华东电网智能变电站的试点研究分析_范金华

第38卷　第7期2010年7月V o l.38　N o.7 J u l.　2010华东电网智能变电站技术专栏华东电网智能变电站的试点研究分析范金华,万炳才(华东电网有限公司,上海　200002)摘　要:智能变电站具有分布式智能决策的高级功能,是组成智能电网的智能节点。

开展智能变电站的试点研究,对华东电网全面推进统一坚强智能电网建设具有重要的基础性意义。

从智能变电站与数字化变电站的差异分析出发,具体阐述了智能变电站的远景功能和特征,介绍了国内外相关领域研究水平,并着重论述了华东电网开展智能变电站试点研究的必要性和优势条件。

关键词:智能变电站;数字化变电站;华东电网;可行性分析;智能电网作者简介:范金华(1951-),男,高级工程师,基建部主任,从事电网企业电力工程及基建管理工作。

中图分类号:T M63 文献标志码:A 文章编号:1001-9529(2010)07-0955-04F e a s i b i l i t y A n a l y s i s o f P i l o t S t u d y o f I n t e l l i g e n t S u b s t a t i o ni nE a s t C h i n a P o w e rG r i dF A NJ i n-h u a,W A NB i n g-c a i(E a s t C h i n a G r i d C o.,L t d.,S h a n g h a i200002,C h i n a)A b s t r a c t:I n t e l l i g e n t s u b s t a t i o n h a s t h e a d v a n c e df u n c t i o no f d i s t r i b u t e di n t e l l i g e n t d e c i s i o n-m a k i n g,w h i c h i s t h e i n-t e l l i g e n t n o d e o f f o r m i n g s m a r t g r i d.P e r f o r m i n gt h ep i l o t s t u d y o f i n t e l l i g e n t s u b s t a t i o nh a s t h e f u n d a m e n t a l s i g n i f i-c a n c e f o r E a s t C h i n aP o w e r G r i dt oc o m p r e h e n s i v e l yad v a n c et he c o n s t r u c t i o nof t h e u n i f i e da n ds t r o n gs m a r tg r i d.B a s e d o nt h e a n a l y s i s o f t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n i n t e l l i g e n t s u b s t a t i o n a n dd i g i t a l i z e ds u b s t a t i o n,t h e p r o s p e c t i v e f u n c-t i o n s a n df e a t u r e s o f i n t e l l i g e n t s u b s t a t i o nw e r e e l a b o r a t e d i n d e t a i l,t h e r e s e a r c h l e v e l s o f t h e r e l a t e df i e l d s i n d o m e s-t i c a n da b r o a dw e r es u m m a r i z e da n d,i np a r t i c u l a r l y,t h en e c e s s i t y a n ds u p e r i o r c o n d i t i o n s o f c o n d u c t i n gt h ep i l o t s t u d y o f i n t e l l i g e n t s u b s t a t i o ni nE a s t C h i n a P o w e r G r i d w e r ee l a b o r a t e d.K e yw o r d s:i n t e l l i g e n t s u b s t a t i o n;d i g i t a l s u b s t a t i o n;E a s t C h i n a P o w e r G r i d;f e a s i b i l i t y a n a l y s i s;s m a r t g r i d 智能电网作为一个完整的信息架构和基础设施体系,可实现对电力客户、电力资产、电力运营的持续监视,利用“随需应变”的信息提高电网公司的管理水平、工作效率、电网可靠性和服务水平。

随着全球经济社会的发展,世界各国的电网规模不断扩大,影响电力系统安全运行的不确定因素和潜在风险随之增加,而用户对电力供应的安全可靠性和质量要求越来越高,电力发展所面临的资源和环境压力越来越大,市场竞争迫使电力经营者不断提高企业运营效率。

21世纪初智能电网在欧美的发展,为全世界电力工业在安全可靠、优质高效、绿色环保等方面开辟了新的发展空间[1-4]。

2009年,中国国家电网公司正式提出建设统一坚强智能电网的战略性决策。

智能电网建设将成为未来十年中国电网发展的主要方向。

智能变电站是智能电网的智能节点,在智能电网的研究和实施中处于基础性地位。

智能电网的建设成功的前提条件是智能变电站的逐步成熟。

1　智能变电站与数字变电站的差异智能变电站是指采用先进、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[5]。

智能变电站建立在数字变电站基础之上,通过现代电力通信、信息和新材料等技术,使变电站由“被动”变为“主动”,具备分布式智能决策的高级功能,以及与调度中心的强互动能力。

