1、 李 宏 伟 国 网 技 术 学 院 二0 一0 年八月提 纲 1 国 际 智 能电 网发展概况 2 统 一 坚 强 智能电 网战略部署 3 智 能 变 电站 相关技术1.1 当今世界面临着诸多挑 战 全球气候变化 自然灾害频发 “高碳”经济、温 室效应 冰川融化 污染严重、沙漠化 城市面临挑战 环境1.1 当今世界面临着诸多挑 战 经济 能源 安全 金融危机，拉动内 需 各国政府纷纷出台 智能电网相关政策 传统能源的日益短 缺 新能源、可再生能 源 国家能源安全、可 持续发 展 造福子孙后代 需要智能电网帮助 电力行 业推动技术创新， 实现技 术转型确保电 力可靠 供应保障电网运行 安全1.
2、1 建设智能电网成为国际 电力工业 积 极 应 对 未来挑 战的共同选 择 随着经济的发展 、 社会的进步 、 科技 和 信息化水平的 提高以及全球资源 和 环境问题的日益突出 ， 电网发展面 临新课题和新挑战 。 依靠现代信息 、 通信和控制技术 ， 积极发展智能电网 ， 适应未来可持续发展的要求 ， 已成 为 国 际 电 力发展 的现实选择1.2 国 际 智 能 电网发 展里程碑 - 美国 DOE 与 NETL 合作发起了“ 现代电 网(MGI)” 研究 EPRI 开始“Intelligrid” （智能 电网 ）研究 布什总统要求美国能源部 （DOE ）致 力于 电网 现代 化， DOE
3、发布“Grid 2030” DOE 启动电网 智能 化 (GridWise ）项目 之后，研究机构、信息服 务商和 设备 制 造 商 与电力企业合作， 纷纷推 出自 己的 智能 电网方 案和实践 奥巴马将智能电网提升 为美国国家战略 年份1.2 国 际 智 能 电网发 展里程碑 - 欧洲 成立“智能电网(SmartGrids)欧洲技 术论 坛” 提出智能电网愿景 ，制定 欧洲未 来电 网的远景和策略 、战略性 研究 议程 和战略部署文 件报告 2005 2006 年份 (3)The SDD Strategic Deployment Document 欧洲智能电网技术平台：欧 洲未来电网的远景和
4、策略 欧洲未来电网的战略 研究议程(SRA) 战略部署文件1.3 国 际 智 能 电网发 展的驱动 因素和驱动 力 - 美国 驱 动 因素： 美国电力行业决心利用信息技术对 陈旧老化的电力设施进行 彻底改 造，开 展智能电网研究，以期建 设满足 智能控 制、智能管理、智能分析 为特征 的灵活 应变的智能电网. 驱动力： 关注电力网络基础架构的 升级更 新， 以提高电网运行水平和供 电可靠 性； 适用环境和气候的变化， 有效接 入可 再生能源，降低排放水平 ； 同时最大限度地利用信息 技术， 实现 系统智能对人工的替代. 美 国1.3 国 际 智 能 电网发 展的驱动 因素和驱动 力 - 欧洲
5、欧 洲 驱 动 因素： 欧洲各国电网运行模式不同，电力 需求趋于饱和，其能源政 策强调 对环境 的保护和可再生能源发电 的发展 。低碳 经济是欧洲智能电网的主 要发展 动因. 驱动力： 在迅速增长的能源成本压力下，欧 洲智能电网建设更加关注 可再生 能源和 分布式电源的接入，并带 动整个 行业发 展模式的转变.1.4 国际智能电网的 最新发展 美国 统一智能电网：提出了美国智能电网在建设过程中需要 优先制定的 标准 ， 包括： 系统接口 、网络安全 、 广域相 量测量 、 需求响应 、 储能技 术 、电动汽车等 方面 ；以统一 标准推 进美国 智 能电网的建 设 ， 带动智能电网相 关产业的发
