新能源出力占比0.19220.110碳排放量0.82020.140新能源波动性0.92470.070网损率指标得分燃料成本新能源波动性碳排放量新能源出力占比电压波动率峰谷差率能源互补性新能源利用率图5 新能源占比20%情况指标图F i g .5 I n d e s c h a r t f o r t h e n e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 20% 如下表5与图6是新能源占比30%的情况下各个指标的指标值以及权重情况㊂表5 新能源占比为30%时的指标值与权重T a b l e 5 N e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 30%o f t h e t o t a l 一级指标权重二级指标指标值权重经济性指标0.26燃料成本0.54510.140网损率0.72370.050新能源利用率0.96390.070可靠性指标0.42能源互补性0.43530.130峰谷差率0.66070.090电压波动率0.96300.200低碳性指标0.32新能源出力占比0.24510.110碳排放量0.82390.140新能源波动性0.90360.070由上述信息可知新能源占比30%的情况下,随着新能源占比的不断提升,新能源利用率也随之下降到0.96且新能源出力占比也由0.15提升到0.245,其能源互补性也不断增加;由于接入的新能源增长,所以电压波动较大,系统整体的稳定性下降;由于新能源成本较高,所以其成本有所提高达到0.54.如下表6与图7是新能源占比40%的情况下24太原理工大学学报 第55卷各个指标的指标值以及权重情况㊂网损率指标得分燃料成本新能源波动性碳排放量新能源出力占比电压波动率峰谷差率能源互补性新能源利用率图6 新能源占比为30%的情况指标图F i g .6 I n d e x c h a r t f o r t h e n e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 30%表6 新能源占比为40%时的指标值与权重T a b l e 6 N e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 40%o f t h e t o t a l 一级指标权重二级指标指标值权重经济性指标0.26燃料成本0.66680.140网损率0.67230.050新能源利用率0.93620.070可靠性指标0.42能源互补性0.57860.130峰谷差率0.66070.090电压波动率0.94250.200低碳性指标0.32新能源出力占比0.26680.110碳排放量0.84110.140新能源波动性0.87310.070网损率指标得分燃料成本新能源波动性碳排放量新能源出力占比电压波动率峰谷差率能源互补性新能源利用率图7 新能源占比为40%的情况指标图F i g .7 I n d e x c h a r t f o r t h e n e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 40% 由上述信息可知新能源占比40%的情况下,新能源利用率明显下降且新能源出力占比提升达到0.26,其能源互补性不断增加,碳排放量指标由10%的0.79增加到0.84;电压波动达到0.94较大,系统整体的稳定性下降;由于新能源成本较高,所以其成本有所提高,网损率由10%的0.77下降到0.63.如下表7与图8是新能源占比50%的情况下各个指标的指标值以及权重情况㊂表7 新能源占比为50%时的指标值与权重T a b l e 7 N e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 50%o f t h e t o t a l 一级指标权重二级指标指标值权重经济性指标0.26燃料成本0.52510.140网损率0.70370.050新能源利用率0.89730.070可靠性指标0.42能源互补性0.43380.130峰谷差率0.63070.090电压波动率0.87920.200低碳性指标0.32新能源出力占比0.24530.110碳排放量0.83290.140新能源波动性0.86310.070网损率指标得分燃料成本新能源波动性碳排放量新能源出力占比电压波动率峰谷差率能源互补性新能源利用率图8 新能源占比50%情况指标图F i g .8 I n d e x c h a r t f o r t h e n e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 50% 