1、智能化變電站的概念及架構(gòu)智能化變電站的概念及架構(gòu) 前言前言在中國，國家電網(wǎng)公司的定義是：以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)開展的堅強電網(wǎng)為根底，利用先進的通信、信息和控制技術(shù)，構(gòu)建以信息化、自動化、數(shù)字化、互動化為特征的統(tǒng)一的堅強智能化電網(wǎng)。通過電力流、業(yè)務(wù)流、信息流的一體化融合，實現(xiàn)多元化電源和不同特征電力用戶的靈活接入和方便使用，極大提高電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置能力，大幅提升電網(wǎng)的效勞能力，帶動電力行業(yè)及其他產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級，滿足我國經(jīng)濟社會全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)開展要求涉及到電網(wǎng)發(fā)、輸、配、售、用的各個環(huán)節(jié)。常用稱謂是堅強智能電網(wǎng)，統(tǒng)一性、堅強網(wǎng)架、智能化的高度融合。目錄目錄一、一、 智能化變電站

2、的概念智能化變電站的概念 .3 3二、二、 智能化變電站的功能特征智能化變電站的功能特征 .3 3三、三、 智能化變電站與數(shù)字化變電站的區(qū)別智能化變電站與數(shù)字化變電站的區(qū)別 .5 5四、四、 智能化變電站架構(gòu)智能化變電站架構(gòu) .6 61、數(shù)字化變電站的集成化.62、智能化變電站綜合集成化智能裝置及其功能結(jié)構(gòu).73、綜合集成的智能化變電站的架構(gòu).9五、五、 智能化變電站的關(guān)鍵技術(shù)智能化變電站的關(guān)鍵技術(shù) .1010L、智能化變電站技術(shù)體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究。 .112、智能化一、二次設(shè)備智能化集成技術(shù)研究。.113、智能化變電站全景信息采集及統(tǒng)一建模技術(shù)研究。.114、智能化變電站系統(tǒng)和設(shè)備

3、系統(tǒng)模型的自動重構(gòu)技術(shù)研究。.125、基于電力電子的智能化柔性電力設(shè)備的研發(fā)及其應(yīng)用技術(shù)的研究。.126、間歇性分布式電源接入技術(shù)的研究。.137、智能化變電站廣域協(xié)同控制保護技術(shù)研究。.13六、六、 五防系統(tǒng)在智能化變電站中應(yīng)用分析五防系統(tǒng)在智能化變電站中應(yīng)用分析 .13131、智能化變電站對五防的要求.142、智能化變電站中一體化五防的特點.143、網(wǎng)絡(luò)化五防.151 、智能化變電站間隔層五防的 GOOSE 機制分析 .152 、實現(xiàn)間隔層五防的方式 .153 、實現(xiàn)間隔層五防 GOOSE 機制的優(yōu)點 .164)、智能化變電站間隔層五防影響 .16一、一、 智能化變電站的概念智能化變電站的

4、概念智能化變電站是數(shù)字化變電站的升級和開展，在數(shù)字化變電站的根底上，結(jié)合智能電網(wǎng)的需求，對變電站自動化技術(shù)進行充實以實現(xiàn)變電站智能化功能。從智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)(圖 1)看，智能化變電站是智能電網(wǎng)運行與控制的關(guān)鍵。作為銜接智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六大環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，智能化變電站是智能電網(wǎng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力流向和調(diào)整電壓的重要電力設(shè)施，是智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流三流聚集的焦點，對建設(shè)堅強智能電網(wǎng)具有極為重要的作用。除了變壓器、開關(guān)設(shè)備、輸配電線路及其配套設(shè)備之外，智能化變電站在硬件上的兩個重要特征是大量新型柔性交流輸電技術(shù)及裝備的應(yīng)用，以及風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電

5、等間歇性分布式清潔電源的接入。這兩個變化，在提高變電站功能的同時也增加了其復(fù)雜程度。智能化變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)增加對柔性交流輸電設(shè)備和分布式電源接口的智能化管理和控制功能。根據(jù)國家電網(wǎng)公司?智能變電站技術(shù)導(dǎo)那么?，智能化變電站是采用先進的傳感器、信息、通信、控制、智能等技術(shù)，以一次設(shè)備參量數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化信息平臺為根底，實現(xiàn)變電站實時全景監(jiān)測、自動運行控制、與站外系統(tǒng)協(xié)同互動等功能，到達提高變電可靠性、優(yōu)化資產(chǎn)利用率、減少人工干預(yù)、支撐電網(wǎng)平安運行，可再生能源“即插即退等目標(biāo)的變電站。其內(nèi)涵為可靠、經(jīng)濟、兼容、自主、互動、協(xié)同，并具有一次設(shè)備智能化、信息交換標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)高度集成化、運行控

