智能变电站.docx
- 文档编号:23642535
- 上传时间:2023-05-19
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:330.14KB
智能变电站.docx
《智能变电站.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《智能变电站.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
智能变电站
智能变电站
20世纪80年代末开始在变电站领域应用综合自动化技术以来,已有近20年的历史,对我国电网改造和建设产生了深远的影响,广东电网公司在最近的几年中,新建的220kV及以下变电站均采用综合自动化新技术,提高了电网建设的现代化水平,且几乎为无人值守站,减少了变电站建设的总造价;另一方面,广东电网公司完成了大量非综合自动化变电站改造为综合自动化变电站。
不仅大大提高了电网稳定性和可靠性,而且降低了运行成本。
目前,阳江供电局110kV变电站全部为新建或改造的综合自动化变电站,且采用无人值守的管理模式。
然而,目前的综合自动化变电站均存在着以下两点通病:
一是功能重复以至设备投资重复。
比如数据测量、计量、监控、远动分别使用各自的变送器,容易造成数据不一致,且增加运行、维护的难度;二是系统内使用的通讯规约不统一,不同的厂家使用不同的通讯规约,在系统联调的时候需要进行不同程度的规约转换,加大了调试的复杂性,同样也增加运行、维护的难度。
因此,目前的变电站迫切需要一个简约的、智能的系统,实现信息共享,以减少投资,提高运行、维护效率。
随着计算机应用技术和现代电子技术的飞速发展,数字化变电站离我们越来越近。
2数字化变电站关键技术
数字化变电站主要由光电式互感器、智能化一次设备、网络化二次设备在IEC61850通讯规约基础上分层构建,能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
其有四个主要特点。
2.1一次设备智能化
智能化电气设备快速发展,出现光电式互感器、智能化开关等机电一体化设备。
光电式互感器具有精度高、线性度好、无铁磁谐振和铁磁饱和、抗干扰能力强,安全性好、传输距离远、体积小、重量轻等特点,并且具备自检功能和在线校准功能。
克服了传统互感器绝缘复杂、重量重、体积大,CT动态范围小、易饱和,电磁式PT易产生铁磁谐振,CT二次输出不允许开路等诸多缺点。
光电式互感器的应用一方面简化继保设备,提高了微机保护的精度和可靠性,满足电力系统精确计量的要求;另一方面,对电力系统故障反应速度快、灵敏度高、测量范围广,满足暂态保护要求,适应了电力系统数字化、智能化、网络化的要求。
为一次设备智能化改革提供了基础。
按照IEC62063:
1999对智能断路器设备的定义,它不但具有断路器设备的基本功能,还具有在线监视、智能控制、数字化接口和断路器的电子操作等一系列的高智能化功能。
主要体现为:
对于一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路,将采用微处理器和光电技术设计,使传统机电式继电器及控制回路的结构大大简化;数字程控器及数字公共信号网络要取代传统的导线连接;可编程序取代二次回路中传统的继电器及其逻辑回路;光电数字和光纤取代常规的强电模拟信号和控制电缆。
2.2二次设备网络化
二次设备的网络化,是适应光电式互感器的应用、智能化一次设备和IEC61850通讯规约的需要。
我们所熟知传统二次设备,如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、故障录波装置、稳控装置、VQC将等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造,各设备之间的连接均采用高速的网络通讯,二次设备没有重复的I/O现场接口,主要靠网络真正实现数据共享、资源共享。
2.3运行管理系统自动化
变电站的运行管理系统一般包括运行数据和状态记录无纸化、自动化。
运行设备发生故障时,及时提供故障分析报告,给出故障原因及处理意见。
此外,系统应能自动发送设备检修报告,不再进行传统的定期检修,而是实现状态检修,大大减少劳动力。
2.4IEC61850标准规约的应用
IEC61850是以变电站一、二次设备信息为数字化对象,以高速以太网络通讯平台为基础,通过对数字化信息进行标准化建模,把电力系统的调度中心、变电站及变电站内部进行无缝连接的唯一的自动化国际通讯标准,不仅规范了继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、故障录波装置、稳控装置、VQC等的模型和通讯接口,还规范了数字式CT、PT、智能化开关等一次设备的模型和通信接口,很好地解决不同的厂家使用不同的通讯规约的矛盾。
