智能电网的概念
由于经济发展状况、电网建设水平、内外部发展环境不同,世界各国在智能电网建设的远景和侧重点上有些差异,对智能电网概念的描述也不尽相同。
智能电网的构成
智能电网的基本特征
智能电网发展现状
国网公司在致力于建设坚强电网的同时,高度重视智能电网技术研究和工程实践,取得了一批拥有自主知识产权的重要成果,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。主要表现在: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。
截至2014年底,国网公司经营范围内共建成并投运智能变电站1556 座。
智能变电站概念
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、协同互动等高级功能的变电站。
--摘自国家电网公司《智能变电站技术导则 》
智能变电站常见术语
合并单元 MU(merging unit)
用以对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可是互感器的一个组成件,也可是一个分立单元。
智能电子设备 IED(intelligent electronic device)
包含一个或多个处理器,可接收来自外部源的数据,或向外部发送数据,或进行控制的装置。
智能终端(smart terminal)
一种智能组件。与一次设备采用电缆连接,与保护、测控等二次设备采用光纤连接,实现对一次设备(如:断路器、刀闸、主变压器等)的测量、控制等功能。
IEC61850《变电站网络与通信协议》标准
IEC61850是新一代的变电站网络通信体系,适应分层的IED和变电站自动化系统
GOOSE(通用面向对象变电站事件)服务
面向通用对象的变电站事件(General Object Oriented Substation Event)。用于一次设备的操控及二次设备间的闭锁与联动,是一种通信服务机制。是状态量、跳闸命令、间隔联闭锁信息的规范。
MMS(制造报文规范)服务
MMS 规范了工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备(IED)、智能控制设备的通信行为,使出自不同制造商的设备之间具有互操作性(Interoperation)。
SV服务(采样值服务)
互感器将电流、电压采样值传送到合并单元,保护装置通过直采的方式从合并单元获取采样值,测控装置、故障录波、网络报文分析仪等通过SV网从合并单元获取采样值。
变电站的发展历程
常规变电站
网络
监控系统由站控层、间隔层两层网络构成。未统一建模,采用多种规约,变电站存在监控、保护、PMU等多个网络。
设备
互感器、一次设备通过常规控制电缆硬接线方式,实现与间隔层设备互感器模拟量、开关量的信息交换。
站控层
站控层设备由带数据库的计算机、操作员工作站、远方通信接口等组成。
间隔层
间隔层主要包括变电站的保护、测控、 计量等二次设备。
智能变电站概念及结构
自动化系统为站控层、间隔层和过程层三层结构。
站控层、间隔层
站控层、间隔层设备构成与常规监控系统基本一致。
从外延看与现有非IEC61850技术变电站差别不大,都采用以太网,能够实现“四遥”功能。但从内涵看,差异很大,主要体现在:
1. 信息模型统一:IEC61850使得各智能装置按照统一数据模型实现设备之间的互连互通。
2. 互操作性:智能变电站不同厂家的智能装置(IED)之间具有互操作性。
过程层(设备层)
常规变电站中无过程层
由电子互感器、智能单元、合并单元等远方I/O、智能传感器和执行器等构成。采用GOOSE网络跳合闸机制。
完成一次设备开关量、模拟量的采集以及控制命令的执行等。
新增设备主要有:电子互感器、合并单元、智能终端、交换机等。
智能变电站的技术特点