智能电网与一次设备智能化-2016年.11.11

,智能电网及一次设备智能化,智能电网背景及国外智能电网状况 国网公司对智能电网的思考和建设方案 变电站智能一次设备的定义 天水750kV智能变电站方案简介,智能电网及一次设备智能化,全球气候变化，导致自然灾害频发,“高碳”经济，引发温室效应、 冰川融化等,一 21世纪电力面临的挑战,污染严重、沙漠化,人类面临生态环境灾难,环 境,智能电网背景及国外智能电网状况,金融危机，导致需求不振，各国拉动需求,信息、通信、自动化和量测技术高速发展，各种技术高度融合成为趋势,传统能源日益短缺，新能源、可再生能源发展,经济,能源,技术,一 21世纪电力面临的挑战,智能电网背景及国外智能电网状况,远距离大容量输电、优化经济运行,电 网,大规模清洁、可再生能源接入、调度、控制,分布式电源有效接入、储能技术快速发展,降低大面积停电风险、避免系统崩溃、供电可靠性更高,用户更加灵活、便利、节能、环保的服务需求,一 21世纪电力面临的挑战,智能电网背景及国外智能电网状况,二 智能电网研究的驱动力,二 智能电网研究的驱动力,智能表计,利用先进传感器、表计和自动化装置，实现供电企业与电力用户之间的双向信息交互，提高能源效率，提升用户体验，提高运行监控能力。,智能电网,通过输配电网基础设施的升级，实现电力企业系统运行能力的优化提升以及对电网运行管理和企业经营管理的进一步集成，帮助电力企业不断提升运营绩效。,智能城市,通过智能电网建设，带动包括智能楼宇、智能家庭、智能交通等一系列建设内容，实现绿色城市、节能城市的建设目标。,领先的电力企业从自己面临的具体挑战和问题出发，进行了智能电网建设的实践探索,三 不同行业对智能电网的实践,四 智能电网带来价值-电力企业,管理和控制成本的能力 通过改变使用电网电力的时间来降低电费 通过监测实时家庭电器能源消耗来管理成本 通过允许电网自动调节家庭电器配置来降低费用 通过主动参与高峰用电节能来降低费用,提供可靠电能 更少停电 更信任停电时恢复预测的可靠性 通过“按使用收费”的电池和备用设备来降低停电的影响,更准确的费用 不再估算电力使用 更信任读表准确度 准确费用预测,减少环境影响 通过改变用电行为而节约用电、使用清洁能源，降低能源消耗，减少CO2排放,四 智能电网带来价值-用户,四 智能电网带来价值-社会,智能化的技术和手段将能够面对目前面临的种种挑战; 现代信息、通信、控制和测量技术快速发展为发展智能电网奠定了基础; 智能电网建设可以给电力企业、用户以及社会带来预期的收益; 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。,智能电网背景及国外智能电网状况,五 总结,定义智能电网通过对整个电力供应体系的自动化来提高电网的可靠性及效率，对于从发电厂到最终用户的每一个系统接入者，电网结构将是开放式的，满足即插即用技术标准。简而言之，智能电网就是要实现在适当的时间，把适当的信息交给适当的人。,美国研究与实践,智能电网背景及国外智能电网状况,认为：广域测量技术是保证大电网安全的重要手段，也是实现智能输电网的基础，因此目前主要从同步相量技术和先进控制中心（AC2）的研究建设着手开展智能输电网的工作，主要内容包括SOA/CIM/可视化。,美国研究与实践,智能电网背景及国外智能电网状况,EPRI开始“Intelligrid”(智能电网）研究,2001,2003,DOE发布“Grid 2030”,DOE启动电网智能化(GridWise）项目，DOE与 NETL合作发起了“现代电网(MGI)”研究,2004,2005,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,2009,奥巴马政府将智能电网提升为美国国家战略,智能电网,美国研究与实践-里程碑,1998,EPRI提出复杂交互式网络/系统,骆家辉、朱棣文7月访问SGCC； 8月5日奥巴马提出美国应建设“更坚强、更智能的电网”,美国研究与实践,总结： 更多的是从输电网调度运行的角度着手建设,智能电网背景及国外智能电网状况,西门子的观点,西门子认为智能电网不应局限在清洁能源接入和用电等局部领域。