南瑞继保智能变电站高级应用专题报告

智能变电站高级应用专题报告目录1概述2高级应用介绍2.1程序化操作2.2与主站系统的无缝连接(图模一体化)2.3智能告警及分析决策2.4无功自动调节2.5智能开票系统3预研功能3.1分布式状态估计3.2设备在线监测与状态检修3.3事故信息综合分析决策1 智能变电站概述智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。

由先进、可靠、节能、环保、集成的设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础，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、协同互动等高级应用功能。

智能变电站对于硬件、软件同样有自身的需求。

对于软件来说，智能化意味着自动化程度更高，将工作人员从大量繁复、易出错的工作中解放出来；更聪明，对于系统运行状态并不是简单的通知运行人员，而是可以从系统采集数据中判断自身所处的状态，并可以对状态进行闭环的处理；更灵活，系统部署方便、系统规模可调整，与其它系统的集成方便。

2高级应用介绍2.1程序化操作程序化操作也称为顺序控制。

变电站程控操作是指变电站内智能设备依据变电站操作票的执行顺序和执行结果校核要求，由站内智能设备代替操作人员，自动完成操作票的执行过程。

实际操作时只需要变电站内运行人员或调度运行人员根据操作要求选择一条顺控操作命令，操作票的执行和操作过程的校验由变电站内智能电子设备自动完成。

在智能化变电站内实施顺控操作，能够使智能化变电站真正实现无人值班，达到变电站“减员增效”的目的；同时通过顺控操作，减少或无需人工操作，最大限度地减少操作失误，缩短操作时间，提高变电站的智能程度和安全运行水平。

智能化变电站的几个特点：一次设备智能化和二次设备网络化；互操作性和开放性；分层分布式系统；一次设备和二次设备可靠性的提高。

这几个特点，都很好的满足程控操作对变电站的一次和二次的要求。

程控操作和智能化变电站的关系，细化列出以下几个方面：（1）一次设备智能化和电动化要求：智能化变电站过程层的智能单元和合并单元装置，使一次设备具有智能化特点，能够传输更完善和详尽的位置、环境、告警和采样信息，能够快速可靠接收GOOSE报文，达到程控操作一次设备包括断路器、隔离刀闸、地刀、手车等；（2）一次设备较高可靠性的要求：程控操作正确性和成功率的关键因素有两个，即一个是，一次设备可靠性高，不能出现不能操作或操作不到位的情况；另一个是，一次设备辅助接点位置与一次设备实际位置的严格对应。

一次设备位置的辅助接点信号，智能单元采用双位置信号加强其可靠性，通过GOOSE网络接入间隔层设备，双位置信息可以监视辅助接点位置异常，此时需要闭锁相关操作；（3）二次设备可靠性的要求：变电站间隔层设备和过程层设备间的GOOSE 和SMV联系，都有完善的网络断链告警检测机制，改变了传统硬连线不能周期检测的问题，提高了设备间联系的可靠性；（4）保护测控设备之间互操作的要求：在变电站实施程控操作，特别是在750kV变电站实施，涉及到自动化设备、保护设备之间的互操作，因此变电站自动化系统必须是一个开放系统，选择合适的变电站系统通信平台，也是变电站应该解决的问题。

智能化变电站在间隔层设备和过程层设备都实现了信息共享和传递，真正意义上实现了变电站自动化设备的互操作。

将IEC61850标准体系引入变电站自动化系统,作为变电站的通信体系规范，并在此基础上实施程控操作，可以提高系统的性能和可靠性。

2.2与主站系统的无缝连接IEC先后制订了关于变电站自动化设备和系统通信及对象建模的IEC61850标准，以及关于公共信息模型（CIM）和企业信息管理与集成的IEC61970和IEC61968标准。

由于IEC61850标准在对象建模方面存在的问题，例如对象模型没有基于UML建模语言，IEC61850标准自身存在不完全兼容的两套对象模型等，导致IEC61850与IEC61970标准的对象模型存在不协调的地方。

所以，建立IEC61850的UML模型是实现与主站系统无缝连接的关键。

通过对IEC61850标准和/或CIM的模型进行修改，可实现模型间的协调。

为实现此目标，我公司开发了图模一体化工具。

图模一体化工具可以与SCD工具集成在一起，可以生成SVG文件，SCD文件也要包含模型与图形的关联。

主要功能:1）创建符合IEC61850-6规范的SCD文件。

2）图形化的方式构建变电站一次系统单线图。

支持以图形化的方式绘制电力系统单线图，并自动生成符合IEC61850规范的变电站一次模型。

●支持层次化的变电站一次模型结构●自动识别连接关系，并生成相应的连接关系模型●提供了预定义的基本图元及一次设备模型图元●方便的图元及图形属性编辑●支持缩放、旋转、图层以及对齐等图形化操作以加快图形化建模过程●支持关联变电站功能逻辑节点●支持导入/导出SSD文件●支持图形数据的额外存储3）构建不同的变电站结构及创建完整的变电站明细(SSD)。

4）从符合IEC61850-6规范ICD中导入智能电子设备(IED)支持导入符合61850-6规范的ICD文件以生成IED模型,ICD文件在导入过程中，支持schema校验以及DataTypeTemplates校验，并提供忽略和添加前缀2种处理方式以解决冲突；若该ICD文件中含有通信信息，导入文件时，通过选择SubNetwork 完成通信信息的配置5） GOOSE、SMV配置通过IED配置中提供的GSE Control、SMV Control以及Inputs的配置功能，完成Goose和SMV的接收到发送的关联配置。

