电网及一次设备智能化

智能设备
控制网络化
对有控制要求的设备或设备部件实现基于网络的控制。如变压器冷却系统、 有载调压系统，开关设备分闸合闸操作等。
智能设备可有自备的数字化控制单元，或由智能组件来控制，也可以支持双控 制模式，一主一备。由于智能组件有更多的信息，可实现更加智能化的控制，因此 由智能组件进行主控。如有自备数字化控制单元，则自备数字化控制单元与智能组 件之间由光纤通讯连接，遵循IEC61850 G00SE 通讯协议
间隔层功能
1. 汇总本间隔过程层实时数据信息； 2. 实施对一次设备保护控制功能； 3. 实施本间隔操作闭锁功能； 4. 实施操作同期及其他控制功能； 5. 对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制； 6. 完成与过程层及站控层的网络通信功能。保证网络通信的可靠性。
过程层功能
1. 电力运行实时的电气量检测； 2. 运行设备的状态参数检测； 3. 操作控制执行与驱动；
主接线示意图
750kV
公共绕组
1＃主变
电压互感器
电压互感器
330kV
330kV
66kV
设计方案
按照国网的三层两网的设计原则，保护采用直采直跳的规范。
• 三层：站控层、间隔层、过程层 • 两网：站控层网络、过程层网络
750kV天水智能化变电站方案
750kV天水变电站整站网络配置图
站控层功能
站控层的主要功能是为变电站提供运行、管理、工程配置的界面，并记录变电站内 的所有相关信息。具体如下：
三个阶段
四个体系
电电网网基基础础体体系系 技技术术支支撑撑体体系系 智智能能应应用用体体系系 标标准准规规范范体体系系
坚坚强强可可靠靠 经经济济高高效效 清清洁洁环环保保 透透明明开开放放 友友好好互互动动
五个内涵
六个环节
发发电电 输输电电 变变电电 配配电电 用用电电 调调度度
国网公司对智能电网的思考和建设方案
配电
科学经济的配网规划 自适应的故障处理能 力 更迅速的故障反应 更可靠的电力供给 更出色的电能质量 可靠经济的设备管理 支持分布式能源和储 能元件 与用户的更多交互
用电
针对用户需求定制 服务 允许用户向电网提 供多余的电力 根据用户的信用控 制电力的供给 智能家居 智能电表
电动汽车
智能电网概述—智能电网的关键技术
规则库可由后台监控生成并通过网络下载到测控装置，并可在后台监控上模拟、预演、 校验测控装置的防误逻辑，有效的提高了系统的可靠性与维护效率； 5. 具有（或备有）站内当地监控，人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像 ，声音等多媒体功能； 6. 具有对间隔层、过程层各设备的在线维护、在线组态，在线修改参数的功能； 7. 具有变电站电压无功控制（VQC）、小电流接地选线、故障自动分析和操作培训等功能
水电站 微型电网
混合动力汽车充电设备的停车场
风能发电站 太阳能发电站
核能和海水淡化厂
海上风力发电
控制 中心
生物质能发电站 写字楼和商场
低排放电厂 潮汐浮标
微型电网
光电设备 微型电网 氢气加注站
变电站 制造工厂（高耗能）
微型电力存储设施燃料电池
热力存储 压缩氢气存储
CO2 存储
SMES
智能电网概念
先进的通信技术
阶段一
2009年~2010年 规划试点阶段
重点开展坚强智能电网发 展规划工作，制定技术和 管理标准，开展关键技术 研发和设备研制，开展各 环节的试点工作。
第二阶段
2011年~2015年 全面建设阶段
加快特高压电网和城乡配 电网建设，初步形成智能 电网运行控制和互动服务 体系，关键技术和装备实 现重大突破和广泛应用。
• 提高系统安全性、可靠性
1. 数字技术的发展对供电可靠性、电能质量提出了更高的要求
2. 2003年北美大停电带来的启示 • 减少投资，提高经济效益
1. 电力改制后电力企业追求利润的最大化
2. 减少负荷曲线波动，充分利用输配电系统容量
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智能电网概念
由创新驱动的能源系统
明天的天气：晴、有风、温暖。
别是配电网的投入。 建设西电东送通道，加强电网跨区互联，解决调峰能力不足问题。 提高供电可靠性和电能质量。