智能电网需要涵盖发电、输电、配电、调度、变电、用电等各个环节，是一个完整的体系。,智能电网背景及国外智能电网状况,西门子的观点,西门子智能电网构想的特性：,智能电网背景及国外智能电网状况,定义智能电网利用传感、嵌入式处理、数字化通信和IT技术，将电网信息集成到电力公司的流程和系统，使电网可观测（能够监测电网所有元件的状态），可控制（能够控制电网所有元件的状态）和自动化（可自适应并实现自愈），从而打造更加清洁、高效、安全、可靠的电力系统。,埃森哲的观点,智能电网背景及国外智能电网状况,埃森哲的观点,智能电网的特性：,清 洁,坚 强,自 愈,优 化,交 互,经 济,智能电网背景及国外智能电网状况,以发展为主线，加快建设坚强国家电网，满足国民经济快速发展需要； 突出体系建设，各环节相互协调、全面推进； 以特高压和跨区输电为重点，构建电力“高速公路”，实施“一特四大”发展战略； 重视可再生能源的集约开发，不断提高我国清洁能源比重； 实现电网与用户的双向互动，提升用户增值服务水平，满足用户多元化需求； 关键技术和装备领域获得突破，全面提升中国电工设备制造业水平，推动信息通讯技术发展； 落实国家能源发展战略，满足经济社会可持续发展用电需求，实现能源资源的大范围优化配置； 解决可再生能源规模接入和远距离输送，促进可再生能源的有效开发，实现电网与经济、社会、环境和谐发展。,国网公司对智能电网的思考和建设方案,国网公司对智能电网的思考和建设方案,结论构建以信息化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的统一坚强智能电网，是适应中国国情，满足经济、社会和客户未来可持续发展需求的战略性选择。,电网基础体系 技术支撑体系 智能应用体系 标准规范体系,一个目标,三个阶段,两条主线,四个体系,五个内涵,构建以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的统一坚强智能电网,技术上实现信息化、自动化、互动化 管理上实现集团化、集约化、精益化、标准化,2009-2010年： 规划试点阶段 2011-2015年： 全面建设阶段 2016-2020年： 引领提升阶段,坚强可靠 经济高效 清洁环保 透明开放 友好互动,六个环节,发电 输电 变电 配电 用电 调度,国网公司对智能电网的思考和建设方案,阶段一,第二阶段,第三阶段,国网公司对智能电网的思考和建设方案,发电 环节,调度 环节,用电 环节,配电 环节,输电 环节,变电 环节,信息通信,国网公司对智能电网的思考和建设方案,国网公司对智能电网的思考和建设方案,通过深入研究和应用网厂协调技术、风电及太阳能发电并网技术和大容量储能技术，促进电源结构优化，适应清洁能源规模化发展； 2015年可满足6000万kW风电和500万kW太阳能发电接入的需要； 2020年电网可满足1亿kW风电和1800万kW太阳能发电接入的需要。,国网公司对智能电网的思考和建设方案,集成应用新技术、新材料、新工艺，实现勘测数字化、设计模块化、运行状态化、信息标准化和应用网络化； 推动全面实施输电线路状态检修和全寿命周期管理； 提高线路输送能力和电压、潮流控制的灵活性； 技术和装备全面达到国际领先水平。,国网公司对智能电网的思考和建设方案,应用智能变电站相关技术，实现电网运行数据的全面采集和实时共享，支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用； 实现变电站设备信息和运行维护策略与电力调度全面互动和全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用互动化； 到2015年110（66）kV及以上智能变电站占变电站总量的38%左右； 到2020年110（66）kV及以上智能变电站占变电站总量的65%左右。