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智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-文庫吧資料

2024-09-04 11:14本頁面
  

【正文】 智能變電站強(qiáng)調(diào)全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化。因?yàn)橹悄芙M件的廣泛應(yīng)用,智能變電站采集的數(shù)據(jù)是全景式的,因而信息量非常大,但是這些數(shù)據(jù)不是不加分析就傳輸給電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu),而是通過站內(nèi)的信息一體化平臺(tái)以及變電站自動(dòng)化系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用模塊,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的挖掘、分析,實(shí)現(xiàn)智能告警、順序控制、設(shè)備狀態(tài)可視化、事故綜合分析決策等。 智能變電站的第二個(gè)特點(diǎn)是智能高級(jí)應(yīng)用。所謂智能設(shè)備,是指一次設(shè)備和智能組件的有機(jī)結(jié)合,其中,智能組件是二次設(shè)備的統(tǒng)稱,包括測(cè)控裝置、保護(hù)裝置、測(cè)控保護(hù)裝置、狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置、智能終端等,也可以是幾個(gè)裝置的集合,如 GIS 匯控柜、屏柜等。因此,建設(shè)智能變電站應(yīng)著重于三個(gè)方面:智能一次設(shè)備;信息共享;在線監(jiān)測(cè)。信息化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的基本途徑,體現(xiàn)為對(duì)實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí) 信息的高度集成和挖掘利用能力;數(shù)字化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ),以數(shù)字化形式清晰表述電網(wǎng)對(duì)象、結(jié)構(gòu)、特性及狀態(tài),才能實(shí)現(xiàn)各類信息的精確高效采集與傳輸;自動(dòng)化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展水平的直觀體現(xiàn),依靠高效的信息采集傳輸和集成應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行控制與管理水平提升;互動(dòng)化是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的內(nèi)在要求,通過信息的實(shí)時(shí)溝通及分析,實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的良性互動(dòng)與高效協(xié)調(diào),提升用戶體驗(yàn),促進(jìn)電能的安全、高效、環(huán)保應(yīng)用。 3 智能變電站技術(shù)現(xiàn)狀 智能變電站的特征 到目前為止,對(duì)于智能變電站并尚沒有統(tǒng)一的明確定義,但“以高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)為信息傳輸基礎(chǔ),自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能,并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)應(yīng)用”這些智能變電站基本認(rèn)識(shí)在學(xué)術(shù)界和工程界已達(dá)成共識(shí)。 智能變電站的主要優(yōu)勢(shì): 光纖代替電纜,設(shè)計(jì)安裝調(diào)試都變得簡(jiǎn)單模擬量輸入回路和開關(guān)量輸入輸出回路都被通信網(wǎng)絡(luò)所取代,二次設(shè)備硬件系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化統(tǒng)一的信息模型,避免了規(guī)約轉(zhuǎn)換,信息可以充分共享可觀測(cè)性和可控性增強(qiáng),產(chǎn)生新型應(yīng)用:如狀態(tài)監(jiān)測(cè)、站域保護(hù)控制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:引進(jìn)了電子式互感器、合并單元智能終端、交換機(jī)等新裝置;采用了 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)、 IEEE 1588 新標(biāo);其中繼電保護(hù)系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)新體系結(jié);同時(shí)研發(fā)了一些新功能。 (4)明確智能輔助控制系統(tǒng)的功能,研究相關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。