由上述信息可知新能源占比50%的情况下,当新能源的占比超过一定的比例时,新能占比与出力反而出现下降的趋势,而且经济性与可靠性也随之下降㊂将新能源占比10%㊁20%㊁30%㊁40%综合比较,图9中面积较大的场景是较好的场景㊂随着新能源占比的逐渐增多,其低碳性与经济性总体呈现上升的趋势;其可靠性呈下降的趋势,由图9可知在新能源占比30%的情况下,其性能图面积最大,故需从3个角度综合比较选取合适的新能源占比情况㊂经济性低碳性可靠性场景1场景2场景3场景4图9 总体评分指标图F i g .9 O v e r a l l s c o r e i n d i c a t o r g r a ph 4 结束语由于新能源发电具有随机性㊁分散性㊁波动性等34 第1期 张 敏,等:新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法特点,本文建立新型电力系统全生命周期低碳评价体系,从经济性㊁可靠性㊁低碳性三个方面对低碳电网进行评估,得到新型电力系统低碳电网评价体系模型,并利用不同比例的新能源占比情况进行分析,评价其低碳电网效益发展趋势,为新型电力系统规划工作提供科学指导㊂本文的主要结论如下: 1)经济性总体随着新能源占比的不断提升有所升高,但当新能源出力占比达到峰值之后由于新能源出力的浪费,会呈下降的趋势㊂2)由于新能源发电的不确定性特点,可靠性会随着新能源占比的不断提升而下降,造成电力系统的不稳定㊂3)低碳性整体由于新能源出力的不断提升有所提升㊂故新能源占比的不断提升为电网的低碳发展做出很大的贡献,其经济性与可靠性也是衡量电网的重要指标,故需平衡三者的情况,得到新能源低碳发展的最优解㊂参考文献:[1]S T E R N N H.T h e e c o n o m i c s o f c l i m a t e c h a n g e:t h e s t e r n r e v i e w[J].A m e r i c a n E c o n o m i c R e v i e w,2007,98(2):1-37.[2] U K D E P A R T M E N T T R A D E.E n e r g y w h i t e p a p e r:o u r e n e r g y f u t u r e-c r e a t i n g a l o w c a r b o n e c o n o m y[E B/O L].[2003-02-24].h t t p s:ʊa s s e t s.p u b l i s h i n g.s e r v i c e.g o v.u k/m e d i a/5a7c1f5940f0b645b a3c6d4f/5761.p d f.[3] G O V E R NM E N T H M.T h e U K l o w c a r b o n t r a n s i t i o n p l a n-a n a l y t i c a l a n n e x[E B/O L].[2009-05-15].h t t p s:ʊa s s e t s.p u b l i s h-i n g.s e r v i 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新一代智能变电站层次化保护系统_宋璇坤
智能变电站专栏电力建设第34卷第7期2013年7月24 Electric Power Construction Vol.34,No.7,Jul.,2013基金项目:国家电网公司科技项目(新一代智能变电站设计关键技术研究)新一代智能变电站层次化保护系统宋璇坤1,李颖超2,李军1,肖智宏1,刘颖1,闫培丽1(1.国网北京经济技术研究院,北京市100052;2.北京交通大学,北京市100044)摘 要:坚强智能电网建设要求继电保护提高自身性能的同时,也需要加强与安稳控制的优化协调。
提出面向区域电网安全稳定的层次化保护控制系统的概念,该系统在传统保护配置的基础上,设置基于信息共享的站域保护控制和广域保护控制。
介绍了层次化保护控制系统的架构及功能配置,对比分析了其与现有保护、广域保护的性能,给出应用功能示例。
研究结果表明,所提出的层次化保护控制系统可作为今后智能变电站建设的应用方案推广实施。