,国网公司对智能电网的思考和建设方案,实现配电网电力流、信息流、业务流的双向运作与高度整合，配网可靠性、运行效率、供电质量和主要技术装备达到国际先进水平； “十二五”期间，在4个直辖市，21个省会城市、4个计划单列市、唐山、苏州两个重点城市开展配电自动化系统建设； “十三五”期间，在公司经营区内所有地级城市，全面开展配电自动化和配网调控一体化智能技术支持系统建设。,国网公司对智能电网的思考和建设方案,建设和完善智能双向互动服务平台和相关技术支持平台； 实现与电力用户的电力流、信息流、业务流的双向互动，全面提升公司双向互动用电服务能力。,国网公司对智能电网的思考和建设方案,形成具有国际领先水平、自主创新的一体化电网调度技术支持系统； 保障特高压大电网安全运行； 适应风电等清洁能源大规模接入； 确保公司系统电网调度的规范化、流程化和智能化水平达到国际领先水平。,国网公司对智能电网的思考和建设方案,充分利用现代通信信息技术，不断深化发电、输电、变电、配电、用电和调度环节的数据采集、传输、存储和利用，实现数据采集数字化、生产过程自动化、业务处理互动化、经营管理信息化、战略决策科学化。,变电站智能一次设备的定义,高压设备智能化 (或 智能设备) 是智能电网的重要组成部分，也是区别传统电网的主要标志之一。,智能设备是附加了智能组件的高压设备，智能组件的核心功能是对宿主设备状态进行就地实时检测和诊断，以智能电网相关系统可识别的状态描述语言广播设备的状态，智能组件同时将与宿主设备相关的测量、控制、检测、计量甚至保护进行融合设计，实现电网对设备状态的可观测，为电网的优化运行提供信息支撑。,变电站智能一次设备的定义,测量数字化 控制网络化 状态可视化 功能一体化 信息互动化,变电站智能一次设备的定义,以往这些参量的测量大都是由自备的非数字化仪表或电缆传送模拟信号至相关装置来测量。这部分参量在智能化时应实现数字化测量。例如： ·变压器的顶层油温 ·油位信号 ·有载开关的位置信息 ·断路器位置信息 ·气室压力报警信息 ·合分次数 ·电机电流过流报警信息,变电站智能一次设备的定义,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。 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。,变电站智能一次设备的定义,状态参量自检测是高压设备智能化的基础。 通过对部分参量的在线监测可以了解设备的运行状态，对故障进行预警。 设备状态可视化包括两个方面的内容：1. 设备状态确认 例如：对于开关来说可以通过监测断路器的分合闸速度、分合闸时间、分合闸线圈电流波形、储能电机电流等来判断断路器操动机构的状态。2. 向相关系统广播设备状态,变电站智能一次设备的定义,1. 传感器与一次设备的一体化设计 2. 集成光电测量技术及特殊测量装置 3. 测、控、检、计、保趋向融合,变电站智能一次设备的定义,1. 与检修管理系统的信息互动 包括两个方面：1）下载设备的非自检测信息，包括设备指纹信息，作为综合分析的一部分；2）上传智能组件对设备状态的综合评价结果和检修建议，使设备状态对运行和检修人员可视化，以便及时掌握设备运行状态，制定合理韵停电检修方案，减少非计划，停电次数，最大限度地避免运行事故。 2. 与调度系统的信息互动通过与调度系统的信息互动，让调度系统依据设备状态信息报文，提前做出相应的预案，一旦设备事故实际发生，调度系统可以立即启动预案，以最快、最优的方式隔离离故障设备，保障电网的安全运行。,变电站智能一次设备的定义,变电站规模天水750kV变750kV进出线4回，330kV进出线1回，66kV为双分支，电抗器3组，电容器2组，所用变1个。整站构建基于IEC 61850 标准体系的变电站架构，全面实现数字化变电站。,