一二次融合-智能電網建設中一二次技術融合

智能電網建設中一二次設備融合任雁銘yanming@2014.03內容提要智能電網對智能一次設備的需求智能一次設備現狀需要解決的關鍵技術問題需要解決的非技術問題智能電網對智能一次設備的需求一次設備是電網的基本單元，智能一次設備是智能電網的重要組成部分，主要涉及變壓器和開關設備。利用傳感器對一次設備的運行狀態(tài)、控制狀態(tài)、負載能力等進行實時監(jiān)控，從而實現電網設備可觀測、可控制和自動化是智能設備的核心和目標。一次設備智能化，內嵌測量、計量、繼保、監(jiān)測、控制等功能。智能電網對智能一次設備的需求現場施工簡單、方便，節(jié)約占地。對外提供必要的監(jiān)測信息，方便運行維護。智能電網對智能一次設備的需求智能電網對智能一次設備的需求新的建設方案，例如預制倉式方式真正收益，一次設備需要進一步智能化。智能一次設備的現狀考慮到國內的現實技術條件，2009年提出了智能組件的技術路線。智能組件定義

由測量、控制、監(jiān)測等IED集合而成的一種設備組件，承擔高壓設備智能化的核心功能，通過電纜或光纖與宿主設備連接成一個有機整體，通常運行于宿主設備近旁。智能一次設備的現狀智能組件特點智能一次設備的現狀變壓器智能一次設備的現狀開關斷路器/GIS設備智能組件柜站控層電流傳感器行程傳感器密度傳感器微水傳感器站控層網絡過程層網絡開關控制器主IED斷路器動作特性監(jiān)測IEDSF6氣體狀態(tài)監(jiān)測IED系統(tǒng)測控裝置合并單元局放監(jiān)測IEDUHF傳感器溫度變送器IEC61850智能一次設備的現狀智能組件應用、實施情況

目前主要是二次廠家實現，為一次廠家配套。開始在智能站中應用。

一二次設備未實現一體化設計和深度融合。

雙方還存在二次回路重復設計，生命周期不匹配等問題。智能一次設備的現狀智能組件暴露出的問題

MU、智能終端質量不穩(wěn)定。

國調中心組織統(tǒng)一檢測。

狀態(tài)監(jiān)測類設備質量參差不齊，國網公司對狀態(tài)監(jiān)測類設備進行停標、整改、檢測。智能一次設備的現狀行業(yè)進展情況

在中、低壓開關上嘗試深度融合。

在高壓開關還是通過智能組件進行智能化。需要解決的關鍵技術問題-傳感器智能高壓設備所使用的傳感器種類繁多1）電學、聲學、光學、力學等；2）有源、無源；3）內置、外置；

等等。運行環(huán)境惡劣

高溫、強電磁場等惡劣環(huán)境會導致傳感器測量誤差過大或失效。需要解決的關鍵技術問題-傳感器傳感器的接入

傳感器的不當接入會影響高壓設備的絕緣，嚴重時導致高壓設備發(fā)生絕緣擊穿。關鍵傳感器的國產化

一些關鍵傳感器目前還依賴進口。

例如：變壓器繞組熱點光纖測溫傳感器

變壓器油光聲光譜用傳感器等。需要解決的關鍵技術問題-傳感器變壓器繞組熱點測溫用光纖傳感器需要解決的關鍵技術問題-傳感器研制滿足智能高壓設備需要的安全、靈敏、可靠和較強干擾能力的傳感器是智能高壓設備研究應用的關鍵。需要解決的關鍵技術問題-功能一體化設計過去高壓設備制造商很少關注二次設備，只考慮到與一次設備接口的電氣二次回路。智能一次設備對這一傳統(tǒng)帶來了挑戰(zhàn)。作為智能化的一部分，傳感器和執(zhí)行器接植入或接入高壓設備本體。需要在高壓設備設計階段就進行充分考慮。

例如，變壓器繞組光纖測溫傳感器的接入，一旦設計制造完成就無法加裝。需要解決的關鍵技術問題-功能一體化設計變壓器繞組熱點光纖測溫需要解決的關鍵技術問題-功能一體化設計智能一次設備需要進行一體化設計，通盤考慮智能功能，例如傳感器的安裝、布置及其對一次設別本體的影響。開關電氣二次回路的優(yōu)化，由此帶來的空間優(yōu)化等收益?？紤]運行、維護，以及電子設備與一次設備之間的壽命匹配。

一次設備本體壽命要求30年，二次設備一般12年左右，如何進行匹配。需要解決的關鍵技術問題-功能一體化設計一體化設計可以保證高壓設備的可靠性和傳感器靈敏性。挑戰(zhàn)：涉及到多學科，需要跨專業(yè)協(xié)作。需要解決的關鍵技術問題-二次設備可靠性設計電磁及運行環(huán)境比傳統(tǒng)二次設備更加惡劣，振動、溫度、濕度、鹽霧、地電位等。

例如：GE的BRICK。

運行溫度

-40℃~70℃

防護等級IP66需要解決的關鍵技術問題-二次設備可靠性設計二次設備需要通過更加嚴酷的形式試驗。

例如：給出溫度的要求等與運行在小室環(huán)境中相比，條件惡劣很多。

制定合適的檢測標準和測試環(huán)境是非常關鍵的。需要解決的關鍵技術問題-狀態(tài)分析技術

通過各種傳感器獲得了一次設備豐富的狀態(tài)信息，為一次設備的狀態(tài)分析提供了基礎。如何將原始信息轉化為可用的設備狀態(tài)信息，如何建立一次設備狀態(tài)綜合診斷模型，依然面臨很大的挑戰(zhàn)。

一次設備狀態(tài)綜合診斷，目前還主要依賴人的經驗，需要與歷史數據、同型號家族數據等等進行對比。目前也在探索將新興的大數據技術應用于狀態(tài)檢測數據分析領域。需要解決的非技術問題產業(yè)