建立站內(nèi)全景數(shù)據(jù)的統(tǒng)一信息平臺(tái),供系統(tǒng)層各高級(jí)應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一、智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究 11 標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的數(shù)據(jù)存 取訪問及向調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行上送。 (2)工作票自動(dòng)管理系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)系統(tǒng)方式的安排和調(diào)度員的指令,自動(dòng)生成相關(guān)內(nèi)容和步驟,并能與順序控制步驟進(jìn)行自校核和自監(jiān)控。智能變電站的建設(shè)與發(fā)展無疑給廣大從事電力設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、檢修、運(yùn)行人 員帶來挑戰(zhàn)。無功電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)首先從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)采集數(shù)據(jù),送入電壓分析模塊和無功分析模塊進(jìn)行綜合分析,形成變電所主變分接頭調(diào)節(jié)指令、變電所電容器投切指令、多主變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指令,交由調(diào)度中心或集控中心控制系統(tǒng)執(zhí)行。保證整個(gè)過程的實(shí)時(shí)、安全、可靠。智能操作票系統(tǒng)可以充分利用平臺(tái)提供的各項(xiàng)功能以及服務(wù),共享實(shí)時(shí) SCADA 模型及圖 形,保護(hù)模型,并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)態(tài)和模擬態(tài)數(shù)據(jù)可靠隔離,保證了整個(gè)過程的安全、實(shí)時(shí)、可靠。另外,告警信息可按廠站或間隔進(jìn)行過濾,即只顯示某個(gè)廠站或間隔的信息。根據(jù)變電站邏輯和推理模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)告警信息的分類和信號(hào)過濾,對(duì)變電站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)分析和推理,自動(dòng)報(bào)告變電站異常并提出 故障處理指導(dǎo)意見,為主站提供智能告警,也為主站分析決策提供事件信息。其中邏輯防誤通過 GOOSE 傳輸機(jī)制實(shí)現(xiàn),取消常規(guī) HGIS 和 GIS跨間隔電氣節(jié)點(diǎn)閉鎖回路,通過 GOOSE 信息實(shí)現(xiàn)跨間隔操作的閉鎖。 (2)順序控制操作方式,所謂順序控制是指通過監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)操作任務(wù),由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立地按順序分步驟地實(shí)現(xiàn)操作任務(wù)。 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)是一套變電 站設(shè)備綜合故障診斷系統(tǒng) (見圖 2),依據(jù)獲得的被監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)信息,采用基于多信息融合技術(shù)的綜合故障診斷模型,結(jié)合被監(jiān)測(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性和參數(shù)、運(yùn)行歷史狀態(tài)記錄以及環(huán)境因素,對(duì)被監(jiān)測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)和剩余壽命做出評(píng)估。多信息融合技術(shù)從多信息的視角進(jìn)行處理及綜合,得到各種信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律,從而剔除無用的和錯(cuò)誤的信息,保留正確的和有用的成分,最終實(shí)現(xiàn)信息的優(yōu)化。對(duì)主變、 HGIS/ GIS、避雷器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)的參量主要為主變油色譜、 HGIS/ GISSF6 氣體微水和局部放電、避雷器泄漏電流、次數(shù)等。在智能變電站中,可以有效地獲取電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、各種智能電子裝置的故障和動(dòng)作信息及信號(hào)同路狀態(tài);減少了智能變電站中二次設(shè)備狀態(tài)特征量采集上的盲區(qū)。 2. 智能變電 站應(yīng)實(shí)現(xiàn)的高級(jí)功能 智能變電站戍實(shí)現(xiàn)的高級(jí)應(yīng)用功能包括:設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、基于多信息融合技術(shù)的綜合故障診斷、防誤功能擴(kuò)展應(yīng)用、智能告警及事故信息綜合分析決策、智能操作票系統(tǒng)等。