关键词:智能电网;智能变电站;层次化保护控制;站域保护;广域保护控制Hierarchical Protection &Control System forNew Generation Smart SubstationSONG Xuankun1,LI Yingchao2,LI Jun1,XIAO Zhihong1,LIU Ying1,YAN Peili 1(1.State Power Economic Research Institute,Beijing 100052,China;2.Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China)ABSTRACT:A strong smart grid requires relay protection not only to improve its performance,but enhance theoptimization and coordination with stability control system as well.A new concept of hierarchical protection &controlsystem oriented to regional grid security and stability was proposed.On the basis of conventional protectionconfiguration,the substation-area protection &control unit and wide-area protection &control unit based oninformation sharing were set up.Then,the framework and function deployment of hierarchical protection &controlsystem,as well as its application examples were introduced.Through the comparison with the existed protectionscheme and wide-area protection scheme,its performance was also analyzed.The results have shown that theproposed hierarchical protection &control system can be promoted and applied in smart substation construction asapplication scheme.KEYWORDS:smart grid;smart substation;hierarchical protect &control;substation-area protection;wide-areaprotection &control中图分类号:TM 63 文献标志码:A 文章编号:1000-7229(2013)07-0024-06DOI:10.3969/j.issn.1000-7229.2013.07.0050 引 言电网互联和新能源接入是我国坚强智能电网建设的重要内容。
Q/GDW 679-2011《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》及编制说明
Q /G D W
国家电网公司企业标准
Q / GDW 679 要 2011
智能变电站一体化监控系统 建设技术规范
Technical specifications for construction of integrated supervision and control system of smart substation
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 20840.8 互感器 第 8 部分:电子式电流互感器(GB/T 20840.8,MOD IEC60044-8: 2001) DL/T 634.5101 远动设备及系统第 5-101 部分:传输规约基本远动任务配套标准 DL/T 634.5104 远动设备及系统第 5-104 部分:传输规约采用标准传输协议集的 IEC60870-5-101 网络访问 DL/T 860 变电站通信网络和系统 Q/GDW 215 电力系统数据标记语言-E 语言规范 Q/GDW 383 智能变电站技术导则 Q/GDW 396 IEC61850 工程继电保护应用模型 Q/GDW 416 电力系统同步相量测量(PMU)测试技术规范 Q/GDW 441 智能变电站继电保护技术规范 Q/GDW 534 变电设备在线监测系统技术导则 Q/GDW 622 电力系统简单服务接口规范 Q/GDW 623 电力系统动态消息编码规范 Q/GDW 624 电力系统图形描述规范 国家电力监管委员会第 5 号令《电力二次系统安全防护规定》 国家电力监管委员会电监安全〔2006〕34 号《电力二次系统安全防护总体方案》
