内蒙古电力公司科技项目可行性究报告.doc
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内蒙古电力公司科技项目
可行性研究报告
项目名称：
智能变电站继电保护设备联调暨入网检测试验室
申请单位：
内蒙古电力公司调通中心
起止时间：
2012年6月至2012年12月
项目负责人：
单广忠
通信地址：
呼和浩特锡林南路218号
邮政编码：
010020
联系电话：
0471-6221736/13704784095
传真：
0471-6221736
电子邮箱：
shanguangzhong@
申请日期：
2012年4月
一、目的和意义
1.与项目研究内容紧密相关的实际生产力水平和今后的发展方向
目前国家智能电网是使用健全的双路通信、高级的传感器和分布式计算机的电力传输与分配网络。
通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，最终用以改善电力传送，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。
智能变电站的建设是建立坚强智能电网的关键环节，应加快智能变电站建设的步伐，提高电网运行的智能化水平，节省人力资源，提高生产效率。
为了满足这些要求，需要对使用的新技术和设备进行严格的检测，来尽可能的保证运行的稳定性、安全性，同时提高工作效率。
2.项目成果对该现状和技术发展的作用
智能变电站与传统变电站相比出现了很多新的技术和变化，尤其是过程层数字化、通信网络化及标准化、信息模型化，影响到了智能变电站的设计、工程实施和运行维护等多个环节，使得传统的测试手段及设备不能满足智能变电站及其设备的测试需要。
另一方面，智能变电站所采用的IEC61850标准技术面向国际化的特点及其复杂性，不同的设备供应商对其理解和实现存在差异，影响了互联互通，由于缺乏相应的工程化规范及方便、直观的测试手段，使得问题的排查非常困难。
基于上述考虑，本项目通过对智能变电站实验室建设及检测的研究，建立二次系统设备及网络的检测平台，提高设备互操作性，加快智能变电站及其技术的发展及普及，提高工程实施及运行维护的效率和水平，为后续智能变电站的建设提供技术支撑；实验室也可作为相关工作人员和技术人员的培训和研究平台。
同时智能电网发展会不断有新需求和新技术研究，可在本项目的研究成果基础上开展前期技术积累与实践工作，为后续大规模推广应用做好技术储备。
3.成果应用和推广的途径
通过本项目的研究，最终建成智能变电站实验室，具备IEC61850模型及通信服务一致性、虚端子、网络通信等方面的检测流程和手段，并根据实际工程应用及技术发展逐渐完善。
通过建立的检测平台，在智能变电站的工程实施及推广应用中，对各厂家二次设备的模型、通信及功能的进行规范性和一致性测，以及故障复现、分析和定位；对二次系统的虚端子连线进行可视化测试，并对设备的功能和性能进行评估。
实验室也可作为设计、工程实施和运行维护等环节工作人员，以及技术人员等培训和研究平台。
4.成果推广后的直接和间接效益
随着包头西500kV智能化变电站即将年内投运，智能化变电站继电保护设备联调问题突显。
建立智能变电站保护设备联调实验室，能够吸取以往智能化变电站联调过程中的各种经验教训，避免出现繁杂、冗长的无头绪的调试局面。
智能变电站实验室可以有效降低工程实施及运行维护的成本，促进智能变电站技术的推广及相关产品的完善，提高系统建设水平；实验室可以帮助运行维护人员直观、高效的进行二次系统设备及网络的功能、性能测试，快速定位、分析和诊断工程实施及运行维护中出现的复杂问题，提高了工作效率，提升了相关专业技术人员的水平和智能变电站的运行维护水平。
测试平台与RTDS（或DRTDS）的结合，实现系统级行为仿真，通过测试及评估发现并消除潜在的问题，实现电网的安全稳定运行，降低大规模停电的风险。
二次设备模型及二次回路虚端子连线测试，能够直观、方便的检测虚端子设计及连接是否正确，检测出人为的疏漏，保证整个系统设计与配置信息的一致性，保障智能变电站的可靠和稳定。
二、国内外研究水平综述
1.与项目研究内容紧密相关的技术发展历史的简要回顾
近几年，智能变电站的建设主要是试点工程，重点研究新技术及新设备的工程化应用，发现了很多工程实施方面的问题，为以后的推广应用积累了很多宝贵的经验。