6、展 。 新能源经济：美国 总统奥巴 马宣布斥 资34 亿美元改 造现有 电网系统 ， 使其“更智能、更坚 强 、更安全” ； 美国将成 倍增加可 再生能 源的开 发能 力 ， 建设 一个可实 现在 东西两岸 （ 距离4000 公里以上 ） 传输的新智能电网 ； 新计划将建设700 座智能变 电站 ， 替换20 万台变压器 ， 将智能 电表增加1800 万个 ， 使全美总数达到4000 万个 ， 足以覆盖1/4 到 1/3 的美国 家庭 ， 加速节能设备 在家庭中的广泛应用 。1.4 国际智能电网的 最新发展 欧洲 智 能 电网试点城 市： 欧盟在能源 技术发展战 略 中提出：将选 择30 座城
7、市作 为智 能电 网城 市的 试点 ，来争当 全球 绿色 科技竞赛 中的 领跑 者 。 欧盟 阐述 了运 用高 科技 来应 对气候变 化 ， 进而 使得 欧洲 企业 争得 全球 低碳 经济 转型先机 的设 想 。 数十 亿欧 元将 被投 入到 能源 技术 领域研发中 ， 来助力欧盟与在该领域投资7.77 亿美 元 的 美国争雄 。目 前一些 国家的政 府部门 、 企业 、研究 和咨 询 机 构 正在 积极 开展 智能电 网方 面的 工作 。 总的来看 ， 不同国家的国情不同 ， 发展智 能电 网 的 方向 和重 点也 不同 。 在发展目的 方面： 保障国家能源安全 ，积极 应 对气候变化 ，
8、促进 可再生能源发展 ， 提高资源利 用效率 ， 增加 劳动 就业 ， 完善 用户 的增 值服务 ； 在发展重点 方面： 侧重在配电和用户 侧 ，重点 研发可再生能源和 分布式电源并网技术 ， 电动汽 车与电网协调运行 技术以及电网与用户的双向互 动技术； 在 工作进展 方面： 主 要处于 研究和实 践的起 始 阶段 ，概念和 内涵 还不统 一 ， 技术 路线 也不相 同 。 1.5 国际智能电网发 展情况总 结提 纲 1 国 际 智 能电 网发展概况 2 统 一 坚 强 智能电 网战略部署 3 智 能 变 电站 相关技术国 网公司在致 力于建 设坚强 国家电 网的同 时，高 度重视 智 能
9、电 网技术 研究和 工程实 践，在 技术理 论、装 备制造 和工程 实 施 方 面为发 展智能 电网打 下了坚 实的基 础： 2.1 国家电网公司智 能电网发 展基础 特 高 压输电 技术、 广域测 量系统 、柔性 交流输 电、调 度自动 化 等 领域达 到国际 领先水 平，积 累了丰 富的工 程实践 经验； 分 布 式发电 、光伏 发电、 新能源 接入、 电动汽 车应用 等取得 重 要 进展， 部分研 究成果 已转化 并广泛 应用于 电网建 设； 智 能 电网调 度技术 支持系 统、用 电信息 采集系 统已经 完成前 期 技 术准备一个目标 三个阶段 两条主线 四个体系 五个内涵 坚强智能电
10、网 技术主线 管理主线 六个环节 2009-2011 年： 研究试点阶段 2012-2015 年： 全面建设阶段 2016-2020 年： 完善提升阶段 坚强可靠、经济高效 清洁环保、灵活互动、友好开放 发展基础体系 技术支撑体系 智能应用体系 标准规范体系 发电 输电 变电 配电 用电 调度 2.2 坚强智能电网发 展战略框 架2.2 坚强智能电网发 展战略框 架 - 一 个目标 国家电网公司以 奉献清 洁能源 、 促 进 经 济发展 、服务社会 和谐 为 基 本 使 命 ，在认 真分析世界 电网发 展 的 新 趋 势和中 国国情基础 上，紧 密 结 合 中 国能源 供应的新形 势和用 电服
11、务的新需求 ， 提出了立 足自主 创新，以 统一规 划、统一标 准、统 一建设 为 原则， 建设以特高 压电网 为 骨 干 网 架，各 级电网协调 发展， 具有 信 息 化、自 动化、互动 化 特征 的统一坚强智能 电网 的发展 目标 。2.2 坚强智能电网发 展战略框 架 - 两 条主线 技术主线：体现信息化、自动化、互动化； 管理主线：体现集团化、集约化、精益化、标准化。 信息化、自动化、互动化是智能电网的基本技术特征。只有形成坚强网架结构 ，构建“坚强”的基础，实现信息化、自动化、互动化的“智能”技术特征，才能 充分发挥坚强智能电网的功能和作用。 信息化是坚强智能 电 网的实施基础 ，实