6、制自動化、保護控制協(xié)同化、分析決策在線化等技術(shù)特征。二、二、 智能化變電站的功能特征智能化變電站的功能特征智能化變電站的設(shè)計和建設(shè)，必須在智能電網(wǎng)的背景下進行，要滿足我國智能電網(wǎng)建設(shè)和開展的要求，表達我國智能電網(wǎng)信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的特征。智能化變電站應(yīng)當(dāng)具有以下功能特征:1、緊密聯(lián)結(jié)全網(wǎng)。從智能化變電站在智能電網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的位置和作用看，智能化變電站的建設(shè)，要有利于加強全網(wǎng)范圍各個環(huán)節(jié)間聯(lián)系的緊密性，有利于表達智能電網(wǎng)的統(tǒng)一性，有利于互聯(lián)電網(wǎng)對運行事故進行預(yù)防和緊急控制，實現(xiàn)在不同層次上的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，成為形成統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的關(guān)節(jié)和紐帶。智能化變電站的“全網(wǎng)意識更強，作為電網(wǎng)的一

7、個重要環(huán)節(jié)和局部，其在電網(wǎng)整體中的功能和作用更加明顯和突出。2、支撐智能電網(wǎng)。從智能化變電站的自動化、智能化技術(shù)上看，智能化變電站的設(shè)計和運行水平，應(yīng)與智能電網(wǎng)保持一致，滿足智能電網(wǎng)平安、可靠、經(jīng)濟、高效、清潔、環(huán)保、透明、開放等運行性能的要求。在硬件裝置上實現(xiàn)更高程度的集成和優(yōu)化，軟件功能實現(xiàn)更合理的區(qū)別和配合。應(yīng)用 FACTS 技術(shù)，對系統(tǒng)電壓和無功功率，電流和潮流分布進行有效控制。3、高電壓等級的智能化變電站滿足特高壓輸電網(wǎng)架的要求。特高壓輸電線路將構(gòu)成我國智能電網(wǎng)的骨干輸電網(wǎng)架，必須面對大容量、高電壓帶來的一系列技術(shù)問題。特高壓變電站應(yīng)能可靠地應(yīng)對和解決在設(shè)備絕緣、斷路開關(guān)等方面的問題

8、，支持特高壓輸電網(wǎng)架的形成和有效發(fā)揮作用。4、中低壓智能化變電站允許分布式電源的接入。在未來的智能電網(wǎng)中，一個重要的特征是大量的風(fēng)能、太陽能等間歇性分布式電源的接入。智能化變電站是分布式電源并網(wǎng)的入口，從技術(shù)到管理，從硬件到軟件都必須充分考慮并滿足分布式電源并網(wǎng)的需求。大量分布式電源接入，形成微網(wǎng)與配電網(wǎng)并網(wǎng)運行模式。這使得配電網(wǎng)從單一的由大型注入點單向供電的模式，向大量使用受端分布式發(fā)電設(shè)備的多源多向模塊化模式轉(zhuǎn)變。與常規(guī)變電站相比，智能化變電站從繼電保護到運行管理都應(yīng)做出調(diào)整和改變，以滿足更高水平的平安穩(wěn)定運行需要。5、遠程可視化。智能化變電站的狀態(tài)監(jiān)測與操作運行均可利用多媒體技術(shù)實現(xiàn)遠程

9、可視化與自動化，以實現(xiàn)變電站真正的無人值班，并提高變電站的平安運行水平。6、裝備與設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，模塊化安裝。智能化變電站的一二次設(shè)備進行高度的整合與集成，所有的裝備具有統(tǒng)一的接口。建造新的智能化變電站時，所有集成化裝備的一、二次功能，在出廠前完成模塊化調(diào)試，運抵安裝現(xiàn)場后只需進行聯(lián)網(wǎng)、接線，無需大規(guī)模現(xiàn)場調(diào)試。一二次設(shè)備集成后標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，模塊化安裝，對變電站的建造和設(shè)備的安裝環(huán)節(jié)而言是根本性的變革?？梢员ＷC設(shè)備的質(zhì)量和可靠性，大量節(jié)省現(xiàn)場施工、調(diào)試工作量，使得任何一個同樣電壓等級的變電站的建造變成簡單的模塊化的設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)、連接，因而可以實現(xiàn)變電站的“可復(fù)制性，大大簡化變電站建造的過程，而提高

