智能变电站高级应用

**线路永久故障，故障相A相，重合失败。
故障综合分析
对包括SOE及保护装置 、向量测量、故障录波等相关事
件信息进行数据挖掘、整合、综合分析，结合知识库， 得出故障分析结果，为电网运行提供辅助决策
决策结果与智能告警系统之间进行互动，并在后台以简
明的界面可视化综合展示--故障分析报告
分析决策及告警信息上传主站并定向发布，实现变电站
10kV线路
低频低压减载 110kV电压
母线合并单元
MMS A MMS B #1主变闭锁备投
NS3646
#2主变闭锁备投
978
978
FD 300
开关位置
开关位置GOOSE
SV
9681
9681
备 自 投
310
320
站域控制采用的是NS3646 ，集中了10kV备自投及低周减载功能
2.智能告警
1.设备 在线监测 3.顺序控制
紧急告警
次紧急信息
提示信息
时序信息
推理机
智能推理 对变电站的主要故障类型能根据故
障发生的关键条件，结合接线方式、运行
方式、开关变位及开关状态、遥测量、时 序等综合判断，给出当前故障的故障类型、 相关信息、故障结论及处理方式
智能告警系统的故障推理

**线路保护A相跳闸
XX ms；
泄漏电流在线测量； 雷击记数上传。
变压器局部放电监测 定义：以局部放电所产生的各种现象为依据，通过能表述该 现象的物理量来表征局部放电的状态。 UHF法监测局部放电：当变压器内部发生局部放电时，将会 向外辐射出特高频（UHF）电磁波，因此通过检测电力变压 器内部是否存在UHF信号，就可以诊断电力变压器内部是否 发生局部放电。采用UHF进行局放状态监测的传感器安装有 油阀式和内置式两种，分别用于技改站和新建站。 脉冲电流法监测局部放电：在变压器局放过程中会产生脉冲， 可以从高压套管末屏接地线采集到的脉冲电流信号，来判断 变压器是否发生局部放电。
6.负荷 优化控制
变电站 高级应用
4.站域保护 5.源端维护
5.源端维护
“源端” →变电站端 维护内容 → 变电站主接线图 ；网络拓补关系图等 目前问题 → “源端”与调度主站数据模型不一致;
通信规约与站内数据模型不兼容
调度/集控端
IEC101/104规约
IEC61970模型
变电站端
高级应用/与调度中心互动
调度中心
**线路A相断路器跳闸 XX ms ； **线路保护重合闸动作 XX ms；
智能告警系统可以根据故障发
**线路A相断路器合闸 XX ms ； **线路保护永跳出口动作 XX ms； **线路ABC相断路器跳闸 XX ms ；
生的关键条件，结合接线方式、 运行方式、开关变位及开关状 态、遥测量、时序等综合判断， 推理出故障的故障类型、故障 结论并提供处理方案。
开关合闸
保护动作
智能告警实现结构
主程序 推理机 SCADA 平台接口、拓扑接口等
知识库定义 告警等级、 遥信类型等
信息一体化平台 操作系统(LINUX/UNIX) 硬 件(ALPHA/IBM/SUN/PC)
智能告警的信息分类
调度端信息分类 厂站端信息分类
事故告警
事故信息
异常信息
提示信息
时序信息
紧 急 程 度
标准配置文件（SCD） → 公共信息模型 （CIM） 矢量图形模型（SVG）
源端维护示意图
调度主站
Baidu Nhomakorabea
数据库
变电站
公共信息模型(CIM) 矢量图形模型(SVG)
二次设备模型(SCD) 设备能力描述文件(ICD)
一次设备模型(SSD)
2.智能告警
1.设备 在线监测 3.顺序控制
6.负荷 优化控制
变电站 高级应用
设备在线状态监测主站
站控层网络
通讯控制单元 通信处理单元 IEC61850-9-2 IEC61850-8
GOOSE
变压器监测单元
断路器监测单元
避雷器监测单元
MGA2020色谱微水IED：气 体微水含量：H2，CO， 220kVSF6断路器的SF6气体 CH4，C2H2，C2H4，C2H6； 压力监测。 变压器绕组温度监测； 10kV开关柜柜内温度、触头 温度监测。 铁芯接地电流监测 ； 局部放电监测
2.智能告警
1.设备 在线监测 3.顺序控制
6.负荷 优化控制
变电站 高级应用