这些问题主要体现在智能变电站新技术及新设备的工程应用中，缺乏适用的测试、工程化和运行维护方面的规范，以及相应的测试手段和设备，无法有效保证设计、工程实施、运行维护等环节的正确性，难于提高智能变电站的建设效率。
2.国内外研究水平的现状和发展趋势
在智能变电站二次设备建模方面，各厂家在建模的一些细节上以及扩展原则方面存在差异，或存在不规范情况，也未根据最新的IEC61850国际规范进行修订。
在一致性测试方面，国内外都意识到单纯模型和服务的一致性测试无法保证设备的互操作性，正在研究和制定基于功能集成的一致性测试规范，但还没有涉及系统级性能方面的测试。
智能变电站的数字化和网络化，尤其是GOOSE和SV的正确性、稳定性、安全性是工程实施及运行维护的重点之一。
二次回路采用虚端子连线设计，不够直观，容易出错，且虚端子格式及连线缺乏相应的规范，测试困难。
随着智能变电站的建设和发展，新的技术及设备将会很快大量的推广和应用，在工程实施及运行维护方面的、具有指导意义的检测流程，以及直观、高效的测试手段和设备，是急需的也是必然的。
这些方面的规范化、高效经济、智能化也是智能电网的发展目标之一。
3.介绍国内外研究机构对本项目的研究情况
国外智能变电站工程实践落后于国内，尤其在过程层的网络通信大部分处于研究或少量应用中。
KEMA实验室是IEC61850的国际认证机构，主要做模型和服务的一致性测试，以及IEC61850的服务模拟和抓包分析，这些测试和分析针对性和专业性强，不够直观，效率低，不适合在实际工程中使用；所有的测试都是基于IEC61850国际标准，缺少对国内相应实施规范的支持。
OMICRON公司主要研究和制造测试仪器，提供数字化的测试仪及配套的测试工具，具有GOOSE和SV的测试功能，没有专门针对虚端子连线的高效、可视化的测试功能。
三、项目的理论和实践依据
1.项目研究内容的原理简述
主要依据IEC61850标准及国内相关规范，分析并搜集智能变电站应用中存在的问题和检测需求，形成实验室建设方案，包括规模、需要配置的变电站设备和检测设备。
在模型、通信服务及功能的检测和模拟方面，除依据相应标准进行严格检测外，还需要重点研究和实现面向工程应用的功能性测试，使检测功能易用、高效。
2.项目研究内容的理论或者实践依据
近几年智能变电站的建设中发现了很多工程应用方面的问题，这些为智能变电站实验室的建设提供了宝贵的经验。
主要参考：
《IEC61850》
《DL/T860》
《TCP/IP》
《RFC1006》
《ISO9506》（MMS）
《ASN.1》
《智能变电站导则》Q/GDW383
3.项目研究的关键和难点
1）、IEC61850中针对二次设备模型定义了相对比较复杂的建模规范，而在实际工程应用中经常发现设备的模型存在错误或不规范的情况，影响了设备的互操作性，因此需要研究更为适用和更有效的模型检测方法和手段，能够快速的发现模型存在的问题，并给出分析建议；国内发布了面向工程的实施规范，目的是为了减少工程应用中不必要的分歧或问题，有效提高工程实施效率，这也是模型检测研究的关键内容之一。
2）、智能变电站信息数字化和通信网络化后，二次回路设计发生了很大变化，由传统的硬连线变为基于模型和通信报文的虚回路设计，即虚端子连线，使设计、工程实施和运行维护的难度加大。
目前还缺乏具有指导性的二次回路连线设计规范和方法，以及连线正确性的测试手段。
本项目针对这些问题主要研究如何进行有效且便捷的虚端子连线正确性测试。
3）、智能变电站网络化程度提高，出现了很多网络通信方面的问题，甚至有些复杂的通信问题无法复现、测试和分析。
本项目通过多方面研究，包括通信服务及功能的测试、模拟，以及网络通信的监视和分析，实现更加方便和直观的通信测试及分析工具。
四、项目研究内容和实施方案
1.项目研究内容
1）、智能变电站实验室的建设：
研究并确定建设方案，包括实验室的规模、需要配置的设备，所具备的检测、培训等功能。
实验室规模可根据实际需求按照典型智能变电站设计，配置主要常用设备，设备数量少，但涉及全面，能够对各厂家二次设备进行检测。
建成的实验室具备对相关工作人员和技术人员的培训条件，便于这些人员对智能变电站新的技术和设备的熟悉和掌握；配置的检测工具和设备提供易用、便捷的检测功能和分析、提示视图，使相关人员能够快速的熟悉对二次设备的检测；
