智能電網(wǎng)建設(shè)中一二次設(shè)備融合任雁銘yanming@2014.03內(nèi)容提要智能電網(wǎng)對(duì)智能一次設(shè)備的需求智能一次設(shè)備現(xiàn)狀需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題需要解決的非技術(shù)問題智能電網(wǎng)對(duì)智能一次設(shè)備的需求一次設(shè)備是電網(wǎng)的基本單元，智能一次設(shè)備是智能電網(wǎng)的重要組成部分，主要涉及變壓器和開關(guān)設(shè)備。利用傳感器對(duì)一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、控制狀態(tài)、負(fù)載能力等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備可觀測(cè)、可控制和自動(dòng)化是智能設(shè)備的核心和目標(biāo)。一次設(shè)備智能化，內(nèi)嵌測(cè)量、計(jì)量、繼保、監(jiān)測(cè)、控制等功能。智能電網(wǎng)對(duì)智能一次設(shè)備的需求現(xiàn)場(chǎng)施工簡(jiǎn)單、方便，節(jié)約占地。對(duì)外提供必要的監(jiān)測(cè)信息，方便運(yùn)行維護(hù)。智能電網(wǎng)對(duì)智能一次設(shè)備的需求智能電網(wǎng)對(duì)智能一次設(shè)備的需求新的建設(shè)方案，例如預(yù)制倉(cāng)式方式真正收益，一次設(shè)備需要進(jìn)一步智能化。智能一次設(shè)備的現(xiàn)狀考慮到國(guó)內(nèi)的現(xiàn)實(shí)技術(shù)條件，2009年提出了智能組件的技術(shù)路線。智能組件定義

由測(cè)量、控制、監(jiān)測(cè)等IED集合而成的一種設(shè)備組件，承擔(dān)高壓設(shè)備智能化的核心功能，通過電纜或光纖與宿主設(shè)備連接成一個(gè)有機(jī)整體，通常運(yùn)行于宿主設(shè)備近旁。智能一次設(shè)備的現(xiàn)狀智能組件特點(diǎn)智能一次設(shè)備的現(xiàn)狀變壓器智能一次設(shè)備的現(xiàn)狀開關(guān)斷路器/GIS設(shè)備智能組件柜站控層電流傳感器行程傳感器密度傳感器微水傳感器站控層網(wǎng)絡(luò)過程層網(wǎng)絡(luò)開關(guān)控制器主IED斷路器動(dòng)作特性監(jiān)測(cè)IEDSF6氣體狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED系統(tǒng)測(cè)控裝置合并單元局放監(jiān)測(cè)IEDUHF傳感器溫度變送器IEC61850智能一次設(shè)備的現(xiàn)狀智能組件應(yīng)用、實(shí)施情況

目前主要是二次廠家實(shí)現(xiàn)，為一次廠家配套。開始在智能站中應(yīng)用。

一二次設(shè)備未實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)和深度融合。

雙方還存在二次回路重復(fù)設(shè)計(jì)，生命周期不匹配等問題。智能一次設(shè)備的現(xiàn)狀智能組件暴露出的問題

MU、智能終端質(zhì)量不穩(wěn)定。

國(guó)調(diào)中心組織統(tǒng)一檢測(cè)。

狀態(tài)監(jiān)測(cè)類設(shè)備質(zhì)量參差不齊，國(guó)網(wǎng)公司對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)類設(shè)備進(jìn)行停標(biāo)、整改、檢測(cè)。智能一次設(shè)備的現(xiàn)狀行業(yè)進(jìn)展情況

在中、低壓開關(guān)上嘗試深度融合。

在高壓開關(guān)還是通過智能組件進(jìn)行智能化。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題-傳感器智能高壓設(shè)備所使用的傳感器種類繁多1）電學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、力學(xué)等；2）有源、無(wú)源；3）內(nèi)置、外置；

等等。運(yùn)行環(huán)境惡劣

高溫、強(qiáng)電磁場(chǎng)等惡劣環(huán)境會(huì)導(dǎo)致傳感器測(cè)量誤差過大或失效。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題-傳感器傳感器的接入

傳感器的不當(dāng)接入會(huì)影響高壓設(shè)備的絕緣，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致高壓設(shè)備發(fā)生絕緣擊穿。關(guān)鍵傳感器的國(guó)產(chǎn)化

一些關(guān)鍵傳感器目前還依賴進(jìn)口。

例如：變壓器繞組熱點(diǎn)光纖測(cè)溫傳感器

變壓器油光聲光譜用傳感器等。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題-傳感器變壓器繞組熱點(diǎn)測(cè)溫用光纖傳感器需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題-傳感器研制滿足智能高壓設(shè)備需要的安全、靈敏、可靠和較強(qiáng)干擾能力的傳感器是智能高壓設(shè)備研究應(yīng)用的關(guān)鍵。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題-功能一體化設(shè)計(jì)過去高壓設(shè)備制造商很少關(guān)注二次設(shè)備，只考慮到與一次設(shè)備接口的電氣二次回路。智能一次設(shè)備對(duì)這一傳統(tǒng)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。作為智能化的一部分，傳感器和執(zhí)行器接植入或接入高壓設(shè)備本體。需要在高壓設(shè)備設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行充分考慮。

例如，變壓器繞組光纖測(cè)溫傳感器的接入，一旦設(shè)計(jì)制造完成就無(wú)法加裝。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題-功能一體化設(shè)計(jì)變壓器繞組熱點(diǎn)光纖測(cè)溫需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題-功能一體化設(shè)計(jì)智能一次設(shè)備需要進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，通盤考慮智能功能，例如傳感器的安裝、布置及其對(duì)一次設(shè)別本體的影響。開關(guān)電氣二次回路的優(yōu)化，由此帶來(lái)的空間優(yōu)化等收益。考慮運(yùn)行、維護(hù)，以及電子設(shè)備與一次設(shè)備之間的壽命匹配。

一次設(shè)備本體壽命要求30年，二次設(shè)備一般12年左右，如何進(jìn)行匹配。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題-功能一體化設(shè)計(jì)一體化設(shè)計(jì)可以保證高壓設(shè)備的可靠性和傳感器靈敏性。挑戰(zhàn)：涉及到多學(xué)科，需要跨專業(yè)協(xié)作。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題-二次設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)電磁及運(yùn)行環(huán)境比傳統(tǒng)二次設(shè)備更加惡劣，振動(dòng)、溫度、濕度、鹽霧、地電位等。

例如：GE的BRICK。

運(yùn)行溫度

-40℃~70℃

防護(hù)等級(jí)IP66需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題-二次設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)二次設(shè)備需要通過更加嚴(yán)酷的形式試驗(yàn)。

例如：給出溫度的要求等與運(yùn)行在小室環(huán)境中相比，條件惡劣很多。

制定合適的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試環(huán)境是非常關(guān)鍵的。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題-狀態(tài)分析技術(shù)

通過各種傳感器獲得了一次設(shè)備豐富的狀態(tài)信息，為一次設(shè)備的狀態(tài)分析提供了基礎(chǔ)。如何將原始信息轉(zhuǎn)化為可用的設(shè)備狀態(tài)信息，如何建立一次設(shè)備狀態(tài)綜合診斷模型，依然面臨很大的挑戰(zhàn)。

一次設(shè)備狀態(tài)綜合診斷，目前還主要依賴人的經(jīng)驗(yàn)，需要與歷史數(shù)據(jù)、同型號(hào)家族數(shù)據(jù)等等進(jìn)行對(duì)比。目前也在探索將新興的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域。需要解決的非技術(shù)問題產(chǎn)業(yè)