10、了變電站的標(biāo)準(zhǔn)化程度和可靠性。出于以上需求的考慮，智能化變電站必須從硬件到軟件，從結(jié)構(gòu)到功能上完成一個飛越。三、三、 智能化變電站與數(shù)字化變電站的區(qū)別智能化變電站與數(shù)字化變電站的區(qū)別智能化變電站與數(shù)字化變電站有密不可分的聯(lián)系。數(shù)字化變電站是智能化變電站的前提和根底，是智能化變電站的初級階段，智能化變電站是數(shù)字化變電站的開展和升級。智能化變電站擁有數(shù)字化變電站的所有自動化功能和技術(shù)特征，二者的共同點無需討論。木文認為智能化變電站與數(shù)字化變電站的差異主要表達在以下 3 個方面:1、數(shù)字化變電站主要從滿足變電站自身的需求出發(fā)，實現(xiàn)站內(nèi)一、二次設(shè)備的數(shù)字化通信和控制，建立全站統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信平臺，側(cè)重于

11、在統(tǒng)一通信平臺的根底上提高變電站內(nèi)設(shè)備與系統(tǒng)間的互操作性。而智能化變電站那么從滿足智能電網(wǎng)運行要求出發(fā)，比數(shù)字化變電站更加注重變電站之間、變電站與調(diào)度中心之間的信息的統(tǒng)一與功能的層次化。需要建立全網(wǎng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化信息平臺，作為該平臺的重要節(jié)點，提高其硬件與軟件的標(biāo)準(zhǔn)化程度，以在全網(wǎng)范圍內(nèi)提高系統(tǒng)的整體運行水平為目標(biāo)。2、數(shù)字化變電站己經(jīng)具有了一定程度的設(shè)備集成和功能優(yōu)化的概念，要求站內(nèi)應(yīng)用的所有智能電子裝置(IED)滿足統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，擁有統(tǒng)一的接口，以實現(xiàn)互操作性。IED 分布安裝于站內(nèi)，其功能的整合以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為紐帶，利用網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)。數(shù)字化變電站在以太網(wǎng)通信的根底上，模糊了一、二次設(shè)備的界限，實

12、現(xiàn)了一、二次設(shè)備的初步融合。而智能化變電站設(shè)備集成化程度更高，可以實現(xiàn)一、二次設(shè)備的一體化、智能化整合和集成。3、智能電網(wǎng)擁有更大量新型柔性交流輸電技術(shù)及裝備的應(yīng)用，以及風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等間歇式分布式清潔電源的接入，需要滿足間歇性電源“即插即用的技術(shù)要求。四、四、 智能化變電站架構(gòu)智能化變電站架構(gòu)1 1、數(shù)字化變電站的集成化、數(shù)字化變電站的集成化集成化總是變電站自動化技術(shù)的開展方向和趨勢。從常規(guī)變電站，到數(shù)字化變電站，再到智能化變電站的開展過程，是變電站內(nèi)的設(shè)備和系統(tǒng)集成化程度越來越高的過程。數(shù)字化變電站用微機處理和光纖數(shù)字通信優(yōu)化變電站層和間隔層的功能配置；控制、保護和運行支持系統(tǒng)通過局

13、域網(wǎng)彼此互相連接，共享數(shù)據(jù)信息；簡化單個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時保持各個系統(tǒng)的相對獨立性。在此根底上更進一步，數(shù)字化變電站內(nèi)的自動化系統(tǒng)可以進行集成，分為三個層次，過程層集成、間隔層集成和變電站層集成。變電站中每個控制和監(jiān)視設(shè)備都需要從過程輸入數(shù)據(jù)，然后輸出控制命令到過程。過程接口將完成被監(jiān)視和控制的開關(guān)場設(shè)備和變電站自動化系統(tǒng)的連接。數(shù)字化變電站中，集成化的一個表達是過程接口被直接集成到了過程中，也就是開關(guān)設(shè)備中。包括用于測量電流和電壓及氣體密度的電子傳感器、斷路器和隔離開關(guān)的位置指示器和傳動裝置都安裝在一個屏蔽的小盒子里，集成到一次設(shè)備中，即所謂的智能化一次設(shè)備。數(shù)字化變電站集成化的另一個表達是間

