一二次融合-智能电网建设中一二次技术融合-2017年10月.ppt

智能电网建设中一二次设备融合 任雁铭 yanming@ 2014.03 内容提要 智能电网对智能一次设备的需求 智能一次设备现状 需要解决的关键技术问题 需要解决的非技术问题 智能电网对智能一次设备的需求 一次设备是电网的基本单元，智能一次设备是智能电网的重要组成部分，主要涉及变压器和开关设备。利用传感器对一次设备的运行状态、控制状态、负载能力等进行实时监控，从而实现电网设备可观测、可控制和自动化是智能设备的核心和目标。 一次设备智能化，内嵌测量、计量、继保、监测、控制等功能。 智能电网对智能一次设备的需求 现场施工简单、方便，节约占地。 对外提供必要的监测信息，方便运行维护。 智能电网对智能一次设备的需求 智能电网对智能一次设备的需求 新的建设方案，例如预制仓式方式真正收益，一次设备需要进一步智能化。 智能一次设备的现状 考虑到国内的现实技术条件，2009年提出了智能组件的技术路线。 智能组件定义 由测量、控制、监测等IED集合而成的一种设备组件，承担高压设备智能化的核心功能，通过电缆或光纤与宿主设备连接成一个有机整体，通常运行于宿主设备近旁。 智能一次设备的现状 智能组件特点 智能一次设备的现状 变压器 智能一次设备的现状 开关 断路器/GIS设备 智能组件柜 站控层 电流传感器 行程传感器 密度传感器 微水传感器 站控层网络 过程层网络 开关控制器 主IED 断路器动作特性监测IED SF6气体状态监测IED 系统测控装置 合并单元 局放监测IED UHF传感器 温度变送器 IEC61850 智能一次设备的现状 智能组件应用、实施情况 目前主要是二次厂家实现，为一次厂家配套。开始在智能站中应用。 一二次设备未实现一体化设计和深度融合。 双方还存在二次回路重复设计，生命周期不匹配等问题。 智能一次设备的现状 智能组件暴露出的问题 MU、智能终端质量不稳定。 国调中心组织统一检测。 状态监测类设备质量参差不齐，国网公司对状态监测类设备进行停标、整改、检测。 智能一次设备的现状 行业进展情况 在中、低压开关上尝试深度融合。 在高压开关还是通过智能组件进行智能化。 需要解决的关键技术问题-传感器 智能高压设备所使用的传感器种类繁多 1）电学、声学、光学、力学等； 2）有源、无源； 3）内置、外置； 等等。 运行环境恶劣 高温、强电磁场等恶劣环境会导致传感器测量误差过大或失效。 需要解决的关键技术问题-传感器 传感器的接入 传感器的不当接入会影响高压设备的绝缘，严重时导致高压设备发生绝缘击穿。 关键传感器的国产化 一些关键传感器目前还依赖进口。 例如：变压器绕组热点光纤测温传感器 变压器油光声光谱用传感器 等。 需要解决的关键技术问题-传感器 变压器绕组热点测温用光纤传感器 需要解决的关键技术问题-传感器 研制满足智能高压设备需要的安全、灵敏、可靠和较强干扰能力的传感器是智能高压设备研究应用的关键。 需要解决的关键技术问题-功能一体化设计 过去高压设备制造商很少关注二次设备，只考虑到与一次设备接口的电气二次回路。智能一次设备对这一传统带来了挑战。作为智能化的一部分，传感器和执行器接植入或接入高压设备本体。需要在高压设备设计阶段就进行充分考虑。 例如，变压器绕组光纤测温传感器的接入，一旦设计制造完成就无法加装。 需要解决的关键技术问题-功能一体化设计 变压器绕组热点光纤测温 需要解决的关键技术问题-功能一体化设计 智能一次设备需要进行一体化设计，通盘考虑智能功能，例如传感器的安装、布置及其对一次设别本体的影响。开关电气二次回路的优化，由此带来的空间优化等收益。 考虑运行、维护，以及电子设备与一次设备之间的寿命匹配。 一次设备本体寿命要求30年，二次设备一般12年左右，如何进行匹配。 需要解决的关键技术问题-功能一体化设计 一体化设计可以保证高压设备的可靠性和传感器灵敏性。 挑战：涉及到多学科，需要跨专业协作。 需要解决的关键技术问题-二次设备可靠性设计 电磁及运行环境比传统二次设备更加恶劣，振动、温度、湿度、盐雾、地电位等。 例如：GE的BRICK。 运行温度 -40℃~70℃ 防护等级 IP66 需要解决的关键技术问题-二次设备可靠性设计 二次设备需要通过更加严酷的形式试验。 例如：给出温度的要求等与运行在小室环境中相比，条件恶劣很多。 制定合适的检测标准和测试环境是非常关键的。 需要解决的关键技术问题-状态分