智能电网概述—发展智能电网的驱动力
• 环保，发展可再生能源的需要 1. 支持分布式电源（DER，Distributed Electric Resource）接入 2. 支持电动车智能充电 3. 目前以煤电、天然气发电为主的电力生产模式不可能持续发展，发展可 再生能源、提高能源利用效率迫在眉睫
22000099--22001100年年：： 规规划划试试点点阶阶段段 22001111--22001155年年：： 全全面面建建设设阶阶段段 22001166--22002200年年：： 引引领领提提升升阶阶段段
一个目标
技技术术上上实实现现信信息息化化、、自自动动化化、、互互动动化化
两条主线 管管理理上上实实现现集集团团化化、、集集约约化化、、精精益益化化、、标标准准化化
变电站智能一次设备的定义
智能电力设备
测量数字化：
设备及其附属组件的基本状态信息的数字化，即对电网运 行所需基本状态参量实现就地数字化测量。基本状态参量包 括变压器油温、有载分接开关分接位置，开关设备分、合状 态。
状态可视化：
基于自检信息和设备其他信息，实现设备状态的自诊断， 即对其他相关系统而言，设备状态是可视的。为此，自诊断 结果应以故障部件、影响和发生几率进行表述。
欧洲：更加高效、灵活、环保、有利于跨欧电力市场建设等需求。
欧洲各国的能源政策更加强调对环境的保护和可再生能源发展，尤
其是鼓励风能、太阳能和生物质能等可再生能源发展，欧盟和相关国家 的政策比美国更加鼓励支持、提倡低碳发电、可再生能源电力和高效的 能源利用方式，减小碳化物的排放，保护环境。
来自开放电力市场的竞争压力，提升用户的满意度，提高运营效率，降 低电力价格，加强与客户的互动，把电网建设成运营商和用户互动的
智智能能变变电电站站是是统统一一坚坚强强智智能能电电网网的的重重要要基基础础和和支支撑撑。。按按照照““统统一一规规划划、、
统统一一标标准准、、统统一一建建设设””的的工工作作方方针针，，规规范范开开展展智智能能变变电电站站建建设设
智能变电站采用先进、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。
智能电网及一次设备智能化
内容纲要
内容纲要
智能电网概述 智能变电站 智能设备 智能设备关键技术研究
智能电网 概述
发展智能电网驱动力 智能电网概念 智能电网关键技术
智能电网概述—发展智能电网的驱动力
美国：摆脱对中东石油资源的依赖，解决电网设备的老化、应对电 力用户的需求。
一方面，美国是世界上重要的能源消耗大国和世 界最大的石油进口国；另一方面，美国的碳排放 总量和人均排放量均居世界前列。从美国自身能 源安全和环保的角度来看，需大力推动新能源的 发展。
第三阶段
2016年~2020年 引领提升阶段
全面建成统一的坚强智能 电网，技术和装备全面达 到国际先进水平。
国网公司对智能电网的思考和建设方案
发电 环节
输电 环节
调度 环节
信息通信
变电 环节
用电 环节
配电 环节
内容纲要
内容纲要
智能电网概述 智能变电站 智能设备发展展望 智能设备关键技术研究
智能变电站的定义
智能设备是附加了智能组件的高压设备，智能组件承担宿主设备相关测量
、控制、计量、检测、保护等全部或部分功能的智能电子装置集合，是高压 设备智能化的核心部件。智能组件通过网络连接至站控层，实现与站内其它 设备和调度系统的信息交互。
变电站智能一次设备的定义
要求：
1.1. 测测量量数数字字化化 2.2. 控控制制网网络络化化 3.3. 状状态态可可视视化化 4.4. 功功能能一一体体化化 5.5. 信信息息互互动动化化
智能变电站
智能变电站是智能电网的重要节点 智能电力设备是智能变电站和智能电网的支撑和不可或缺的组成部分
智能变电站
高高级级应应用用 变变电电站站数数字字化化信信息息化化
智智能能一一次次设设备备
智智 能能 电电 网网 智智 能能 变变 电电 站站
智能变电站
数字化平台 取消长电缆连接，提高系统性能，同时消除事故隐患 使用IEC 61850标准，有利于设备之间的互操作 新型保护和控制技术的采用 电子式互感器 一体化系统
过程层设备包括光电互感器、合并单元、智能终端。合并器与互感器的 输出相连并完成与一些跨间隔合并器的数据传输。