12、现 实时和非实时信息 的 高度集成 、 共享与 利 用； 互动化是坚强智能 电网的内在要求 ， 实现电源 、 电网和 用户资源的友好互 动和相互协调 。 自动化是坚强智能 电网 的重要实现手段 ， 依靠 先进的自动控制策 略 ， 全面提高电网运行 控制 自动化水平；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; 电网优 化配置资源能 力大幅 提 升, 清洁能源装机比例 达到35% ， 分布式 电源 实现“即插即 用” ， 智 能电表普 及应 用 。 2011年2015年 全 面 建设 阶段 ：加 快特 高 压 电网 和城 乡配
13、 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。 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 。 第一阶段 第二阶段 第三阶段 2.2 坚强智能电网发 展战略框 架 - 三 个阶段2.2 坚强智能电网发 展战略框 架 - 四 个体系 电 网 基础体 系 是坚 强智能 电 网 的 物质载 体，是 实现“ 坚 强 ” 的重要 基础； 技 术 支撑体 系 是先 进的通 信 、 信 息、
14、控 制等应 用技术, 是 实 现 “智能 ”的技 术保障 ； 智 能 应用体 系 是保 障电网 安 全 、 经济、 高效运 行，提 供 用 户 增值服 务的具 体体现 ； 标 准 规范体 系 是指 技术、 管 理 方 面的标 准、规 范, 以及试 验 、 认证、 评估体 系, 是建设 坚 强 智能电 网的制 度依据 。2.2 坚强智能电网发 展战略框 架 - 五 个内涵坚强智能 电网 以坚 强网 架为 基础 ，以通信信 息平台 为支 撑 ， 以智能控制为 手段，包 含电力系 统的发电 、输电、变电 、配电 、 用电和调度各 个环节， 覆盖所有 电压等级 ，实现“电力 流 、信息 流、业务流”
15、的高度一 体化融合 ，是坚强 可靠、经济高 效、清洁 环保、透明开放、 友好互 动的现代 电网 。 2.2 坚强智能电网发 展战略框 架 - 六 个环节2.3 坚强智能电网的 作用 （ 一 ）满足 经济社 会发展 对电力 的需求 通 过建设坚强 智能电 网，提 高电网 大范围 优 化 配置资 源能力 ，实现 电力远 距离、 大规模 输 送 ，满足 经济快 速发展 对电力 的需求 。 （ 二 ）应对 资源环 境问题 带来的 挑战 通过 建设坚 强智 能电网 ，实 现可 再生 能源 集 约化 开发 、大 规模 、 远距 离输 送和 高效 利用 ， 改善 能源 结构 ，促进 资源 节约 型 、 环境
16、 友好 型 社 会建设 。（ 四 ）满足 多元化 用电服 务需求 通过建设坚强智能电网 ， 提高电能 质量 和 供电可靠性， 创新商业服务模式 ，提升电网与 用 户 双向互 动能力 和用电 增值服 务水平 。 （ 三 ）适应 发用电 多样化 的发展 要求 通过建 设坚 强智 能电 网 ，实现各类 集中/ 分 布式 电源 、储 能装置和用 电设施并网接 入标准 化和 电网运行 控制智能化 ，提高电力系 统资产 的运 营效益和 全社会的能 源效率 ，促进 经济社 会 的 可持续 发展 。 2.3 坚强智能电网的 作用优化的电网规划 具有“自愈”特征的 坚强电网 更高的设备利用水平 更低的传输网损