大大简化了变电站二次系统,强化了各类应用功能。
3数字化变电站信息安全对策
虽然基于IEC61850标准协议建立起来的通信网络体系结构在上层协议上是一致的,而且也大大提高变电站内设备的互操作性和互换性,但是协议的开放性和标准性同样带来一个重要的问题:
二次系统的安全性问题。
数字化变电站内由于各种智能电子设备的大量应用,变电站内运行、状态和控制等数字化信息需要传送,负责传送这些信息的网络通讯系统成为数字化变电站的重要平台,因而,网络可靠性直接关系着数字化变电站的良好运行。
所以信息安全和网络可靠性自然成为人们较为关注的两个焦点。
目前解决这两个问题主要采用的技术措施分为两类,即加密技术和防火墙技术。
3.1加密技术
加密技术的基本原理是对网络中传输的数据进行加密处理,到达目的地址后再解密还原为原始数据,从而防止非法用户对信息的截取和盗用。
加密技术主要分为数据传输加密和数据存储加密。
数据传输加密技术主要是对传输中的数据流进行加密,常用的有链路加密、节点加密和端到端加密三种方式。
传输数据仅在物理层前的数据链路层进行加密,不考虑信源和信宿的方式属于链路加密,它用于保护通讯节点间的数据,接收方是传送路径上的各台节点机,信息在每台节点机内都要被解密和再加密,依次进行,直至到达目的地。
节点加密方法与链路加密类似,不同的是在节点处采用一个与节点机相连的密码装置,密文在该装置中被解密并被重新加密,明文不通过节点机,避免了链路加密节点处易受攻击的缺陷。
端到端加密是在应用层完成的,是为数据从一端到另一端提供的加密方式。
数据在发送端被加密,在接收端解密,中间节点处不以明文的形式出现。
在端到端加密中,除报头外的的报文均以密文的形式贯穿于整个传输过程,只是在发送端和接收端才有加密、解密设备,报文在中间任何节点均不解密,因此,不需要有密码设备,同链路加密相比,可减少密码设备的数量。
另一方面,信息是由报头和报文组成的,报文为要传送的信息,报头为路由选择信息,由于网络传输中要涉及到路由选择,若使用链路加密,则报文和报头两者均须加密。
而使用端到端加密时,由于通道上的每一个中间节点虽不对报文解密,但为将报文传送到目的地,必须检查路由选择信息,因此,只能加密报文,而不能对报头加密。
这样就容易被某些通讯分析察觉,而从中获取某些敏感信息。
链路加密对用户来说比较容易,使用的密钥较少,而端到端加密比较灵活,对用户可见。
在对链路加密中各节点安全状况不放心的情况下也可使用端到端加密方式。
3.2防火墙技术
防火墙技术通过对网络的隔离和限制访问等方法,来控制网络的访问权限,从而保证变电站综合自动化系统的网络安全。
但是由于防火墙只能够对跨越网络边界的信息进行监测、控制,而对网络内部人员的攻击不具备防范能力。
因此单纯依靠防火墙来保护网络的安全性是不够的,还必须与其它安全措施(如加密技术等)综合使用,才能达到目的。
4结束语
本文论述了数字化变电站的关键技术,凸出信息安全问题及其对策。
当然,数字化变电站是一个长期的复杂的系统工程,目前仍有许多技术难题需要解决,如有关保护定值条目在IEC61850中没有约定、数据采集共享问题等。
虽然全部实现数字化变电站自动化功能还有很长的路要走,但是数字化变电站无疑是变电站自动化系统发展的重要方向。
基于智能IED数字化变电站的关键技术及以太网信息安全技术
0引言
随着国家电网公司坚强智能电网计划的实施,变电站将向智能变电站发展,一次设备要升级为智能电力设备,二次设备则成为智能控制单元,这是一个革命性的变化。
目前,这些新设备的需求都已经全面铺开,比如在智能变电站方面,国家电网发布了智能变电站的整体技术规划,标准也已出来,要求所需设备必须符合新的技术规范。
智能化变电站与数字化变电站相比,增强了智能的应用能力,比如自适应、自协调、互动、控制等。
许继在数字化变电站市场中是排在全国前列的,应用试点也最多,积累了很多经验,因此很容易转到智能变电站上来。
电力设备的智能化已经没有技术瓶颈,通过软件系统和硬件系统的升级都可以实现。
基于数字化变电站的主要内容是研究电子式互感器等数字化设备在监控系统和继电保护中的应用技术;研究开发符合IEC61850标准,并具备测量、保护、控制、分析、设备在线监测、状态检修、远方监视等功能的数字化分散式变电站自动化系统;研制可直接接入电子式互感器等数字化信号的硬件和软件平台。
从标准体系来讲,国内公司与国外的大公司是处在同一起跑线上。
智能电网的发展将带来一、二次设备体系的融合,这对于中国企业来说是一次大的机遇。