适应新能源并网的新一代变电站自主可控二次系统研究与应用
第6期(总第243期)2023年12月山 西 电 力No.6(Ser.243)Dec.2023 SHANXI ELECTRIC POWER适应新能源并网的新一代变电站自主可控二次系统研究与应用张立伟,刘红丽,谢东升(国网山西省电力公司经济技术研究院,山西 太原 030021)摘要:二次系统作为变电站的重要组成部分,其重要性日益凸显。
针对现有二次设备存在核心软件依赖进口、存在潜在的信息安全风险等问题,指出研究并应用安全自主可控的新一代二次系统十分必要。
从站控层、间隔层、辅助设备智能监控系统等方面分析了新一代变电站自主可控二次系统的架构和信息流,并与现有变电站二次系统进行了比对分析,总结归纳出新一代变电站较常规变电站的优势,为进一步提高变电站建设质效提供了实操性强的理论依据。
关键词:新能源并网;变电站二次系统;自主可控;安全防护;智能监控中图分类号:TM63 文献标志码:A 文章编号:1671-0320(2023)06-0017-040 引言 变电站二次系统是变电站的重要组成部分,对变电站的安全稳定运行起着重要作用。
现有二次系统存在如下问题:核心芯片多依赖进口,基础软件存在信息安全隐患;数据采集方式不统一,设备功能交叉重复;设备监控覆盖不全,设备数据利用不足;安全主动防护不足,安全监测存在盲区。
本文针对上述问题,考虑变电站二次系统建设发展需求,从全面自主可控、安全防护有效、系统功能优化、运行全面监控4个维度,以芯片和操作系统自收稿日期:2023-05-21,修回日期:2023-08-10作者简介:张立伟(1982),女,山西太原人,2008年毕业于太 原理工大学电力系统及其自动化专业,硕士,高级工 程师,从事35~500 kV输变电、改扩建、新能源接入 等工程变电站二次系统的审查工作; 刘红丽(1985),女,山西太原人,2012年毕业于太 原理工大学电力系统及其自动化专业,硕士,高级工 程师,从事新能源并网研究工作; 谢东升(1980),男,山西太原人,2003年毕业于太 原理工大学电力系统及其自动化专业,高级工程师, 从事35 kV~500 kV输变电、改扩建等工程变电站技 术方案管理工作。
智能变电站继电保护检测和调试技术分析_4
智能变电站继电保护检测和调试技术分析发布时间:2022-12-07T07:38:30.102Z 来源:《中国电业与能源》2022年15期作者:刘洋[导读] 近年来,我国对电能的需求不断增加,智能变电站建设越来越多。
刘洋国网山西省电力公司太原供电公司摘要:近年来,我国对电能的需求不断增加,智能变电站建设越来越多。
在智能变电站的运行过程中,不可以再继续使用传统的继电保护方法,智能电网状态检测的应用范围也更广,并不会仅仅局限在检修状态的范围里,而是需要不断扩大智能电网的各项功能,包括保证电网的安全运行,并且优化变电站的调度能力,保证电网经济地运营,加强企业的服务经营。
电力系统必须更加关注智能变电站的继电保护系统,探索可以适应现阶段智能变电站继电保护的工作方法,在运维系统中发挥作用,从而也可以保证我国智能变电站的稳定发展。
本文首先分析了变电站传统继电保护运检模式,其次探讨了智能变电站继电保护检测和调试技术应用,以供参考。
关键词:检测与调试,继电保护,智能变电站引言智能变电站提升了智能化的管理措施和手段。
在智能变电站的自动化巡检中,继电保护检测和调试技术的应用具有极大的价值,可以为整体变电站的运行提供较好的辅助效果,实施严格的监控手段。
因此,智能变电站的技术管理部门必须在实践中不断进行探究,提升继电保护检测和调试技术的应用范围,促进变电站智能巡检工作的落实。
1变电站传统继电保护运检模式传统继电保护运检模式通常由巡视和定检两部分组成,其中巡视主要涉及环境外观检查、直流电源状态检查等工作内容,通常采取人工巡视、记录及对比的方式获取状态信息,日常巡视每日一次,专业巡视每季度一次,这种状态获取方式虽然具有较高的准确性,但其工作量巨大,且无法对继电保护状态进行实时分析。
定检则涉及保护装置功能检查、各项回路检查等工作内容,状态信息获取方式也是以人工为主,通常在继电保护系统投入使用后3年进行首次部检,投入使用后6年进行首次全检,随后每3年交替进行部检和全检。
智能站设计在变电二次继电保护中的作用_1
智能站设计在变电二次继电保护中的作用发布时间:2022-01-14T03:38:44.413Z 来源:《当代电力文化》2021年28期作者:占添乐范芳芳汪亚茜[导读] 随着社会电力发展水平的提高,给供电质量和效率提出了更高的要求占添乐范芳芳汪亚茜国网江西省电力有限公司检修分公司江西 330096摘要:随着社会电力发展水平的提高,给供电质量和效率提出了更高的要求,供电运输质量需要更加先进的电气设备,这就需要相关人员做好电力运维工作并且在变电站的智能化设计上加以研究,使得变电站二次继电保护稳定运行,同时智能变电站应用范围扩大,也与智能发电、输电和变电相适应,加快了变电站的运行,为变电站自动化的发展提供了动力,从而建设智能电网为人们的生产生活提供便利,给企业的生产和我国未来电气领域的发展带来新的契机。