17、更可靠的电力传输 输 电 适应各种类型的发电 资源接入 可靠经济的设备管理 设备状态可视化 智能告警及在线分析 决策 故障信息综合分析决 策 支撑经济运行与优化 控制 变 电 科学经济的配网规划 自适应故障处理能力 更迅速的故障反应 更可靠的电力供给 更出色的电能质量 支持分布式能源和储 能元件 与用户的更多交互 配 电 更具竞争力的市场营 销策略 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 用 电 优化的电厂选址 鼓励可再生能源投资 严格的排放管理 有效的成本管理 可靠经济的设备管理 灵活的竞价策略 发 电 2.4 对 智 能 电 网研究 和应用的
18、 建议提 纲 1 国 际 智 能电 网发展概况 2 统 一 坚 强 智能电 网战略部署 3 智 能 变 电站 相关技术3.1 变 电 站 自 动化的 发展现状 - 常 规变电站 现 状 ： 常 规变电 站自动化系 统存在诸 多的问题 站 内 存在多 个数据 体系， 数据模 型不一 致 数 据 采集重 复 设计复杂 ， 设备繁 多 ，维护难度 大 系统之间 、 设备之 间互操 作性差 通 信 规约繁 杂 缺 乏 一致性 测试和 权威认 证 信 息 不标准 不规范 ，难以 充分应 用3.1 变 电 站 自 动化的 发展现状 - 数 字变电站 数 字 化变电站两 大应用 电 子 式互感 器： 扩 大
19、数字 化技术 范围 、 统一简 化采集 源 IEC 61850 ：解决 信息建 模和互 操作问 题 数 字 化变电站存 在的问题 缺 乏 相关的 建设标 准 、规范 过程层/ 间隔层 设备与 一次设 备接口 不规范 主 要 局限在 自动化 系统本 身 ，无 整个变 电站的 建设体 系 变 电 站没有 信息体 系 ，没 有形成 更多的 智能应 用 缺乏检验 、 试验评 估体系工作站1 远动站 工作站2 工作站1 远动站 工作站2 以太网 IEC61850-8-1 电子式互感器 智能一次设备 传统互感器 传统一次设备 RS485、 以太网 IEC-60870-5- 104/103 电缆 光缆 装置
20、n ECVT CT/PT 装置1 装置n 装置1 合并单元 智能接口 站控层 间隔层 过程层 网关 网关 网关 传 统变电站 智 能 变电站 3.1 变 电 站 自 动化的 发展现状 - 结 构的不同 ECVT 合并单元 智能组件 交换机 同步对时系统 网络传输方案 对 智 能 变电 站的定义： 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
21、 、 协同互动等 高级功能 的变电站。 3.2 智能变电站的定 义3.3 智能变电站的主 要特征 一 次 设 备智 能化： 采用数字输出的电子式互感器 、 智能开关 （ 或 配智能单元的传统开关 ） 等 智能一次设备 。 一次设 备和二次设备间用光纤传输数字编码信息的方式交 换采样值 、状态 量 、控制命 令等信息 。 互 感 器：电子式 替代电磁型 断路器 、变压器 ：就地安装 智能终端3.3 智能变电站的主 要特征 保 护 功能相 关信息 传输： 光纤替 代电缆 二 次 设备网络化 ： 二次设备 间用通信网络交换模拟量 、 开关量和控制 命令等信息 ， 取消常规自动化系统一次设备和二次设备
22、 之间的控制电缆 ，采用光纤 网络 直接 通信 。 自 动 化信息 传输： 网络替 代电缆信息 共享 光纤 网络 电 缆3.3 智能变电站的主 要特征 数 据 交 换标 准化： IEC 61850 标准实 现以“ 一个世界，一 种技术 ， 一种标准” 为理念的新信息交换标准 ， 可实现智能 设备的“即插即 用”。 管 理 运 维自 动化： 包括自动故障分析系统 、 设备健康状态监测系 统和程序化控制系统等自动化系统 ， 提升自动化水 平 ， 减少运行维 护的难度和 工作量 。2016年2020年 引 领 提升 阶段 ： 实现 新建重要变 电站 智能化率100% ； 原有 重要变电站 智能 化改