1智能数字化变电站关键技术
智能数字化变电站主要由基于电光效应的互感器称为光学电流/电压互感器(OCT/OVT)或无源式互感器;其余泛称为电子式电流/电压互感器(ECT/EVT)或有源式互感器基础上分层融合,能够实现智能设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
1.1智能电网一、二次设备融合体系化
随着国家电网公司坚强智能电网计划的实施,变电站将向智能变电站发展,一次设备要升级为智能电力设备,二次设备则成为智能控制单元,这是一个革命性的变化。
目前,这些新设备的需求都已经全面铺开,比如在智能变电站方面,国家电网发布了智能变电站的整体技术规划,标准也已出来,要求所需设备必须符合新的技术规范。
智能化变电站与数字化变电站相比,增强了智能的应用能力,比如自适应、自协调、互动、控制等。
许继在数字化变电站市场中是排在全国前列的,应用试点也最多,积累了很多经验,因此很容易转到智能变电站上来。
电力设备的智能化已经没有技术瓶颈,通过软件系统和硬件系统的升级都可以实现。
因为2010年将有很多智能变电站项目实施,为满足新的需求,许继很快就将推出针对新标准的全套新产品,如电子互感器、智能控制单元等都已经在实验室的检测中。
而在用户层面,大量智能电表将被推广,明年我国计划要上4000万只智能电表。
许继的智能电表产品已经推出来。
智能电表不同于传统电表之处在于它是双向实时通信,具有互动的特征。
比如智能电表为实施阶梯电价提供了可能,因为它能够提供实时数据,新能源发电并网需要依靠智能电网,由于我国的新能源基地大都在西北、东北,如没有一个很好的坚强的电力网架来统一协调,就不容易实现多种能源的分布式利用。
1.2IED的互操作性
为了保证IED的互操作性,需要对其进行一致性测试和性能测试。
一致性测试属于“证书”测试,目的是测试IED是否符合特定标准。
一致性测试一般由授权机构完成,而性能测试则由用户组织实施。
与常规变电站相比,数字化变电站系统中的一致性测试和应用测试的联系更为紧密。
一致性测试是应用测试的基础,产品只有通过了一致性测试才具备构成应用系统以执行应用测试的条件。
由于IEC61850标准的复杂性、其性能在网络异常时的未知性以及保护、监控系统对实时性的严格要求等原因,很可能出现单独产品已通过一致性测试,将其构成应用系统时却不能通过应用测试的情况。
2智能数字化变电站以太网信息安全技术方法
IEEE1588所定义的精确网络同步协议实现了网络中的高度同步,使得分配控制工作时无需再进行专门的同步通信,从而达到了通信时间模式与应用程序执行时间模式分开的效果。
智能数字化变电站内由于各种智能电子设备的大量应用,变电站内运行、状态和控制等智能数字化信息需要传送,负责传送这些信息的网络通讯系统成为智能数字化变电站的重要平台,因而,网络可靠性直接关系着智能数字化变电站的良好运行。
2.1加密技术
摘要是一种防止改动的方法,其中用到的函数叫摘要函数。
这些函数的输入可以是任意大小的消息,而输出是一个固定长度的摘要。
摘要有这样一个性质,如果改变了输入消息中的任何东西,甚至只有一位,输出的摘要将会发生不可预测的改变,也就是说输入消息的每一位对输出摘要都有影响。
总之,摘要算法从给定的文本块中产生一个数字签名(fingerprint或messagedigest),数字签名可以用于防止有人从一个签名上获取文本信息或改变文本信息内容和进行身份认证。
摘要算法的数字签名原理在很多加密算法中都被使用,如SO/KEY和PIP(prettygoodprivacy)。
现在流行的摘要函数有MAD和MAD,但要记住客户机和服务器必须使用相同的算法,无论是MAD还是MAD,MAD客户机不能和MAD服务器交互。
MAD摘要算法的设计是出于利用32位RISC结构来最大其吞吐量,而不需要大量的替换表(substitutiontable)来考虑的。
MAD算法是以消息给予的长度作为输入,产生一个128位的“指纹”或“消息化”。
要产生两个具有相同消息化的文字块或者产生任何具有预先给定“指纹”的消息,都被认为在计算上是不可能的。
MAD摘要算法是个数据认证标准。
MAD的设计思想是要找出速度更快,比MAD更安全的一种算法,MAD的设计者通过使MAD在计算上慢下来,以及对这些计算做了一些基础性的改动来解决安全性这一问题,是MAD算法的一个扩展。
2.2防火墙技术
防火墙技术通过对网络的隔离和限制访问等方法,来控制网络的访问权限,从而保证变电站综合自动化系统的网络安全。
由于防火墙只能够对跨越网络边界的信息进行监测、控制,而对网络内部人员的攻击不具备防范能力。
2.3信息的同步性