关键词:智能站设计;变电二次;继电保护;作用1智能站设计在变电站二次继电保护中的概述随着科学技术的快速发展,智能电力的普及范围不断扩大,也使得智能站在变电的线与线的连接方法发生了较大的转变,由传统的电缆转变为光纤光缆,与此同时,其传输信号的形式也发生了转变,形成了模拟报文传输形式。
受到这些转变的影响,使得变电站二次继电闭合回路的组成也发生了转变。
以220kV双母线连接线的间隔线路为例,首先,对智能变电站进行维护的主要部分在于组合单元的电流强度以及电势差数值,在进行检查与维修组合单元的过程中,需要将其中作为样本数据的保护装备统一推出运转,这属于变电二次安全举措。
其次,由于二次安全举措过程中只有逻辑断开点,没有硬件断开点,这边需要线路保护装备二次安全举措。
因此,如果需要针对装备进行转动实验以及逻辑实验,则需拔下线路样本光纤接口,实现硬件断开点。
而要想从装备收集数据,可以应用数字化测试设施来达到这一目的。
2智能站在变电二次继电运作中的重要保护作用现如今,科学技术水平的不断提升,使各行各业对电子计算机技术进行了具体的普及和应用,极大提高了人们的生活水平。
浅谈变电运维技术中的智能化技术武晋龙_1
浅谈变电运维技术中的智能化技术武晋龙发布时间:2021-11-10T01:35:34.162Z 来源:基层建设2021年第24期作者:武晋龙[导读] 变电站作为我国国家电网的重要组成部分,其在电力行业发展方面起到关键作用。
但是,变电站管理工作中经常会遇到变电运维技术应用问题国网山西省电力公司晋中供电公司山西省晋中市 030600摘要:变电站作为我国国家电网的重要组成部分,其在电力行业发展方面起到关键作用。
但是,变电站管理工作中经常会遇到变电运维技术应用问题,这就说明了传统变电运维技术在应用方面表现不佳。
而现如今,在加变电运维智能控制模式后,其技术应用逐渐得以优化,变电控制与分配逐渐到位,变电运行指示转交变电站技术操作流程也逐渐自然化。
相比之下,控制中心监管与传统变电站管理模式相比而言在技术应用管理方面更加具有优势,它能够从智能管理模式应用方面实现信息收集流程优化,分析并整理提出更多技术内容,真正建立智能变电站管理模式,保证管理部门测量中心、管理发哪位都能等实现控制与模拟优化,有效提升变电运行有效管理模式。
它主要针对测量、调节中心实现科学合理管控,它所追求的模拟自动化水平相对较高,它可有效提升变电运行整体速度与电能传递效率。
现代我国的技术,无论是在软件方面,还是硬件方面,都与国外的转换技术和电测量技术存在差距。
若这些差距能缩小,我国的可变电气技术自动维护的科学性和安全性将会得到增加,变电运行的智能技术将得到很大的改进。
关键词:变电运维;智能化现在,变电站是我国电网的关键组成部分,在我国电力行业的可持续发展中起着关键的作用。
在24小时值班的变电站中,这种监控方式虽然能及时解决处理突然出现的问题,但对人力资源的最佳分配会产生不利影响。
随着经济发展和科学技术水平的提高,变电所监管方式逐渐变成了智能控制模式,不需要为变电站全天24小时安排特殊监管人员,可以使现代化设备对变电站进行整体的控制和分配,还可以通过控制中心接收信息,并将变电运行的指示转交给变电站。
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智能变电站专栏电力建设第34卷第7期2013年7月24 Electric Power Construction Vol.34,No.7,Jul.,2013基金项目:国家电网公司科技项目(新一代智能变电站设计关键技术研究)新一代智能变电站层次化保护系统宋璇坤1,李颖超2,李军1,肖智宏1,刘颖1,闫培丽1(1.国网北京经济技术研究院,北京市100052;2.北京交通大学,北京市100044)摘 要:坚强智能电网建设要求继电保护提高自身性能的同时,也需要加强与安稳控制的优化协调。
提出面向区域电网安全稳定的层次化保护控制系统的概念,该系统在传统保护配置的基础上,设置基于信息共享的站域保护控制和广域保护控制。
介绍了层次化保护控制系统的架构及功能配置,对比分析了其与现有保护、广域保护的性能,给出应用功能示例。
研究结果表明,所提出的层次化保护控制系统可作为今后智能变电站建设的应用方案推广实施。