14、隔層的集成化:構(gòu)筑一個通用的硬件和軟件平臺即統(tǒng)一的多功能數(shù)字裝置(UMD)，將間隔內(nèi)的控制、保護、測量等功能集成在這個通用的平臺上，通過通用的硬件和軟件采集各功能需要的數(shù)據(jù)和狀態(tài)量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。原來控制、保護等功能不再需要專用的硬件裝置和專用的輸入、輸出通道，而是由合理的軟件設(shè)計來實現(xiàn)。間隔統(tǒng)一多功能裝置集成了較多的功能，在設(shè)計時應(yīng)按各功能響應(yīng)時間要求進行分類，并確定優(yōu)先級別。顯然，繼電保護、緊急控制等與保護相關(guān)的功能，需要響應(yīng)速度快，處于最優(yōu)先級別，決不能被非保護功能所閉鎖。測量變量的計算、故障錄波、事件記錄，雖然與保護過程同時發(fā)生，但可以延時或閉鎖。監(jiān)視、自我診斷、控制功能在正常和出現(xiàn)故

15、障時都不允許閉鎖保護功能。變電站層的集成是自動化需要在站級處理的各個功能通過站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)組合在統(tǒng)一的系統(tǒng)中。變電站層和過程層的集成功能劃分原那么是:但凡間隔層能夠執(zhí)行的功能不應(yīng)由變電站層完成。數(shù)字化變電站在過程層、間隔層和變電站層三個層次應(yīng)用的集成化技術(shù)，減少了變電站內(nèi)組件的數(shù)量，提高了元件質(zhì)量，增強自動化功能的協(xié)調(diào)水平，簡化了站內(nèi)接線，提高了運行與控制的可靠性。2 2、智能化變電站綜合集成化智能裝置及其功能結(jié)構(gòu)、智能化變電站綜合集成化智能裝置及其功能結(jié)構(gòu)數(shù)字化變電站在運用集成技術(shù)之后，全站范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)交互通過光纖以太網(wǎng)實現(xiàn)。變電站層與間隔層之間現(xiàn)場距離長，數(shù)據(jù)交換量大，實時性要求高，需要與外

16、部電網(wǎng)互聯(lián)互通。而間隔層與過程層之間數(shù)據(jù)交換，不同間隔之間的數(shù)據(jù)交換，都是局限于變電站內(nèi)，數(shù)據(jù)交換多是點對點，瞬時性的。假設(shè)所有的間隔層設(shè)備與過程層設(shè)備之間的聯(lián)系完全依賴于光纖網(wǎng)絡(luò)，一旦光纖網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或受到干擾，間隔層與過程層之間的聯(lián)系將非常不可靠，全站的所有自動化功能都可能因此受到影響而不能正常工作。為了進一步減少變電站內(nèi)元件(節(jié)點)數(shù)量，降低間隔層自動化功能對光纖網(wǎng)絡(luò)的依賴性，將間隔層與過程層之間的聯(lián)系從對光纖網(wǎng)絡(luò)的依賴中解放，同時也為了進一步簡化變電站的結(jié)構(gòu)，本文提出了一種將變電站內(nèi)過程層與間隔層一二次設(shè)備進行一體化、智能化綜合集成的設(shè)想，并以此提出智能化變電站的架構(gòu)體系。通過分析，認

17、為該綜合集成設(shè)想以及智能化變電站架構(gòu)體系的實現(xiàn)，具有先進性，能夠滿足未來智能電網(wǎng)開展的要求。變電站一、二次設(shè)備的一體化、智能化集成，指除了過程層的測量與控制執(zhí)行等功能外，將目前變電站結(jié)構(gòu)中間隔層的保護、控制、監(jiān)視等功能也綜合集成到過程高壓設(shè)備現(xiàn)場，由就地安裝的綜合集成化智能裝置(Compositive Integrated Intelligent Device，CIID)一方面直接作用于一次設(shè)備，另一方面通過標(biāo)準(zhǔn)化的接日并入全站唯一的光纖總線，進行各 CIID 之間，及 CIID 與變電站層的功能之間的信息共享與優(yōu)化協(xié)作。智能化現(xiàn)場測控裝置(模塊)接受全網(wǎng)統(tǒng)一的同步時鐘信號，實現(xiàn)對一次設(shè)備的模