为避免电气量的相位和幅值产生误差,二次设备需要在同一时间点上获得采样数据。
传统电磁式互感器输出的模拟信号不存在上述问题,但由合并单元输出的数字采样信号就必须含有时间信息。
应在现场进行试验来验证合并单元进行数据采样的时间同步准确度,以满足系统测量和控制的要求。
由于传统以太网自身的限制,通过多播方式在网络内实现时间同步很困难。
IEC61850采用SNTP实现不同设备间的同步采样,以UTC作为时钟同步源。
由于过程层总线的负载大,要求同步误差控制在1μs,因此过程层同步标准必须采取IEEE1588标准。
1个IEEE1588精密时钟系统包括多个节点,每个节点代表1个时钟,时钟之间经由网络连接。
按工作原理可将时钟分为普通时钟和边界时钟,普通时钟只有1个TVP端口,而边界时钟具有多个TVP端口。
在网络中,每个时钟都可能处于从属时钟、主时钟和原主时钟共3种状态,时钟所处的状态是根据最优化的时钟算法确定的
数字化变电站信息安全及网络可靠性研究
浙江大学
【学位级别】:
硕士
【学位授予年份】:
2007
智能电网的评估指标体系
文章编号:
1000-3673(2009)17-0014-05中图分类号:
TM7文献标志码:
A学科代码:
470·4054
智能电网的评估指标体系
王智冬,李晖,李隽,韩丰
(国网北京经济技术研究院,北京市宣武区100761)
AssessmentIndexSystemforSmartGrids
WANGZhi-dong,LIHui,LIJun,HANFeng
(StatePowerEconomicResearchInstitute,XuanwuDistrict,Beijing100761,China)
ABSTRACT:
Theintensionofsmartgridanditspresentdevelopmentsituationhomeandabroadarebrieflydescribed.Basedondomesticactualcondition,thesignificanceandthekeypointsofconstructingsmartgridsinChinaareexpounded.Apreliminaryframeworkofcomprehensivemulti-factorassessmentindexsystemforstrongsmartgridisproposed.Thisassessmentsystemcontainsthreefirstgradeindices,i.e.,thescaleanddevelopmentlevelofsmartgrid,thetechnicalsupportingabilityforsmartgridanddevelopmentimpactofsmartgrid;meanwhile,ecahfirstgradeindexincludesrefinedsecondgradeindicesandthirdgradeindices.
KEYWORDS:
smartgrid;comprehensiveassessment;indexsystem
摘要:
简要介绍了智能电网的内涵和国内外发展现状,结合我国实际情况,阐述了建设智能电网的重要意义和重点,提出了坚强智能电网的多因子综合评估指标体系初步框架,该体系包括智能电网规模发展水平、智能电网技术支撑能力和智能电网发展效果3方面一级指标,各一级指标还包括细化的二级指标和三级指标。
关键词:
智能电网;综合评估;指标体系
0引言
为保障能源安全和应对气候变化,西方主要发达国家相继提出了建设智能电网的问题[1-3]。
欧盟成立了智能电网委员会,发布了智能电网计划。
美国奥巴马政府把发展智能电网作为国家能源和经济政策的重要组成部分。
智能化已经成为国际电网发展的重要趋势。
但总体上看,各国对智能电网的认识并不统一,研究实践也基本处于探索或起步阶段。
国家电网公司建设坚强智能电网[4-7]是要立足自主创新,加快建设以特高压为骨干网架,各级电网协调发展,具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的国际领先的智能电网。
坚强是智能电网的基础,智能是坚强电网充分发挥作用的关键,两者相辅相成、协调统一。
坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动是智能电网的基本内涵。