23、造率 达3050% ； 改造原有变电站5000 座左右. 2011年2015年 全 面 建设 阶段 ： 实现新建变电站智能 化率3050% ； 原有重要变电站智能 化改造率 达10% ； 10001500 座变电站 完 成 智能 化造 . 2009年2010年 规 划 试点 阶段 ： 制定规范 、标准； 试点完成23 座 330 KV 及以上智能变电站 建 设 或改 造； 100 座左右66220KV 变 电 站建 设或 改造 . 第一阶段 第二阶段 第三阶段 3.4 智能变电站发展 的三个阶 段3.5 智能变电站的主 要结构3.5 智能设备 - 定义 智 能 设备的定义 一次设备 和智能组
24、件的有机 结 合体 ，具有 测量数字 化 、 控制网络化 、 状态可 视化 、功能一体 化和信息互 动化 特征的 高压设备 ， 是高压 设备智 能化的 简称 。 【 注 】 “ 智能设备” 不但具有传输和分配 电能的主设备本 体 ， 还 具有测量 、 控制 、 保护 、 计量等功能 。 其回归电力系统设备的 本意 ， 不再强调传统的一 、 二次设备的划分；各功能的物理形 态以智能组件方式体现 。 上述概念即考虑了传统一 、 二次设备 的现状 ， 也考虑了未来的发展趋势 ， 可适用于今后智能变电站 的发展 。3.5 智能设备 - 智 能组件 智能设备 = （ 一次设备 + 智 能 组 件）的有机
25、结合 一 次 设备： 传统的 一次设备实 体 智 能 组件： 由若干 智 能 电子 装置（IED ） 集合组 成，承担 宿主 设备的 测 量、控 制和监测 等 基本功能 ；在满足相 关标准 要 求 时 ， 智能组 件还可承担 相关 计量 、保护 等功 能。可 包 括 测 量 、控制 、状态监测 、计量、 保护等全部 或部分 装置。3.5 智能设备 - 智 能电子装 置 智 能 电子装置IED的定 义 一 种 带 有 处 理 器、具有 以下全部 或部分功能 的一种 电子装置： （1 ）采集或处理数据 （2 ）接收或发送数据 （3 ）接收或发送控制指 令 （4 ）执行控制指令 它是构成智能组件的
26、基 本元件 ， 如具有智能 特征的 变 压 器 有 载分接 开关的控制 器、具有 自诊断功能 的现场 局部放电监测仪 等.3.5 智能设备 - 智 能组件的 基本功能 智 能 组件的基本 功能： 即插即用： 标准 化 的物理接 口及结构 ； 信号采集输出 数 字化 ； 采集与控制系统 宜 就地设置 ； 宜 一体化设计 测 量、控制、 计量、保 护和检测 等 功能3.5 智能设备 - 智 能组件之 测量单元 1. 测量单元 对 有 精确绝对时 标和同 步要求 的电网 数据， 应实现 统 一断面 实 时数据 的同步 采集 ； 基于 三态数据 ( 稳 态 、 暂态、 动态 ) 的 综 合测控, 进
27、行 全站 数据的 统一采 集及标 准方式 输出； 实 现 对全站 遥测 信息和 遥信信 息 （包 括刀闸 、变压 器 分 接 头等 信息） 的采集 ； 对 测 量精度要求 高的模 拟量， 宜采用 高精度 数据采 集 技术； 测 量 系统应具有 良好 频 谱响应 特性 ； 具 备 电能质量的 数据测 量功能 3.5 智能设备 - 智 能组件之 控制单元 2. 控制单元 具有全站 防 止电 气误操作闭 锁功能 ； 具有本间隔 程序 化 操作功能 ； 支持紧急操作模 式 的功能； 遥控回路宜采用 两级开放方 式 抗干扰 措施； 支持网络化 控制 功能3.5 智能设备 - 智 能组件之 保护单元 3.