而目前的数字化变电站是以I E C61850、光电互感器、综09562010,38(7)合测控和同步测量为特征,由于缺乏变电站本地智能决策能力,尚处于智能变电站的初级阶段。

从目标角度看,数字化只是技术手段,智能化才是目标。

2　智能变电站的远景功能和特征随着技术的发展,变电站将逐渐由数字化向初步智能化乃至综合智能化的方向发展,智能变电站远景功能和特征可以包括以下几个方面。

2.1　基本特征(1)数字　提供变电站级的统一兼容的数字化信息平台[6];(2)自愈　具备变电站本地的分布式智能报警、诊断、分析、决策和控制功能,一次设备和二次设备都具备自愈能力;(3)可靠　为调度中心提供高可靠的实施信息,使电网和设备的运行维护更可靠、更安全;(4)自治　具备变电站本地敏捷数据处理、分析和智能决策功能,为调度中心提供综合信息和数据,信息实现有效分层;(5)协调　可接受控制中心的全局协调,可接受调度中心的综合指令。

2.2　功能(1)分布式集成数据平台　采用统一数据库,将综合自动化、P M U、保护等不同类型采集数据进行集成,开放标准化接口,为变电站分布式智能应用构筑统一信息平台。

(2)分布式三相网络建模　基于单线图自动生成变电站一次系统三相网络模型,提供标准化的图形和模型,支持调度中心自动拼接图形和模型,实现调度中心图模的免维护,支持调度中心自愈和备调重构。

(3)分布式三相状态估计　利用本地测量的高冗余性,实现高可靠性、高精度、高效率的变电站三相状态估计,实现拓扑错误和模拟量坏数据的检测和辨识,获得高可靠的拓扑结构,高精度的母线电压、支路电流和复功率等数据,将调度中心实时数据的可靠性问题解决在变电站内部。

(4)变电站图、模、数的导出和远程传输功能　基于I E C61970标准和调度数据网,为调度中心提供变电站图形、模型和实时中和数据。

(5)分布式智能报警　对报警信息进行压缩,为调度中心快速提供重要的报警,提供事故的原因信息和故障定位信息,提供最少的事件信息列表,解决调度中心事故时报警信息爆炸的问题,显著提高调度员对事故反应和处理的速度。

(6)电能质量检测　对谐波、三相不平衡、电压跌落等电能质量问题进行检测和报警,传输到调度中心,辅助决策。

(7)模型参数和控制灵敏度的在线估计　基于本地快速同步测量,可在线估计负荷、变压器的静态(或动态)模型参数,在线估计线路的热稳定极限,高精度估计一些控制灵敏度信息,供变电站和调度中心分析决策用。

(8)分布式母线负荷预测　预测变电站母线负荷,为变电站分布式安全评估和控制决策提供前瞻预测能力。

(9)设备状态在线诊断　基于在线监测获得的电气设备信息,对设备的健康状况和运行状态进行诊断,为设备维护检修和控制决策提供依据。

(10)分布式安全评估和控制　确定变电站的运行状态,包括:正常、警戒、紧急和待恢复等几种状态;基于本地测量实现电压稳定负荷裕度的快速评估,实现无功补偿投切或切负荷量的控制决策,可不受电网模型参数的影响。

(11)分布式电压自动控制　基于本地测量,进行无功补偿、分头档位、调相机和S V C的控制决策,具有安全、可靠和敏捷等特点,同时接受调度中心下达的全局协调指令,如:定值修改、控制策略设置、闭锁信号下发等。

(12)分布式智能恢复控制　以两级分布式备自投为例,当线路故障导致负荷失电时,可通过自动倒负荷恢复供电,同时接受调度中心安全分析功能下达的全局协调指令。

(13)分布式智能保护　可自动接受调度中心在线保护定值计算结果,实现继电保护整定值的在线修改,适应电网运行方式变化。

3　国内外研究水平由于国外智能电网研究着重于配电网与需求范金华,等　华东电网智能变电站的试点研究分析0957侧的建设[7,8],在智能变电站方面主要还是停留在理论的功能与结构设计阶段[9-11],尚没有系统的智能变电站建设规划。

而国内方面,随着国家电网公司智能电网规划与试点工作的全面展开,智能变电站的建设与改造作为国家电网公司智能电网的试点项目而随之启动,并在110k V～750 k V多个电压等级上展开了若干智能变电站的试点工程建设。