在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下,可進(jìn)行功能一體化設(shè)計(jì),包括以下三個(gè)方面:① 將傳感器或/ ,u執(zhí)行器與高壓設(shè)備或其部件進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),以達(dá)到特定的監(jiān)測(cè)或/ ,u控制目的;② 將互感器與變壓器、斷路器等高壓設(shè)備 進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),以減少變電站占地面積;③ 在智能組件中,將相關(guān)測(cè)量、控制、計(jì)量、監(jiān)測(cè)、保護(hù)進(jìn)行一體化融合設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備的融合。利用傳感器對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、進(jìn)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)備的核心任務(wù)和目標(biāo)。 站控層功能應(yīng)高度集成,可在一臺(tái)計(jì)算機(jī)或嵌入式裝置實(shí)現(xiàn),也可分布在多臺(tái)計(jì)算機(jī)或嵌入式裝置中。 間 隔層設(shè)備一般指繼電保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、故障錄波等二次設(shè)備,實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該問隔一次設(shè)備的功能,即與各種遠(yuǎn)方輸入/輸出、智能傳感器和控制器通信。根據(jù)國網(wǎng)相關(guān)導(dǎo)則、規(guī)范的要求,保護(hù)應(yīng)直接采樣,對(duì)于單間隔的保護(hù)應(yīng)直接跳閘,涉及多間隔的保護(hù) (母線保護(hù) )宜直接跳閘。 智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究 7 圖 常規(guī)保護(hù)與數(shù)字化保護(hù) 圖 總傳輸時(shí)間的定義 2 .3 智能變電站技術(shù)特點(diǎn) 2. 智能變電站體系結(jié)構(gòu) 智能變電站系統(tǒng)分為 3 層:過程層、間隔層、站控層,如圖 1 所示。 由于物理裝置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可能來自不同的廠商,數(shù)字保護(hù)裝置需要考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母鞣N不確定因素,以及給保護(hù)帶來的同步性、實(shí)時(shí)性等關(guān)鍵問題。則傳輸時(shí)間: a b ct t t t? ? ? () 其中 ta、 tc為傳輸裝置通信處理時(shí)間, tb為網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)。 數(shù)字式保護(hù)比常規(guī)保護(hù)多了采樣值和出口回路經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的傳輸時(shí)間, IEC 61850對(duì)傳輸時(shí)間的定義如圖 。對(duì)于數(shù)據(jù)處理與保護(hù)裝置間、保護(hù)裝置與操作回路間的信息傳輸,由原來的裝置內(nèi)部總線轉(zhuǎn)變?yōu)榈淖冸娬镜倪^程層網(wǎng)絡(luò)。 對(duì)于數(shù)字式保護(hù)裝置本身,最顯著的結(jié)構(gòu)特征是取消了數(shù)據(jù)處理部分和操作回路部分,如圖 所示。 智能變電站最大的特點(diǎn)是信息共享,隨著智能變電站的推廣應(yīng)用,數(shù)字式保護(hù)裝置得到快速、迅猛的發(fā)展。 可見,從技術(shù)發(fā)展的角度來講,智能變電站是從數(shù)字化變電站技術(shù)體系中繼承而來,數(shù)字化變電站技術(shù)體系構(gòu)成了智能變電站的技術(shù)基礎(chǔ),在數(shù)字化變電站的技術(shù)構(gòu)架上,再融入在線監(jiān)測(cè)、全壽命周期綜合優(yōu)化管理、協(xié)同互動(dòng)、信息一體化等高級(jí)應(yīng)用技術(shù),最終形成符合智能電網(wǎng)要求的智能變電站。 智能變電站與數(shù)字變電站的區(qū)別 從技術(shù)發(fā)展的路線來看,智能變電站的技術(shù)發(fā)展和建設(shè)是分階段完成的。其采集的變電站數(shù)據(jù)不僅包含實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),還要有信息模型、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、視頻等數(shù)據(jù)。755 三級(jí)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn);滿足 GB 廠 I、14285 繼電保護(hù)選擇性、速動(dòng)性、靈敏性、可靠性的要求;遵守《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》。數(shù)字化變電站強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)手段的數(shù)字化,而智能電網(wǎng)的建設(shè),對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的一次設(shè)備智能化、高級(jí)應(yīng)用、對(duì)智能電網(wǎng)的支撐等功能提出了新的要 求,數(shù)字化變電站技術(shù)是智能變電站的技術(shù)基礎(chǔ),智能變電站是變電站整體技術(shù)的跨越和未來變電站發(fā)展的方向。 