28、 保护单元 遵 守 继 电 保护基本 原则； 通过网络通信方式 输入电流 电压信号和输出控 制信号; 双重化配置的 两套保护, 信 息 输 入 输出环节应 完 全独立 ; 保护装置 独 立分散 、就地安 装 ； 保护直接采样 ，对于单间隔 的保护直接跳闸 涉 及 多 间 隔 的保护（母线保 护）也应考虑直接 跳闸，如用其 他 跳 闸 方 式，相关设备应满足 保护对可靠性和快速 性的要求 不依赖于外部对时系统 实现 其保护功能； 当采用 电 子 式互感器 时，应 针对电子式互感器 特点优化相关 保 护 算 法 、提高保护性能； 纵 联 保 护 应 支持一端为电子 式互感器、另一端 为常规互感器
29、或 两 端 均 为电子式互感器的配 置形式3.5 智能设备 - 智 能组件之 检测单元 4. 检测单元 扩 展 自诊断范围 ，提高 准确性 和时效 性； 具有通过 传感器 自动采 集和从 生产管 理系统 自动复 制; 获 取 设备 状态信 息的能 力； 传 感 器可外置、 内置， 传感器 的接入 应 不影 响高压 设 备 的 安全 运行; 综 合 分析设备状 态，将 分析结 果与他 相关系 统进行 信 息交互 ； 远方调阅 原始数 据3.5 智能设备 - 智 能组件之 计量单元 5. 计量单元 准确 地计算电能 量，计 算数据 完整、 可靠、 及时、 保 密 ， 满足 电能量 信息的 唯一性
30、和可信 度的要 求； 具 备 分时段 、需量 电能量 自动 采 集、处 理、传 输、存 储 等 功 能 ，并 能可靠 地接入 网络； 根 据 重要性对某 些部件 采用 冗 余配置 ； 计 量 用互感器 的 选择配 置及准 确度要 求应符 合规定 ； 计量IED 应具备 可靠的 数字量 或模拟 量输入 接口，用 于 接 收合 并单元 输出的 信号。 合并单 元应具 备参数 设 置 的 硬件 防护功 能 ，其 准确度 要求应 能满足 计量要 求； 针 对 不同计量IED 特 点 制 定各 方认可 的检定 和溯源 规程3.5 智能设备 - 智 能组件之 通信单元 6. 通信单元 采用完全自描述 的方
31、法实现 站内信息 与模型的 交换 报 文 丢 包 及 数据 完整性甄别 功能； 网络数据分级 ， 具备 优先传 送功能，并 计算和 控 制流量 ， 满足 全站设备正 常运行的 需求； 按照IEC 62351 （电力系 统管理及 关联的信息 交换 数 据 和 通 信安 全性）的要 求，采用 信息加密、 数 字签名、身份 认证等 信息 安全技术 ，满足信息 通 信安全的要求 ；3.5 智能设备 - 小结 智能设备： 既 具 有 传 输和分 配电能的主 设备本体 ，也具有测 量 、 控 制 、 保护、 计量等功能 不 再 强 调 传统的 一次设备、 二次设备 划分 各 功 能 的 物理形 态以智能组
32、 件的形式 体现 智 能 组 件 ：是一 个灵活的概 念， 可 以 由 一 个组件 完成所有的 功能，也 可以多个智 能 组 件 分 散完成 不同的功能 ； 可 以 外 置 于主设 备本体之外 ，也可以 内嵌于主设 备本体之内； 发 展 趋 势 是功能 集成、结构 一体化3.5 智能设备 - 智 能主变案 例 智 能 主 变压 器的选型： 主体变压器选型 (1) 主变压器型式 (2) 主变压器冷却方式 选用 (3) 额定容量 (4) 额定电压 (5) 短路阻抗电压 (6) 连接组标号 (7) 主变压器消防采用 变压器智能组件 变 压 器 智 能 组件包 括测量、 控制和监测 基本功 能 ， 组