18、擬量、開關(guān)量與狀態(tài)量的同步采集，按照全網(wǎng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)(如 IEC61850)處理，為測得數(shù)據(jù)統(tǒng)一打上同步時間標(biāo)簽；也接受運行控制模塊、繼電保護模塊等的控制命令，實現(xiàn)對一次設(shè)備操作的控制與執(zhí)行。繼電保護模塊在所有的模塊中享有最高優(yōu)先級，可以直接從智能化現(xiàn)場測控裝置獲取所需信息，以最短的時間做出反響，并且在任何情況下其保護功能都不被閉鎖，同時還可通過標(biāo)準(zhǔn)化接口與其它一次設(shè)備的 CIID 的保護功能交互、配合。統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲模塊是 CIID 的木地信息數(shù)據(jù)庫，測量得到的所有的標(biāo)準(zhǔn)化模擬量、開關(guān)量與狀態(tài)量信息都在此存儲，提供給其它功能模塊，并可按照時間軸、屬性軸等對信息數(shù)據(jù)進行初步的歸類與管理。同時，也可

19、以記錄并存儲各個層次、各個模塊所有的面向?qū)?yīng)一次設(shè)備進行操控的命令，以備查詢。運行控制模塊從統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲模塊獲取木地設(shè)備的狀態(tài)信息，也可接受來自變電站層的指令或利用其它CIID 的信息綜合判斷，實現(xiàn)對一次設(shè)備的自動控制、緊急控制，故障錄波與事件記錄，非正常狀態(tài)與故障狀態(tài)的恢復(fù)等功能。診斷監(jiān)視模塊實現(xiàn)對設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視和診斷。軟件管理模塊可以對所有的功能模塊軟件進行管理、更改和升級。CIID 的硬件配置要求滿足所有自動化功能所需，并考慮冗余度。今后對CIID 功能的增加或提升，只需通過軟件升級實現(xiàn)。CIID 內(nèi)各個模塊之間通過總線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)交互。對外經(jīng)由通信模塊，通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口與變電站層和其它的

20、CIID 通訊交互。通信管理模塊在綜合集成化智能裝置中處于“咽喉的地位。裝置內(nèi)的各個功能模塊，需要與其它 CIID 的功能模塊進行交互和協(xié)作，也需要向變電站層報告信息，并接受變電站層的指令。通信管理模塊需要對所有的功能模塊的所有信息進行有效的組織和管理，以保證信息交互的可靠與高效。流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化接口的信息包括由變電站層向綜合集成化智能裝置的查詢命令、控制指令、調(diào)用指令等，包括由 CIID 向變電站層的實時運行信息(包括模擬量、狀態(tài)量、開關(guān)量等)、故障錄波、事件報告等，以及各 CIID 間的互鎖和調(diào)用信息。智能化測控裝置是變電站根底信息的根本來源，通過綜合集成化智能裝置的標(biāo)準(zhǔn)化接口接入站內(nèi)光纖以太網(wǎng)

21、，可以構(gòu)成全站乃至全網(wǎng)范圍的標(biāo)準(zhǔn)化根底信息平臺。需要說明的是，上述功能模塊不是將各自動化系統(tǒng)裝置在安裝位置上進行簡單的捆綁和疊加，而是在將所有自動化功能進行全面綜合考慮后的升級優(yōu)化。優(yōu)化的目標(biāo)是:功能齊全、硬件冗余、實現(xiàn)功能的流程最簡化和最有效化。考慮到今后新的技術(shù)與裝備出現(xiàn)及應(yīng)用的可能性，CIID 仍然保存標(biāo)準(zhǔn)化的功能擴展接口和裝備配置空間。智能化測控裝置中包含本地人機界面，只對測量信息進行顯示，其它的設(shè)備狀態(tài)信息等都通過網(wǎng)絡(luò)在變電站層集中顯示。為保證功能的獨立性，減少功能互相之間的影響，提高可靠性，這些模塊的功能都由各自的 CPU 處理。3 3、綜合集成的智能化變電站的架構(gòu)、綜合集成的智能

22、化變電站的架構(gòu)綜合集成的智能化變電站的架構(gòu)如圖 1 所示，其結(jié)構(gòu)和功能總體上分為兩層，即智能設(shè)備層和變電站層。智能設(shè)備層主要由綜合集成化智能裝置(CIID)和高壓一次設(shè)備構(gòu)成，二者之間通過非常規(guī)電流互感器、非常規(guī)電壓互感器以及各類傳感器建立直接聯(lián)系。除了高壓開關(guān)設(shè)備之外，智能化變電站中的一次設(shè)備多了分布式電源接口和柔性交流輸電裝置(FACTS 裝置)。由于 CIID 內(nèi)綜合集成了各個變電站自動化系統(tǒng)的功能模塊，因此可以實現(xiàn)并完成 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)提出的變電站分層結(jié)構(gòu)中的過程層和間隔層的功能?？梢哉J為智能設(shè)備層是對過程層和間隔層的集成。智能化變電站的變電站層的功能主要包括各個 CIID在站