关键词:智能电网;智能变电站;层次化保护控制;站域保护;广域保护控制Hierarchical Protection &Control System forNew Generation Smart SubstationSONG Xuankun1,LI Yingchao2,LI Jun1,XIAO Zhihong1,LIU Ying1,YAN Peili 1(1.State Power Economic Research Institute,Beijing 100052,China;2.Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China)ABSTRACT:A strong smart grid requires relay protection not only to improve its performance,but enhance theoptimization and coordination with stability control system as well.A new concept of hierarchical protection &controlsystem oriented to regional grid security and stability was proposed.On the basis of conventional protectionconfiguration,the substation-area protection &control unit and wide-area protection &control unit based oninformation sharing were set up.Then,the framework and function deployment of hierarchical protection &controlsystem,as well as its application examples were introduced.Through the comparison with the existed protectionscheme and wide-area protection scheme,its performance was also analyzed.The results have shown that theproposed hierarchical protection &control system can be promoted and applied in smart substation construction asapplication scheme.KEYWORDS:smart grid;smart substation;hierarchical protect &control;substation-area protection;wide-areaprotection &control中图分类号:TM 63 文献标志码:A 文章编号:1000-7229(2013)07-0024-06DOI:10.3969/j.issn.1000-7229.2013.07.0050 引 言电网互联和新能源接入是我国坚强智能电网建设的重要内容。
全国联网可能引起的稳定水平降低、新能源接入带来的运行方式多样等,对电网安全稳定运行提出了严峻挑战[1]。
继电保护作为电网安全稳定运行的第一道防线,必须适应甚至超前电网的发展需求。
目前,继电保护仍坚持面向电力元件的配置方案,利用元件“本地”信息判断故障,利用设备冗余和上下级保护的时间配合提高继电保护的可靠性,随着电网互联和运行方式的复杂化,继电保护整定配合越来越困难。
与此同时,继电保护缺乏对系统运行情况的“理解”和动作后对电网影响的评估,在传统元件保护各自正确的相继动作下,可能产生连锁跳闸导致整个互联系统崩溃[2],继电保护与安稳控制的不协调问题凸显。
因此,不仅要加强继电保护自身的可靠性,还应加强继电保护与安全稳定自动装置的优化配置[3]。
为改善继电保护对系统运行方式的适应性,广域保护成为近年来继电保护领域研究的热点[4-10],但其应用实现还有待相关技术进一步成熟。
近几年,以IEC 61850、以太网应用为特点的数字化(智能)变电站建设,为继电保护发展提供了新的契机,相关研究机构也迅速提出了多种变电站继电保护方案。
文献[11]提出的基于数字化变电站的集中式保护,在传统第34卷第7期宋璇坤,等:新一代智能变电站层次化保护系统智能变电站专栏Electric Power Construction Vol.34,No.7,Jul.,2013 25 保护设置的基础上,增加了基于拓扑理论的网络保护模块作为全站系统级保护,利用信息共享,提高了保护性能。