33、 件 构成设 备包括： 主 变本体智 能汇控柜 、 在 线监测装置就地 箱 。3.5 智能设备 - 演 变趋势 高压设备 保 护 单 元 测 量 单 元 控 制 单 元 检 测 单 元 计 量 单 元 目前设备状态 智能组件( 分散布置) 高压设备 保 护 单 元 测 量 单 元 控 制 单 元 计 量 单 元 检测单元（ 可内置） 智能组件一体化 过渡阶段 智能设备 保 护 单 元 测 量 单 元 控 制 单 元 检 测 单 元 智能设备一体化 计 量 单 元 未来智能设备 智 能 设备演变趋 势： 最 后 发展到 完全的智能 设备，已 经不再区分 一次 、 二 次的概念！电子 式电 流互
34、感器 有源电子式电流互感器 ECT 法拉第电磁 感应原理 罗氏线圈 RCT 低功率线圈 LPCT 无源电子式电流互感器 OCT / MOCT 法拉第磁旋光效应 磁光玻璃型 Sagnac 效应 全光纤型 3.5 电子式互感器 - 电 流互感器3.5 电子式互感器 - 电 压互感器 电子 式电 压互 感器 有源电子式电压互感器 EVT 电阻分压型 电容分压型 无源电子式电压互感器 OVT Pockels 效应 逆压电效应型3.5 电 子 式 互 感器的 主要优点 电 子 式互感器可 从实现 原理上 根本地 避免磁 路饱和 、铁磁 谐振等问 题 ，提 高采集 精度; 频 率 响应宽 ，动态 范围大
35、，可有 效进行 高频大 电流的 测量， 基 于 光 学原 理的电 子式电 流互感 器还可 进行直 流的测 量; 没 有 电磁式 互感器 因采用 油绝缘 而导致 的 易燃 易爆等 缺陷 ， 二 次 信 号通 过光纤 传输， 也没有 电磁式 互感器 二次侧TA 开 路和TV 短路等危险;3.5 电 子 式 互 感器的 主要优点 二 次 侧信号通过 光纤传 输，也 没有电 缆传输 方式的 电磁干 扰问题; 绝 缘 结构简单 ， 一次高 压与二 次设备 通过光 纤连接 ，无电 磁 式 互感 器的绝 缘问题; 体 积 小、重量轻 、造价 低 ，随 着电压 等级的 升高这 些优势 更加明显; 二 次 侧可
36、直接输 出 数字 信号 与 其他智 能电子 设备接 口，满 足 智 能变 电站的 要求。3.5 电 子 式 互 感器的 现存问题 目 前 还 达 不到工 业化应用的 程度 由 于 存在测 量精度 的 温度 漂移问题； 长期的 运行 可靠性 问题 电力系统对OCT 的需求比OVT 更迫切: 故 障 情 况 下传统互 感器的测量都有不同 程度的失真，但电流 互 感 器 远 比 电压互感器严重，OCT 良 好 的 故 障 测量精度具有更大 的吸引力； 光 学 互 感 器 自然要采用光纤 传输，而光纤传输 方式于电流互感 器 可 以 大 幅度简化绝缘结构和 降低制造成本，于电 压互感器却 达不到此种效
37、果； 电 力 系 统 电 流互感器的数量 远多于电压互感器 ，市场规模更大3.5 智能变电站的高级应用 1. 顺序控制： 满 足 无 人值 班及区域监控中心站 管理模式的要求； 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； 具 备 自 动生成不同主接线和不同运行方式下典型操作流程的功能 具 备 投 、退 保护软压板功能； 具备急停功 能； 配 备 直 观图 形图像界面，在站内 和远端实现可视化操 作 注意： 顺 序控制能够自动生 成典型的操作票( 比如间隔倒闸 ) ，在 操 作 时 每一 步都是在