23、級的管理和協(xié)調(diào)應(yīng)用，站級的一體化數(shù)據(jù)管理以及與遠方調(diào)度控制中心和其它智能化變電站的信息交互、協(xié)調(diào)控制的管理等。當(dāng)多個智能化變電站實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的互聯(lián)時，即可構(gòu)成支撐智能電網(wǎng)的重要節(jié)點。圖 1 綜合集成的智能化變電站的架構(gòu)在該架構(gòu)中, 變電站中每個控制和監(jiān)視設(shè)備都需要從過程輸入數(shù)據(jù), 然后輸出控制命令到過程。而 CIID 是核心, 它將控制、保護、測量等功能集成在這個通用的平臺上, 通過通用的硬件和軟件采集各功能需要的數(shù)據(jù)和狀態(tài)量, 實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。CIID 主要有以下幾個模塊:1) 智能化現(xiàn)場測控模塊, 它接受全網(wǎng)統(tǒng)一的同步時鐘信號, 實現(xiàn)對一次設(shè)備的模擬量、開關(guān)量與狀態(tài)量的同步采集, 也接受運行控

24、制模塊、繼電保護模塊等的控制命令, 實現(xiàn)對一次設(shè)備操作的控制與執(zhí)行。2) 繼電保護模塊, 它可以直接從智能化現(xiàn)場測控裝置獲取所需信息, 以最短的時間做出反響, 并且在任何情況下其保護功能都不被閉鎖,因此它是優(yōu)先級別最高的模塊。3) 通信模塊, 通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口與變電站層和其它的 CIID 通訊交互。五、五、 智能化變電站的關(guān)鍵技術(shù)智能化變電站的關(guān)鍵技術(shù)智能化變電站通過全景廣域?qū)崟r信息統(tǒng)一同步采集，實現(xiàn)變電站自協(xié)調(diào)區(qū)域控制保護，支撐各級電網(wǎng)的平安穩(wěn)定運行和各類高級應(yīng)用；智能化變電站設(shè)備信息和運行維護策略與電力調(diào)度實現(xiàn)全面互動，實現(xiàn)基于狀態(tài)監(jiān)測的設(shè)備全壽命周期綜合優(yōu)化管理；變電站主要設(shè)備實現(xiàn)智能化

25、，為堅強實體電網(wǎng)提供堅實的設(shè)備根底。為實現(xiàn)以上功能，本文認為智能化變電站應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)設(shè)備融合、功能整合、結(jié)構(gòu)簡潔、信息共享、通訊可靠、控制靈活、接口標(biāo)準(zhǔn)、擴展便捷、安裝模塊化、站網(wǎng)一體化等特點，應(yīng)包括以下技術(shù)內(nèi)容:l l、智能化變電站技術(shù)體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究。、智能化變電站技術(shù)體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究。在對智能電網(wǎng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀、技術(shù)體系、實施進程及開展趨勢進行跟蹤、分析和*估的根底上，依據(jù)?中國智能電網(wǎng)體系研究報告?，研究智能變電站與數(shù)字變電站的差異，給出智能變電站的內(nèi)涵、外延和應(yīng)用范圍；研究智能變電站內(nèi)各種設(shè)備和系統(tǒng)的物理特性、運行邏輯及其輸入輸出的形式、介質(zhì)，抽象出物理和信息模型，

26、并基于統(tǒng)一的建模方法實現(xiàn)自描述；開展對智能電網(wǎng)開展根底體系、技術(shù)支撐體系、智能應(yīng)用體系、標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)體系、運維體系及技術(shù)*價體系的研究。2 2、智能化一、二次設(shè)備智能化集成技術(shù)研究。、智能化一、二次設(shè)備智能化集成技術(shù)研究。涉及變壓器、開關(guān)設(shè)備、輸配電線路及其配套設(shè)備、以及新型柔性電氣設(shè)備(裝置)等電力系統(tǒng)中各種一次設(shè)備與控制、保護、狀態(tài)診斷等相關(guān)二次設(shè)備的智能化集成技術(shù)。這些一次設(shè)備實現(xiàn)智能化集成后，實體電網(wǎng)將是一個由各種對內(nèi)(面向自身)具備完善控制、保護、診斷等功能，對外(面向整個系統(tǒng))具有數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn))化信息接口并發(fā)揮不同功能作用的智能體的有機組合，這些智能體能夠在智能化電網(wǎng)控制決策系統(tǒng)