數(shù)字化變電站涵義 數(shù)字化變電站是由智能化一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化二次設(shè)備按過程層、間隔層、站智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究 5 控層三層結(jié)構(gòu)體系分層構(gòu)建,建立在符合國際標(biāo)準(zhǔn)的 IEC61850通信規(guī)范基礎(chǔ)之上,能夠?qū)崿F(xiàn)變電站內(nèi)智能電氣設(shè)備問信息共享和互操作的現(xiàn)代化變電站。 6)資源整合:通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建模來實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)外的信息交互和信息共享。 4)自動(dòng)化:實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)自動(dòng)生成、二次設(shè)備在線 /自動(dòng)校驗(yàn)、變電站狀態(tài)檢修等功能,提高變電站自動(dòng)化水平。除傳統(tǒng)“四遙”的電氣量信息外還應(yīng)包括設(shè)備信息、環(huán)境信息、圖像信息等等,并具有保證站內(nèi)與站外的通信安全及站內(nèi)信息存儲(chǔ)及信息訪 問安全的功能。智能變電站對(duì)智能電網(wǎng)的支撐作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 [3]: 1)可靠性:可靠性是變電站最主要的要求,具有自診斷和自治功能,做到設(shè)備故障早預(yù)防和預(yù)警,自動(dòng)將供電損失降低到最小程度。實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備信息和運(yùn)行維護(hù)策略與電力調(diào)度全面互動(dòng)。智能變電站設(shè)備具有信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化等主要技術(shù)特征,符合易擴(kuò)展、易升級(jí)、易改造、易維護(hù)的工業(yè)化應(yīng)用要求。 智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究 4 2 智能變電站概念及與數(shù)字化變電站區(qū)別 智能變電站的概念 智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備,以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求,自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和 監(jiān)測(cè)等基本功能,并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。 全文共分為四章,各章內(nèi)容簡(jiǎn)介如下: 第一章緒論, 簡(jiǎn)述課題的背景和意義、論題的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,介紹論文的主要內(nèi)容; 第二章 智能變電站概念及 與數(shù)字化變電站區(qū)別 ,主要講述了智能變電站的概念以及與數(shù)字變電站的區(qū)別; 第三章 智能變電站技術(shù)現(xiàn)狀,簡(jiǎn)述了智能變電站的特征和結(jié)構(gòu); 第四章智能變電站的關(guān)鍵技術(shù),其中講述了標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、一體化、智能化四個(gè)部分的內(nèi)容。美國將重點(diǎn)凡在智能配電網(wǎng)一側(cè),致力于應(yīng)用通信技術(shù)和智能控制技術(shù)提高電網(wǎng)的智能性,強(qiáng)調(diào)用戶的參 與和互動(dòng),引導(dǎo)用戶改變需求相應(yīng),錯(cuò)峰填谷,從而延緩發(fā)電、輸電環(huán)節(jié)建設(shè);歐洲智能電網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)是可再生能源的接入和跨國互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展;日本致力于智能配電網(wǎng)的建設(shè),逐步實(shí)現(xiàn)了中壓線路( 6kV)的實(shí)時(shí)量測(cè)和自動(dòng)控智能變電站關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究 3 制;韓國計(jì)劃建設(shè)智能電網(wǎng)綜合試點(diǎn)項(xiàng)目, 2020 年完成建設(shè), 2020 年完成項(xiàng)目試驗(yàn)。 目前,隨著智能電網(wǎng)時(shí)代的到來,世界各國的智能電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)全面啟動(dòng)。 我國的智能電網(wǎng)與歐美智能電網(wǎng)在發(fā)展背景、目標(biāo)和主要特征上不同。尤其是處于“三北”地區(qū)的大型可再生能源基地,當(dāng)?shù)仉娏π枨笥邢?,無法實(shí)現(xiàn)
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