GSE Control和SMV Control提供了该IED下的Goose控制块及采样值控制块的配置功能，Inputs中则提供了从外部IED发送过来的信号与该IED下的接受信号的关联。

支持以表格方式配置内外部信号的关联，在这种配置方式下，内外部信号的关联信息以二维表格的方式呈现出来，并提供相应的界面供用户选择相应的内部信号及外部信号，并加入到该二维表格中。

6)支持SVG格式图形的导出SVG图形是通用的图形格式，导出的SVG图形可以给后台或调度使用2.3智能告警及分析决策值班员会面对越来越多的信号，越来越复杂的系统。

传统告警系统只会机械的报告系统发生的事件，尤其是系统发生事故时，潮水般的信号使得值班人员无所适从，实际上相关信号是具备很强的逻辑关系的，但是只有具备丰富经验和扎实理论的值班人员才能给出正确的判断。

基于对全站设备对象信息建模的情况下，实现对全站告警信息进行分类告警、信号过滤，同时通过对变电站运行状态进行实时的在线分析，自动报告变电站异常并提出故障处理指导，实现基于管理、检修和实时运行一体化的告警系统。

变电站信号智能告警专家系统的推理机对信号的推理方式包括四个层次：（一）告警信息的查看一般是通过时序以平板方式进行查看，优点在于时效性佳便于时刻关注系统实时信息，缺点在于不够直观，往往需要对照系统拓扑图才能进行分析，并在事故时，由于其它信号的干扰，影响使运行人员集中注意力于故障间隔。

智能告警系统可实时查看某测点、某设备、某间隔在某个时间段内的动作信息，也可以复合选择多个间隔\设备\测点进行查看,也可以按照设备类型,测点类型进行组合。

(二) 单事件推理对单个告警信息进行推理判断、提供原因及处理方案。

(三) 异常诊断对短时间内连续发生、有内在关联的一组事件信息进行综合推理判断，给出原因及处理方案。

实时根据当前的所有在动作状态的异常告警进行综合分析——主要在一定时间窗范围内，某厂站的某个间隔下出现多个异常告警信号，多由于同一个故障或者异常原因导致，（主要是针对PT断线故障、PT 电压消失、CT故障、直流电压消失、控制回路断线，等这种具有迁延性故障异常）(四) 故障智能诊断完成根据电力系统故障跳闸等信号综合分析出故障的位置，主要实现：监控系统告警信息的预处理、扰动类型辨识、电网故障诊断等功能。

（1）告警信息预处理智能告警系统实时监视电网运行情况可监测开关变位，保护信号、事故总信号等故障信息，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，备自投信息，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：故障扰动、人工操作、错误信息。

（3）电网故障诊断电网故障诊断是为调度值班运行人员服务，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;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。

电网故障诊断软件的主要功能如下：（1）电网故障诊断启动检测监控开关变位，保护信号，事故总信号等故障信息，并通过相关信息和数据进行分析、判断，剔除伪信息后，作为电网是否发生事故的判断依据。

（2）故障设备的诊断根据开关变位情况，通过网络拓扑分析，保护单元、保护装置与开关的关系分析，判断故障停电范围、及事故性质；并找出因本事故而导致的其它变电所停电事故等。

对于简单故障，定位到元件；对于复杂故障（开关或保护拒动、误动），定位到区域；（3）开关及保护动作评价在接入较为完备的保护故障信息情况下，可通过保护动作信息并结合开关变位信息自动诊断故障设备，并对故障涉及的保护和开关动作情况进行评价，提供运行人员准确的事故原因及故障设备。

（4）找不到原因的报警信息及其原因分析根据故障设备－保护－开关间的因果逻辑分析，将下述信息作为异常的报警信息列出来，需要值班员再检查确认：不能确定具体原因的动作保护或开关信息;（5）故障诊断结果的显示在故障诊断结束后，系统应自动生成电网故障诊断报告，显示给用户。

并提供历史故障诊断报告的查询浏览功能。

下面针对每个类型进行举例说明。

1）单事件推理2）关联多事件推理3）故障智能推理（1）线路故障跳闸，重合闸成功。

故障条件：某线路保护动作出口跳闸开关分闸变位信号事故总（可选）开关保护动作信号（可选）重合闸信号（可选）开关合闸变位信号相应开关在合位故障结论：某线路故障跳闸，重合闸成功推理过程：a. 推理机检测到“某线路保护动作”后，启动“线路故障跳闸，重合闸成功”故障推理模块。

b. 拓扑获得该线路相关断路器。

c. 在时间窗内检查是否有该线路相关断路器的出口跳闸信号，没有则终止推理。

d. 检查是否有该线路相关断路器的分闸变位信号，没有则终止推理。

e. 如果用户选判“事故总信号”，则继续检查是否有该线路相关断路器的事故总信号，没有则终止推理。

f. 如果用户选判“保护动作信号”，则继续检查是否有该线路相关断路器的保护动作信号，没有则终止推理。

g. 如果用户选判“重合闸信号”，则继续检查是否有该线路重合闸信号，没有则终止推理。