变电站智能一次设备的定义
高高压压设设备备智智能能化化(或(或智智能能设设备备) )是是智智能能电电网网的的重重要要组组成成部部分分，，也也是是区区别别
传传统统电电网网的的主主要要标标志志之之一一。。
服务网。
欧洲用户也对供电可靠性和电能质量提出了更高的要求。
现代新技术的驱动。
智能电网概述—发展智能电网的驱动力
中国建设智能电网的驱动力
中国：能源资源分布不均，负荷快速增长；电源结构以煤电为主、 调节能力不足；节能减排 。
减小碳排放，保护环境，接纳风电等大规模可再生能源。 满足快速增长的负荷需求，加快电网的建设和改造，加大电网特
智能调度
输电
智能设备
提高潮流
柔性交流输电（ FACTS）, 广域测量
系统（WAMS）, WAPS
发电技术 ICT和 嵌入式系统
发电
可再生能源
调度
变电
智能传感器 先进的设备管理
配电
高效的配电 网络
配网监测
微网
存储和需求 响应
© SAP 2009 / Page 9
电动车
用电
客户驱动的市场 E-能源
海量实时数据 管理
对于断路器及其同一间隔的其他开关设备，有时序和逻辑上的闭锁要求，所以 控制单元只负责接收和执行分、合闸指令。
智能电力设备
功能一体化：
传感器与高压设备的一体化设计 测、控、检、计、保融合设计
信息互动化：
与智能调度系统互动。智能设备将自诊断结果保送到调度 系统，使其成为调度决策和设备故障预案制定的基础信息 之一。 与设备运行管理系统互动。包括智能组件自主从设备管理 运行系统获取非自检测设备状态信息，以及将综合自诊断 结果保送到设备运行管理系统两个方面。
1. 配网自动化技术 2. 新型可再生能源的接入技术 3. 配网电力电子技术 4. 大规模储能技术 5. 快速的配电网仿真技术 6. 高级运行管理技术 7. 微网技术
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国网公司对智能电网的思考和建设方案
构构建建以以特特高高压压电电网网为为骨骨干干网网架架、、各各级级电电 网网协协调调发发展展的的统统一一坚坚强强智智能能电电网网
高效的房屋
需求侧管理
智能家电
增值服务 更灵活的结算模式
智能电网概念
构建智能、高效、可靠的现代电网体系，为国家转变经济发展方式、推动 经济社会又好又快发展作出我们的贡献。需要我们在各方面推进智能电网 的建设工作。
发电
优化电源结构 支持可再生能源友好 接入 实现节能调度 微网
输电
安全、可靠、节能 、经济的优化调度 适应各种类型的发 电资源 变电站智能化 智能设备 诊断与可视化 更低的传输网损 可靠经济的设备管 理 更可靠的电力传输
输电领域
1. 智能变电站技术 2. 一次设备的智能化技术 3. 高压设备的在线监测与综合状态评估 4. 设备维修策略的优化 5. 新型输电线路技术 6. 输电线路状态的在线识别 7. 大容量FACTS设备的应用 8. 设备的全寿命周期的资产管理
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智能电网概述—智能电网的关键技术
配电技术领域领域
1. 汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库； 2. 按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心，接收调度或控制中心有关控制命令并
转间隔层、过程层执行； 3. 监控系统和远动通信服务器采用一体化数据库配置方式，生成监控数据库的同时即可完
成对远动通信服务器的数据库、功能及逻辑的配置，提高了数字化变电站的维护效率； 4. 具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；站控层、间隔层共用一套防误规则库，防误
启动“智能电网”工程作为其经济复兴的核心引 擎，再造美国能源产业革命，重塑美国竞争力。
解决日益老化的电网设备和用户对供电可靠ห้องสมุดไป่ตู้性和电能质量要求日益提高的矛盾，保障电
网在灾害中的恢复能力，防止恐怖分子的袭击， 降低出现人为失误和其他风险的几率。
信息化、数字化等新技术的驱动。
智能电网概述—发展智能电网的驱动力