38、控、可控， 还可急停干预。顺序 控制不仅包括开 关 、 刀 闸的 控制操作，软压板投 退、定值区切换等也 包含在内。2. 设备状态可视化 及状态检修 ： 利 用 主变压器、 组合电 器、避 雷器等 一次设 备的在 线监测 数据，通 过 专家 分析系 统 实现 一次设 备的状 态检修 及可视 化显示； 可利用 二次设备 的自诊 断与网 络监视 等手段 ，实现 二次设 备 的 状态 检修及 可视化 显示； 注意：该功能 使变电站中主设备的设备状态可以随时得到 监 视 ， 可为以后实现变电站全寿命周期管理提供必要的数据和 技术支撑！ 3.5 智能变电站的高级应用3.5 智能变电站的高级应用 3. 智
39、能告警及在线 分析决策： 建 立 变电站故障 信息的 逻辑和 推理模 型 ，实 现对故 障告警 信息的 分类 和过滤 ，对 变电站 的运行 状态进 行 在线 实时分 析和推理 ，自动 报告变 电站异 常并提 出故障 处理指 导意见 可 根 据 主站需 求，为 主站提 供分层 分类的 故障告 警信息 。 注意： 智能 告警是 对变电 站内的 各种事 件做一 个梳理 ，根 据 事 件的重 要性， 合理安 排告警 信息， 屏蔽没 有意义 或者在 运 行 情 况下低 一级的 告警信 息。3.5 智能变电站的高级应用 4. 故障信息综合分 析决策： 在 故 障情况下 对包括 事件顺 序记录 信号 及 保
40、护装 置 、相量 测量 、 故障 录波等数据进 行 数据 挖掘 ， 多专业 综合分 析，并 将 变 电 站故障 分析结 构以间 接明了 的可视 化界面 综合展 示。 5. 支撑经济运行与 优化控制： 利 用先进通信 手段采 集多方 数据， 监视电 网的 无 功状态 ， 运 用 先进的 数学模 型 、信 息模型 ，与调度端 的 电压无 功控制 策 略 结 合，实 现无功 补偿自 动投切 和主变 有载自 动调压 ，实现 降 低 网 损、提 供电压 合格率 、改善 电能质 量、达 到 系统 安全经 济 运 行 和优化 控制 的 目的。3.5 智能变电站的高级应用 6. 站域控制： 利用对站内信息的
41、集中 处理、判 断 ，实现 站 内自动化 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。 7. 与外部系统交互 信息： 具备与 大用 户 及各 类电源 等外部 系统进 行信息 交换的 功能; 是 智 能变电 站的互 动化体 现。3.6 智能变电站的几点关 注 - 数 字化变电 站和智能变 电站 关 注 一 ：数 字化变电站和智能变 电站 数 字 化 变 电站主 要侧重于： 电子式互感器 IEC 61850 标准 解决信息统一建模 和 设 备互操作 的问题，扩 大了变电 站 数 据 采 集数字 化的范围。 智 能 变 电 站强调 的是变电站 的“智能 ”：
42、“设备智能化 + 高级智能应用” 数 字 化 变 电站技 术是智能变 电站的一 部分 智 能 变 电 站是变 电站整体技 术的一个 新跨越3.6 智能变电站的几点关 注 - 智 能单元、 智能装置、 智能设备 关 注 二 ：智 能单元、智能装置、 智能设备 智能单元： 强调 实现的功能 ，主要是 逻辑概念而 非物理 实 体 。 功 能实 现既可以 跨越多个智 能装置， 也 可 以 仅 仅是 一个智能 装置的一部 分； 智能装置： 是智 能单元的 物 理载体 ， 具有实际的 物理形 态 。 在 常 规变 电站中， 二者的概念 是重合的 在 数 字 化 变电 站中，二 者开始分离 ； 智能设备： 也是 一个 物理概 念 ，大于 智能装置。 智能设 备 是 一 系 列一 次设备、 二次功能的 集合。3.6 智能变电站的几点 关注 - 智 能变电站 的建设与改 造 关 注 三 ：智 能变电站的建设与改 造 新站建设： 导则 不具备完全 的可操作 性 智能设备不具备 条件！ 状态监测仍存在 问题！ 老 站 改 造 不改 造？数字化 站改造？ 智能站改 造？ 投资额