27、的協(xié)調(diào)控制下，既相對獨立又友好合作，共同完成智能電網(wǎng)的運行目標(biāo)。3 3、智能化變電站全景信息采集及統(tǒng)一建模技術(shù)研究。、智能化變電站全景信息采集及統(tǒng)一建模技術(shù)研究。主要指智能化變電站根底信息的數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn))化、一體化實現(xiàn)及相關(guān)技術(shù)研究，實現(xiàn)廣域信息同步實時采集，統(tǒng)一模型，統(tǒng)一時標(biāo)，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一接口，統(tǒng)一語義，為實現(xiàn)智能電網(wǎng)能量流、信息流、業(yè)務(wù)流一體化奠定根底。智能化信息采集系統(tǒng)與裝置研究，利用基于同步綜合數(shù)據(jù)采集同時適用于傳統(tǒng)變電站和數(shù)字化變電站的新型測控模式，實現(xiàn)各類信息的一體化采集，包括與智能變電站有關(guān)的電源(含可再生能源)、負荷、線路、微電網(wǎng)的全景信息采集。此外還包括標(biāo)準(zhǔn)信息模型及

28、交換技術(shù)研究，信息存儲與管理技術(shù)研究，信息分析和應(yīng)用集成技術(shù)研究，信息平安關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究，智能化變電站同步時鐘推廣應(yīng)用研究等。4 4、智能化變電站系統(tǒng)和設(shè)備系統(tǒng)模型的自動重構(gòu)技術(shù)研究。、智能化變電站系統(tǒng)和設(shè)備系統(tǒng)模型的自動重構(gòu)技術(shù)研究。研究變電站自動化系統(tǒng)中智能裝置的自我描述和標(biāo)準(zhǔn)；研究基于以太網(wǎng)的智能裝置的即插即用技術(shù):研究變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)對智能裝置的識別技術(shù)、自動建模技術(shù)；研究當(dāng)智能裝置模型發(fā)生變化時的系統(tǒng)自適應(yīng)和系統(tǒng)模型重構(gòu)技術(shù)；研究自動化系統(tǒng)對智能裝置的模型進行校驗，對智能裝置的功能及其模件進行測試、檢查的交互技術(shù)；研究當(dāng)變電站運行方式發(fā)生變化時，智能測控和保護裝置在線自動重構(gòu)

29、運行模型的方法，后臺系統(tǒng)自動修改智能裝置的功能配置和參數(shù)整定的技術(shù)；研究自動化系統(tǒng)在智能裝置故障時對故障節(jié)點的快速定位、切除和模型自適應(yīng)技術(shù)。5 5、基于電力電子的智能化柔性電力設(shè)備的研發(fā)及其應(yīng)用技術(shù)的研究。、基于電力電子的智能化柔性電力設(shè)備的研發(fā)及其應(yīng)用技術(shù)的研究。電力電子的智能化柔性電力設(shè)備的研發(fā)及其應(yīng)用技術(shù)的研究，包括不同柔性電力設(shè)備的拓撲結(jié)構(gòu)研究，數(shù)學(xué)模型研究，功能特性及其對電網(wǎng)影響仿真與試驗研究，以及自身控制與相互間協(xié)調(diào)控制策略研究等。目前己在電力系統(tǒng)中獲得不同程度應(yīng)用的智能化柔性電力設(shè)備主要包括晶閘管控制串聯(lián)補償器(TCSC)、靜止無功補償器(SVC)、靜止同步補償器(STATCO

30、M)、有源濾波器(APF)等，它們在改善電力系統(tǒng)控制性能、提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性與電能質(zhì)量等運行品質(zhì)方面發(fā)揮了重要作用；處于研發(fā)或不同程度試驗中的柔性電力設(shè)備還有靜止無功發(fā)生器(SVG)、固態(tài)限流器(SSFCL)、統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)、靜止同步串聯(lián)補償器(SSSC)、晶閘管控制移相器(TCPST)等，這些設(shè)備投運后，必將進一步改善、提高電力系統(tǒng)的控制性能、運行穩(wěn)定性、電能質(zhì)量等運行品質(zhì)。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的步伐的推進，必將研發(fā)出更多不同功能的柔性電力設(shè)備并在電力系統(tǒng)中獲得應(yīng)用。6 6、間歇性分布式電源接入技術(shù)的研究。、間歇性分布式電源接入技術(shù)的研究。風(fēng)能、太陽能等清潔能源，具有如下特點:儲量豐