2）、二次设备模型的检测研究，依据建模规范及工程实施规范，实现对各厂家设备模型的规范性检测，输出检测结果，给出处理建议；同时面向工程实施增加一些有助于提高工作效率、防止潜在模型问题的检测功能，如数据集与控制块的匹配情况，点表信息等。
3）、IEC61850通信及功能服务的测试和模拟，包括客户端/服务器端通信、GOOSE通信、SV通信等。
依据MMS、GOOSE及SV的通信规范，实现对这些通信服务及功能的测试和模拟。
在实现方面，需要重点考虑面向功能的测试，分析视图直观，对通信中存在的问题给以提示，使工具易于使用，提高工作效率；
4）、二次回路虚端子连线测试是将变电站的配置文件SCD中的虚端子连接信息在工具中导入，然后模拟接收和发送，以检测连接的正确性，确保投入运行的设备及配置的正确性，提高运行安全稳定性。
5）、智能变电站网络通信记录及分析的研究是对试验过程中整个网络通信过程的监视、记录、存储和分析；除了针对IEC61850通信（MMS、GOOSE及SV）过程的规范性检测和分析外，还依据如TCP/IP等规范进行深层次的分析，以便更加全面的网络分析，有助于对复杂网络通信问题的排查。
分析功能除了详细、直观的分析视图外，对通信中存在的问题显式提示，如通信的中断、报文格式错误、重要报文如遥控报文的提示等，方便运行维护人员快速的定位和分析通信中的问题。
2.理论研究步骤
1）、收集国内外智能变电站建设过程中出现的问题，以及检测需求；
2）、对智能变电站实验室建设进行分析，提出建设方案；
3）、对设备模型检测进行分析，提出检测功能及技术方案；
4）、对通信服务及功能的实现及检测进行分析，提出检测功能及技术方案；
5）、对虚端子连线的测试进行分析，提出测试的流程及技术方案；
6）、对网络通信记录分析系统进行分析，提出技术方案；
7）、全面分析和总结实验室建设及检测需求，设计总体方案；
8）、根据总体方案，进行设备配置、测试，以及检测工具的开发；
9）、建设实验室，并提供各检测工具及设备；
10）、撰写研究报告；
11）、项目验收。
3.理论研究和试验内容与项目总目标的因果关系
通过对智能变电站建设，以及二次设备的模型、通信服务及功能的检测技术研究，并建立完善的检测平台，实现对各厂家二次设备的检测，帮助运行维护人员直观、高效的进行二次系统设备及网络的功能、性能测试，快速定位、分析和诊断工程实施及运行维护中出现的复杂问题，提高了工作效率，提升了相关专业技术人员的水平和智能变电站的运行维护水平。
4.写明理论和试验研究的工作量
包括研究内容列出的技术研究、工具开发及实验室搭建，计划1个年度完成，安排5人参与该项目的技术研究和实现，工作量在36人/月左右。
5.需要多家单位共同承担的项目，需要写明各家的分工、职责和提供的成果；项目的组织方式；合作方式、知识产权和成果分享的范围；
6.需要与国外合作，要写明与外方的合作方式、知识产权和成果分享的范围，及以前的工作联系；
7.注明本项目研究需要购买仪器、设备的型号、产地、性能及需要购买的原因；
8.外委的工作内容和工作量；
9.对于装置、设备开发的项目，要提出装置或设备的开发计划及设计方案。
五、预期目标和成果形式
1.项目研究预期达到的目标
智能变电站实验室作为各厂家二次设备的模型、通信服务及功能的检测平台；并通过配置的二次设备，以及检测工具和设备，对相关工作人员和技术人员进行培训，以及对智能变电站新的技术和设备的研究和掌握。
2.研究成果的形式，包括理论研究报告、全套设计制造技术、实用装置或软件等；要求成果提供的形式能够被其他研究人员掌握，使成果的使用权具有可转移性。
建成智能变电站实验室系统，配置主要常用的二次设备，具备小型但涉及全面的智能变电站规模，以及专用的测试设备和工具。
具备对各种二次设备IEC61850通信和功能检测试验，故障记录及分析，以及相关技术和设备的培训。
实验室配置的二次设备包括数字化的保护/测控设备、过程层智能终端及合并单元、监控、远动、数字化故障录波器、GPS、高性能安全稳定的网络交换机，能够接入数字和模拟的试验输入数据。
实验室配置的检测用设备和工具主要包括模型检测工具、IEC61850客户端测试工具、IEC61850服务器端模拟工具、GOOSE发布/订阅模拟工具、虚端子连线测试工具、网络通信记录分析系统等。