文献[12]提出一种分层配置的继电保护方案,间隔层仅配置主保护,站控层设置站域智能保护管理单元进行站域后备保护和管理。
文献[13]进一步提出按元件配置主保护并下放到一次设备布置,变电站层配置集中式后备保护,并预留广域保护接口。
本文提出一种面向区域电网的层次化保护控制系统,在现有保护配置基础上,增加站域级和广域级保护控制,优化继电保护与安稳控制,提高继电保护性能的同时,增强了其对电网运行的适应能力。
1 层次化保护控制系统总体架构1.1 系统定义层次化保护控制是指综合应用电网全网数据信息,通过分布、协同的功能配置,实现时间维、空间维和功能维的协调配合,提升继电保护性能和系统安全稳定运行能力的保护控制系统。
就地级面向单个被保护对象,利用被保护对象自身信息独立决策,实现快速、可靠的保护功能。
站域级面向变电站内多个对象,利用相关对象的电压、电流、开关状态、保护启动、动作等信息,集中决策,实现相关对象的保护及控制功能。
广域级面向区域内各个变电站,利用站内综合信息及跨站、跨对象信息,统一判断决策,实现相关保护、安稳控制等功能。
1.2 总体架构层次化保护控制系统分别在就地级、站域级和广域级设置保护装置。
就地级保护基于现有保护配置,面向单个元件,其功能实现不依赖于站域级和广域级保护;站域保护与控制主机分别接入站内各电压等级过程层网,综合全站信息实现保护控制功能,布置上属于间隔层装置,功能上属于站控层设备;广域保护与控制主机布置在区域内枢纽变电站(500kV),通过广域通信网络接入各站相关信息,实现后备保护及安稳控制的功能。
层次化保护控制系统在就地级、站域级、广域级配置多重保护,时间维、空间维、功能维协调配合,形成面向区域电网安全稳定的立体防护体系,其架构如图1所示。
图1 层次化保护控制系统架构Fig.1 Framework of hierarchical protection &control system智能变电站专栏电力建设2013年7月26 Electric Power Construction Vol.34,No.7,Jul.,20131.3 层级关系广域保护控制采集站域保护控制、测量信息,并经站域保护控制系统下达指令;站域保护控制直接采集过程层信息,不经就地级保护直接下达控制指令;就地保护相对独立,不受站域保护控制、广域保护控制影响。
1.4 “三维”特点在时间维度方面,就地级保护各类主保护无延时动作(20~30ms),后备保护通过分段延时实现相互配合,为了满足选择性和可靠性,牺牲了保护的速动性(0.8~1.2s)。
站域级和广域级保护可以用综合信息加速就地后备保护(0.3~0.5s)。
各级保护、安稳控制协调配合,提升继电保护性能和安稳控制水平。
各类功能的时间分布如图2所示。
在空间维度方面,就地级保护实现对单个对象“贴身防卫”;站域级保护与控制综合利用站内信息实现“站内综合防御”;广域级保护与控制综合利用站图2 层次化保护控制系统相关功能时间分布Fig.2 Time distribution of relative functions ofhierarchical protection &control system间信息实现“全网综合防御”。
层次化保护控制点面结合,实现对区域电网的全方位保护。
各层级保护范围如图3所示。
图3 层次化保护控制系统各层级保护范围划分Fig.3 Protection range of each level of hierarchical protection &control system 在功能维度方面,就地级保护以快速、可靠隔离故障元件为目的,利用单个元件的信息独立决策,实现快速、可靠的元件保护。
站域保护控制配置站内所有保护单套配置元件的就地级保护作为冗余,配置部分公用保护(失灵保护)及相邻变电站元件后备保护。
根据电压等级及变电站承担任务的不同,站域保护可配置备用自投、低频/低压减负荷等功能。
同时,站域保护作为广域保护服务子站,为广域保护发送本站信息,接收、转发广域保护主站发出的控制命令。
广域保护系统包括继电保护和安全自动控制2个方面,配置差动原理的后备保护,完成站间联络线路的后备保护,同时实现电网拓扑分析、潮流分析、后备保护定值第34卷第7期宋璇坤,等:新一代智能变电站层次化保护系统智能变电站专栏Electric Power Construction Vol.34,No.7,Jul.,2013 27 调整、稳定预测、紧急控制等功能。
2 层次化保护控制配置方案2.1 就地级配置方案就地级保护基于现有保护配置方案,尽量靠近一次设备布置,安装于就地户外柜、汇控柜或预制式设备舱。
(1)220kV及以上电压等级线路按双重化原则配置独立的保护功能,110(66)kV电压等级按单套配置保护功能。