31、富地區(qū)大多較為偏遠；能量不夠集中，相對分散；受氣象變化及生物活動的影響，能量波動明顯，用于發(fā)電，那么出力呈現(xiàn)間歇性波動特性等。因此，清潔能源可再生并網(wǎng)發(fā)電(稱為間歇性電源)直接接入電網(wǎng)，將對電力系統(tǒng)運行的平安性、穩(wěn)定性、可靠性以及電能質(zhì)量等方面造成沖擊和影響，對電力系統(tǒng)的備用容量提出更高要求。另外，間歇性電源發(fā)電裝置需按峰值功率設(shè)計投資，在能量波動大的情況下，裝機容量的可利用率低。如何解決能量波動問題，是間歇性電源開展和利用面臨的主要挑戰(zhàn)。智能化變電站作為間歇性電源并入智能電網(wǎng)的接口，必須考慮并開展對應(yīng)的柔性并網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)對間歇性電源的功率預(yù)測、實時監(jiān)視、靈活控制，以減輕間歇性電源對電網(wǎng)沖擊和

32、影響。7 7、智能化變電站廣域協(xié)同控制保護技術(shù)研究。、智能化變電站廣域協(xié)同控制保護技術(shù)研究。研究基于變電站統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺的廣域協(xié)同控制保護的原理、實現(xiàn)方式、同步時間源技術(shù)、高速高精度測量技術(shù)、等間隔采樣下的電氣量計算技術(shù)、數(shù)據(jù)建模及交換技術(shù)、廣域網(wǎng)時間傳遞技術(shù)、智能多代理系統(tǒng)、智能設(shè)備之間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)交換技術(shù)等。六、六、 五防系統(tǒng)在智能化變電站中應(yīng)用分析五防系統(tǒng)在智能化變電站中應(yīng)用分析在介紹五防系統(tǒng)功能特點的根底上，結(jié)合五防開展歷史，提出了智能化變電站一體化五防系統(tǒng)的思路，通過分析智能化變電站技術(shù)開展方向，深入探討五防系統(tǒng)的技術(shù)特點，說明一體化五防在智能化變電站應(yīng)用的可行性和必要性，同時介紹了一體化

33、五防的應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)化間隔五防功能在 GOOSE 機制中的實現(xiàn)方法。1 1、智能化變電站對五防的要求、智能化變電站對五防的要求從可靠性、平安性、經(jīng)濟性方面考慮，明確提出包括防誤操作在內(nèi)的系統(tǒng)層各項功能，應(yīng)高度集成一體化。其后編寫的智能化變電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對變電站德防誤操作閉鎖，提出了以下三種方案：方案一：通過監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯閉鎖軟件實現(xiàn)全站的防誤操作閉鎖功能。方案二：監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置“五防工作站。方案三：配置獨立于監(jiān)控系統(tǒng)的專用微機“五防系統(tǒng)?？梢钥偨Y(jié)以下結(jié)論：從專業(yè)及技術(shù)開展趨勢，結(jié)合減少設(shè)備重復(fù)配置原那么，宜通過變電站自動化系統(tǒng)的邏輯閉鎖軟件實現(xiàn)全站的防誤操作閉鎖功能。因此，一體化五防在智能化變電站應(yīng)用

34、必將是開展趨勢。2 2、智能化變電站中一體化五防的特點、智能化變電站中一體化五防的特點智能化變電站可以采用的監(jiān)控系統(tǒng)中五防與監(jiān)控系統(tǒng)一體化集成，實現(xiàn)操作票及防誤閉鎖功能。監(jiān)控一體化五防具備以下特點：1 、五防工作站作為監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要節(jié)點，可以兼做操作員站，也可以獨立配置，根據(jù)現(xiàn)場情況靈活選擇。2 、監(jiān)控系統(tǒng)包含操作票功能、防誤閉鎖功能，與五防主機實際上共享一套時庫，五防數(shù)據(jù)全部從監(jiān)控的實時庫中讀取，無需采用通信方式，省略傳統(tǒng)微機五防的中間環(huán)節(jié)，提高了五防采集數(shù)據(jù)源的實時性和可能性，極大提高了五防系統(tǒng)的運行性能和可靠性能。3 、五防的圖形系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫與監(jiān)控系統(tǒng)完全統(tǒng)一，無需進行二次建模減少現(xiàn)場調(diào)試和維護的工作量。4 、五防系統(tǒng)作為監(jiān)控功能的一