六、合作单位或依托工程单位落实情况
1.如需同其他单位进行合作，说明合作单位的落实情况，并出具合作单位承诺进行合作的证明文件
拟与北京四方继保自动化股份有限公司合作。
2.如需结合依托工程进行试点研究，说明依托工程及其与本项目结合的情况，出具依托工程单位承诺提供相关条件的证明文件。
七、项目承担单位的条件
1项目负责人：
单广忠、武克宇、陶军、赵喜、尹柏清、张彦斌、贺卫芳、王蕴敏、王江萍、乔彩霞
2项目研究人员：
任雁铭、王治民、王丽华、晋阳珺、唐喜
3实验室条件：
内蒙古电科院RTDS继电保护动态仿真试验室现有设备
4理论研究环境：
北方四方继保自动化有限公司
1.项目负责人的情况介绍；
序号
姓名
年
龄
职务
职称
专业
本项目
中分工
投入项目工作总月数
工作
单位
1
单广忠
41
保护处长
高工
电力系统及其自动化
总体负责
6
内蒙古电力公司
2
武克宇
48
副处长
高工
电力系统及其自动化
辅助负责
6
内蒙古电力公司
3
陶军
44
保护所长
高工
电力系统及其自动化
实验室负责人
6
内蒙古电科院
4
赵喜
41
处长
高工
电力系统及其自动化
项目协调人
6
内蒙古电科院
5
尹柏青
34
副所长
高工
电力系统及其自动化
项目协调人
6
内蒙古电科院
6
张彦斌
38
处长
高工
电力系统及其自动化
现场设备提供
6
内蒙古超高压供电局
7
贺卫芳
36
专工
高工
电力系统及其自动化
现场设备提供
6
内蒙古超高压供电局
8
王蕴敏
33
专工
高工
电力系统及其自动化
试验人员
6
内蒙古电科院
9
王江萍
33
专工
高工
电力系统及其自动化
试验人员
6
内蒙古电科院
10
乔彩霞
33
专工
高工
电力系统及其自动化
试验人员
6
内蒙古电科院
11
席晓凤
47
专工
高工
电力系统及其自动化
试验人员
6
内蒙古电力公司
12
孟皓
43
专工
高工
电力系统及其自动化
试验人员
6
内蒙古电力公司
2.项目研究人员的专业、特长、工作量和在本项目中的作用
序号
姓名
年
龄
职务
职称
专业
本项目
中分工
投入项目工作总月数
工作
单位
13
任雁铭
40
总工
教高
电力系统自动化
总体负责
8
北京四方
14
王治民
34
工程师
工程师
电力系统自动化
方案设计及网络通信记录分析
12
北京四方
15
王丽华
37
工程师
高工
电力系统自动化
IEC61850通信服务及功能
6
北京四方
16
晋阳珺
39
工程师
高工
电力系统自动化
GOOSE通信模拟及虚端子连线测试
5
北京四方
17
唐喜
33
工程师
工程师
电力系统自动化
模型检测
5
北京四方
18
19
20
3.各承担单位具有的与本项目有关的工作业绩、实验室条件、理论研究环境
项目合作方北京四方继保自动化股份有限公司是电力二次设备/系统研究和供应厂家，是国内最早进入IEC61850技术研究并实际开发产品的厂家之一，长期从事IEC61850及数字化/智能变电站相关技术的研发，是国内最具影响力的IEC61850研究团队。
早在2000年就发表了国内第一篇IEC61850和MMS研究论文，之后在国内权威刊物发表了一系列IEC61850研究论文，其中有7篇被EI索引，很多论文成为该研究领域的经典文献。
从2002年开始，该团队负责人任雁铭博士就代表中国参与IECTC57WG10关于IEC61850起草和修订的工作，参与国际大电网会议CIGRE相关工作组工作，对IEC61850的技术背景和未来走势有非常深刻的认识。
2005年该团队推出了国内第一套支持IEC61850的变电站自动化系统，CSC-2000（V2）变电站自动化系统，该系统获得2006年中国电力科技二等奖。
在2005～2006年期间，该团队代表四方公司参与了国网公司国调中心组织的6次IEC61850互操作实验，受国调中心领导的委托，为这些实验活动起草了技术原则和实验方案，为互操作实验的成功举行做出积极贡献。
该团队参与起草了《DL/T860变电站通信网络和系统（等同引用IEC61850）》、《DL/T860工程实施规范》、《DL/T860工程模型规范》等电力行标及国网公司企标。
该团队有丰富的产品开发经验，参与了四方公司IEC61850及数字化变电站产品的研发工作，间隔层全系列6大类保护、测控装置于2008年1月通过了国际权威机构荷兰KEMA公司的IEC61850一致性测试。