4.站域保护 5.源端维护
1.设备在线监测
智能变电站增设以变压器、断路器等为重点监测对象 的在线状态监测单元，通过电学、光学、化学等技术 手段对一次设备状态量进行在线监测，实现设备状态 信息数字化采集、网络化传输、状态综合分析及可视 化展示。 面临的问题：需一次厂家增设检测一次设备状态的 传感器，并提供信号输出节点给保护厂家的监测设备 （智能组件IED）
选过滤，实现变电站正常及事故情况下告警信息分类
2、建立信息上送的优先级标准，在异常及事故情况下实
现信息分级上送
3、并通过告警信息之间的逻辑关联，运用推理技术确定
最终告警，便于运行人员快速调用、调度人员快速决策
上送
精简告警
筛选过滤网2
筛选过滤网1
遥信变位、遥测越限、保护动作、二次报警、录波数据
三相瞬时故障 电压越限 重合闸动作 开关分闸 三相瞬时故障
变电站端
IEC61850模型
变电站端
IEC61850模型
源端维护
“源端”实现数据模型的转换：
IEC61850→ IEC61970
调度/集控端
IEC101/104 IEC101/104
IEC61970模型
远动机
远动机
IEC101/104
远动机
变电站端
IEC61850模型 模型映射
变电站端
变电站端
调节结果相关信息自动反馈到调度端，实现变电站负荷
与电网协同互动。
调度员
采用软件模块嵌入到
智能变电站信息一体
化平台中，利用计算 机通信技术实现和主 站端负荷优化控制策 略互动，包括负荷切
调度主站端
定值 修改
远方 投停 双网或 单网
监测数据上 智能变电站信息一体 送 化平台 负荷优化控 制模块
割策略上送和接受调 变电站 端 度确认信息，以及调 度远方投/退功能
数据源或采样方法 电流传感器
电流传感器 电流传感器或过程层网络 位移传感器 辅助开关 行程开关 密度传感器 露点传感器 特高频传感器（UHF）
11
智能断路器 断路器智能操作：按IEC定义“动触头从一个位置到另一个位 置的自适应控制的转换”断路器的智能操作可根据电网发出的 不同开断信息，自动调整操动机构和选择灭弧室的工作条件， 从而改变了断路器的单一空载分闸特性。如：无载时以较低的 分闸速度断开，故障时以较高速度断开等，以获得实际开断时 电气和机械性能上的最佳开断效果。
4
主变导入 式局放传 感器
变压器油色谱分析 油色谱分析理论通过分析变压器油中微量特征气体的含量变 化就可以有效预测和分析变压器的潜在故障，为状态检修提 供依据。采用色谱柱/半导体气体检测法。
故障类型 油过热 油和纸过热 油纸绝缘中局部放电 油中火花放电 油中电弧 油和纸中电弧 主要气体组成 CH4 、C2H4 CH4 、C2H4 、CO、CO2 H2、C2H4 、CO H2、C2H2 H2、C2H2 CH4 、C2H2、CO、CO2 CH4 、C2H4 、C2H6 CH4 、C2H4 、C2H6 C2H2 次要气体组成 H2、C2H6 H2、C2H6
电网
灭弧室 断 路 器
数据采集
数 据 采 集
调节装置
操动机构
智能识别 智能控制单元
分 合 信 号
状 态 信 号
断路器智 能操作的 工作原理 12
变电站主控室
2.智能告警
1.设备 在线监测 3.顺序控制
6.负荷 优化控制
变电站 高级应用
4.站域保护 5.源端维护
2.智能告警
1、基于全站设备对象信息统一建模，通过告警信息的筛
、C2H6 、CO2
6
变压器油色谱分析
变压器智能组件油色谱分析进出油回路
内置式局放传感器 油色谱分析本体进出油回路
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变压器套管绝缘监测
套管末屏泄露电 流监测传感器
同步采集三相电压（ 主变高压侧电压）与 末屏电流，计算电压 与电流相位角正切值 ，求得介质损耗。从 而监测套管绝缘情况 。
8
变压器状态监测主界面
顺序控制也称程序化操作，是指在变电站原有标
准化操作的前提下，由变电站自动化系统自动按 照操作票规定的顺序执行相关运行方式变化的操
作任务，每执行一步操作前自动检查防误闭锁逻
辑，一次性地自动完成多个控制步骤的操作。