坚强智能电网以坚强网架为基础,以通信信息平台为支撑,以智能控制为手段,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,覆盖所有电压等级,实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合,是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网,其可以预见的优点包括:
1)能够有效提高电网输送能力和运行控制的灵活性,具有强大的资源优化配置能力和有效抵御各类严重故障的能力;2)能够适应各类电源、用户便捷接入和退出的需要,实现电源、电网和用户资源的协调互动;3)能够精确高效地集成、共享与利用各类信息,实现电网运行状态及设
因此,结合我国
电网发展的实际情况[16-17]、智能电网发展目标和重点,建立电网智能性评估指标体系,评估我国智能电
网发展水平,提供评价基准是必要的。
2)建立智能电网评估指标体系,是电网发展社会效益的重要评价依据。
我国煤炭消费占一次能源的70%左右,环保压力大,必须加快发展清洁能源,通过智能电网建设,大幅提高电网安全稳定水平,实现可再生能源有效接入和充分利用,是建设资源节约型、环境友好型社会的具体体现。
建立评估指标体系评价智能电网社会效益是十分必要的。
3)建立智能电网评估指标体系,为智能电网发展规划提供重要指导。
建立评估指标体系,发挥导向性作用,促进建成符合社会需要和我国特点的智能电网。
通过对电网进行智能性评价,可以发掘智能电网建设中的优势环节和缺点,为智能电网的规划和发展提供指导信息和有关建议。
3.2智能性评估指标体系
3.2.1建立指标体系的原则和思路
建立智能电网评估指标体系应遵循以下基本原则:
1)系统性原则,即指标体系的建立应将智能电网发展看作一个整体,力求能完整、准确、客观地反映智能电网发展的本质和全貌。
2)科学性原则,指标的科学性是指所设置的指标既要符合其所属领域的专业理论和数学原理,又要符合其所反映现象的实际情况。
3)可比性原则,指标体系主要用于评价和比较,客观要求各指标应具备可比性,不仅要量化,而且应多采用相对数形式,涵义明确,确保公正、客观,可比性是指标体系纵向、横向比较的基础。
国家电网公司坚强智能电网建设包含如下2项基本内容:
一是发展建设以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展的坚强电网;二是通过硬件基础和技术手段实现智能电网信息化、数字化、自动化和互动化特征。
此外,智能电网发展还将产生一系列经济和社会效益。
为全面评价智能电网发展情况,指标体系采用分层框架结构,建立围绕智能电网发展2大基础内容和发展效果的指标体系。
初步考虑建立智能电网规模基础、智能电网技术支撑能力和智能电网发展效果指标体系:
1)智能电网规模基础是指智能电网发展的物理规模。
指标应涵盖发、输、变、配、用和调度等电网发展运行各个重要环节,以电源接入能力、输变电智能化、配电智能化、用电智能化、调度智能化5个方面指标组成指标体系评价智能电网的发展规模。
2)智能电网能实现信息通信的高度集成和多向互通,从智能电网信息化、数字化、自动化和互动化特点出发,建立评价智能电网技术支撑能力指标,包含集成通信技术、参数量测技术、先进运行控制技术、决策支持技术和智能交互技术。
3)建立智能电网发展效果指标,评价智能电网发展带来的电力系统各环节的成效和取得的经济社会效益。
指标体系包括发电厂的节能减排效益,电网智能化运行控制能力和效果,用户智能用电的效益等经济社会效益指标。
3.2.2指标体系初步研究
依照智能电网评估指标体系建立的原则和思路,初步建立一个多因子综合指标体系,一级指标包括智能电网规模基础、智能电网技术支撑能力和智能电网发展效果共3个,二级指标13个,三级指标41个,详见表1。
4下一步工作建议
1)夯实发展基础,制定标准体系。
智能电网建设是一项庞大的系统工程,其发展涉及规划设计、建设、生产、运行、营销及改造等多个环节,结合现有的电力、通信、自动化等相关标准和规范体系,考虑我国经济社会、电网发展实际情况和需求,提出我国智能电网发展所需的标准体系,结合坚强智能电网关键技术研究和示范试点成果,完善智能电网建设的标准化模式和规范体系,指导智能电网的发展建设。
2)完善指标体系,研究建立综合评估方法。
在本文初步研究结论的基础上,结合我国智能电网发展特性,采用系统分解法和层次结构分析法,进一步完善评价指标体系,确定指标的合理阈值,增强量化评价的可操作性以及对智能电网发展建设的指导作用。
研究建立综合量化的智能电网发展评估方法,统筹兼顾各指标间的内在联系和相互制约,全面衡量智能电网发展水平。
此外,深入研究智能电网发展对电力营销和自身经营的影响,增加相关量化指标
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 智能 变电站