此前只有ABB和SIEMENS实现了全系列装置通过KEMA公司IEC61850一致性检测。
CSI200EA测控装置获得2004年北京市科技进步二等奖，2008年北京市首届发明专利三等奖。
在过去几年中相关产品已经在多个330kV，500kV变电站以及数字化变电站中成功应用。
该团队具有丰富的IEC61850一致性测试经验，2007年为广东电科院建立一个基于KEMA测试软件包的IEC61850一致性测试实验室，这是国内第一次引进KEMA测试包，通过本次引进以及2008年在KEMA公司做四方装置的实际测试，该团队对IEC61850-10所规定的面向通信服务的一致性测试要求、KEMA公司的测试平台技术都有了深刻的理解和丰富的体验。
在上述工作基础上，2008年4月为广东电科院提供了四方自主研制的面向功能的IEC61850测试平台。
2008年5月，广东电科院通过该平台对在广东电网范围内应用的多个厂家的IEC61850产品（包括监控与远动系统）进行了测试，发现很多问题并责成厂家整改。
该测试平台的实用性和有效性得到了各方的认可。
其中2007年6月投运的西北电网330kV聂刘变是国内第一个采用IEC61850技术的330kV变电站，四方公司作为系统集成商，完成了整个系统的集成。
该工程的成功投运，坚定了国内电力用户和设计院在超高压站使用IEC61850技术的信心，为在国内超高压变电站使用IEC61850技术打下了良好基础。
2008年该团队参与了华北电网重点科技项目唐山郭建屯220kV数字化变电站项目建设，四方公司作为系统集成商负责整个系统的集成工作。
该工程全面采用ECT/EPT、网络跳闸、数字化电表等技术，是国内目前技术要求最高、实施难度最大的数字化工程，引起国内广泛关注。
通过郭家屯工程的实践，该团队积累了数字化变电站设计、设备研发、场内外调试、运行维护全系列的宝贵经验。
八、项目的进度安排
序号
时间段
内容
1
2012/5-2012/6
工程调研和前期技术协议会议
2
2012/6-2012/8
设备引进和系统搭建
3
2012/8
进度问题分析会
4
2012/8-2012/10
本年度包头西500kV智能化变电站保护设备联调试验
5
2012/11
联调问题分析会
6
2012/12
包头西500kV智能化变电站保护设备联调试验总结和项目验收
7
2012/12
项目总结与验收会议
1
2
3
4
5
编写要求：
1.列出分年度计划研究内容和人员、设备安排；
2.分年度提供成果的内容和形式，要具有可检查性。
九、项目经费预算
单位：
万元
科 目
金额
公司经费
自筹
备注
（一）直接费用
1.人员费
（1）临时工工资
2.设备及软件费
详见附件3-1
（1）购置
详见附件3-2
（2）试制
3.业务费
详见附件3-3
（1）材料费
详见附件3-4
（2）资料费
（3）外协测试试验及加工费
（4）会议费
（5）差旅费
4.其他直接费用
（二）协作研究支出
详见附件3-5
协作支出1
合计
注：
1、与项目有关的前期研究（包括阶段性成果）支出的各项经费不列入本项目预算；
2、项目下设的每个子项目均需单独填报各自的项目预算表，并将子项目预算汇总后计入项目经费预算相应栏内。
3、当子项目存在协作研究时，应逐项分别填报每一项协作研究任务的预算表。
协作研究支出预算汇总后填入子项目经费预算的“协作研究支出”栏内。
十、有关证明文件
1、合作单位和依托工程单位对项目的意见
2、自筹经费来源及保证证明
编写要求：
四号仿宋_GB2312（下同）
1.合作单位对项目的意见及盖章；
2.依托工程单位对项目的意见及盖章；
3.自筹经费来源及保证证明。
十一、申请单位领导审查意见
（对经费预算是否合理，有无其他经费来源，能否保证研究计划实施所需的人力，工作时间等基本条件提出具体意见）
四号仿宋_GB2312（下同）
单位领导（签字）单位（公章）年月日
23
附件3-１ 设备及软件费——购置预算明细表（单价5万元以上）
序号
设备（软件）
名称
型 号
单 价（元/台件）
拟购置数量（台件）
总价
经费
列支
生产国别与地区
主要技术性能指标
购置理由、用途、拟安置单位（与本项目、子项目关系）
单价5万元以上设备合计
升级会员 