顺序控制必须满足无人值班及区域监控中心站管
理模式的要求，可接收和执行监控中心、调度中 心和本地自动化系统发出的控制指令，经安全校
一键式顺控执行画面
2.智能告警
1.设备 在线监测 3.顺序控制
6.负荷 优化控制
变电站 高级应用
4.站域保护 5.源端维护
4.站域保护
站域保护及控制的理念是对站内信息的集中 处理、判断，实现站内安全自动控制装置 （如备自投、母线分合运行）的协调工作， 适应系统运行方式的要求。
跳闸、闭锁重合闸
IEC61850模型
变电站端
IEC61850模型
变电站端
IEC61850模型
源端维护
远动机中实现数据模型和通信规约的转换：变电站端按点
表发送数据，调度端则按点表一一对应接收数据，存在大 量的工程配置和调试对点的工作 调度/集控端
IEC61970模型
远动机
远动机
远动机
变电站端
IEC61850模型
进行画图、连接拓扑关系，建立二次设备模型（ SCD ），经过联库后 建立一次设备模型（ SSD ）， SCD 和 SSD 在经过一次二次关联之后得 到公共信息模型（CIM ），然后利用 CIM生成矢量图形模型（SVG）。 CIM 和 SVG 与调度主站的数据库无缝连接后，调度主站可以调用建立
好的数据库，从界面上可以得到变电站模型、图形的显示。
IEC61970模型
IEC61850模 IEC61850模型 型 模型映射 模型映射 IEC61970模型 IEC61970模型
源端维护
源端维护使得调度主站的工作压力大大减轻，只需要在站端通过源端维
护软件进行更新并上传，调度主站就可以得到更新后的结果。
在站端由厂家提供设备能力描述文件（ICD），利用源端维护功能软件
测控 装置
策略结果下 达
负荷优化控制
对于主变过载，减载策略根据主变过载能力信息预先在
系统设定，在主变过载切负荷前，系统给出切负荷策略，
并提前把信息反馈给调度及重要用户，并由调度确认。
对于电网事故减载，则由调度下减载目标值，系统根据
预先设置的线路等级自动给出切负荷策略，并提前把信 息反馈给调度及重要用户，并由调度确认。
4.站域保护 5.源端维护
6.负荷优化控制
利用信息一体化平台相关信息，由负荷优化控制功能软
件进行分析计算，并根据预设目标及优化控制策略（包 括负荷切割策略）上送和接受调度确认信息，在主站端 实现变压器负荷的自动调节，并通过一体化平台输出调
节命令，将变压器负荷控制在希望范围内，实现电网无
功电压及负荷的智能调节及负载均衡。
套 管 绝 缘
油 中 气 体 及 微 水
局 部 放 电
工况及绕组温度
一次设备综合状态主界面
一次设备状态
智能断路器 智能断路器技术分断路器监视和断路器智能操作 断路器主要监测参量
序号 1
2 3 4 5 6 7 8 9
参量 分合闸线圈电流波形
储能电机电流波形 一次电流 断路器机构行程 断路器分合闸位置 断路器储能状态 SF6密度 SF6水分 局部放电
核正确后，自动完成符合相关运行方式变化要求
的设备控制。
智能变电站的顺序控制操作
常规倒闸操作
智能变电站的顺序控制操作
顺序控制是监控系统微机根据操作操作目的 及五防规则发出整批指令，由系统根据设备 状态信息变化情况判断设备操作效果，并根 据操作效果自动执行下一指令，从而自动实 现对变电站设备的程序化、自动化操作。
运行状态与电网、配网及用户之间的互动
故障综合分析
关联知识库/预案
智能告警推理结果
匹配 故障综合分析报告
故障录波头文件 故障电流、 故障相别、 故障测距等信息
故障综合分析报告
2.智能告警
1.设备 在线监测 3.顺序控制
6.负荷 优化控制
变电站 高级应用
4.站域保护 5.源端维护
3.顺序控制
值班员 显示端 安防/视频监控网
监控后台 GOOSE网
智能变电站建立了统一化、标准化的符合 IEC61850标准的顺序控制模型，所有一次设备 都具备电动操作功能，二次具备软压板功能 实现与变电站内的视频监控系统或智能巡视系统
的互动，增加控制端的可视化操作；
实现与监控中心、调度中心的互动，实现调度主 站端对顺序控制的实时监视，并能够控制整个顺 序控制的过程；